我国燃气客车的发展经历了从旧车改装到新车制造;从双用燃料到双燃料再到单燃料;由空气燃烧比机械控制到闭环电控、电喷技术应用的设备与技术引进,逐步完善的过程。目前在用的大部分燃气公交客车主要是采用双用燃料发动机(LPG和汽油、CNG和汽油)和采用双燃料发动机(LPG和柴油、CNG和柴油掺烧)的方式,利用现成的汽油或柴油发动机加装燃气装置而成。CNG单燃料公交客车从去年开始有较大的批量应用,LNG单燃料公交客车已进入试验阶段。现在,全世界有燃气客车约150万辆,我国有燃气客车约4万辆左右。
液化石油气客车在北京、上海、深圳、杭州、长沙及中西部的其它城市大约有1万辆在使用,大多为LPG和汽油双用燃料车辆。因其发动机多为汽油机改装而成,功率较小,而使用LPG时动力要下降15%左右,只在中小型客车上得到应用。由于使用的LPG是非经过专门净化处理去除杂质的车用LPG,在公交车上使用又受混合气燃烧热值低、点火性能差、LPG硬质颗粒杂质等影响,造成车辆存在发动机易结碳和过热、易早期磨损、液化气供气装置多故障、燃气消耗高等缺陷,另外,其正常尾气排放与普通汽油机比下降不多,但在低速和重载时还比汽油机差。由于液化石油气客车存在动力性差、稳定性差、可靠性差、经济性差,排放指标又达不到现行的标准要求,目前发展呈迟滞或萎缩状态。
天然气客车的使用主要集中在天然气资源开发较早、气源较为丰富的中西部四川、陕甘宁、新疆等三大产气区和天然气输达地区,现在各地约有7千辆的天然气客车在使用。四川、重庆、新疆及其周边地区城市使用天然气汽车较早,主要是CNG和汽油双用燃料发动机客车,发动机多采用一汽和东风的CA6102、EQ6100型CNG和汽油双用燃料发动机,功率在99kw左右,扭矩在350至400N.m左右,仅应用于9米级普通客车,空调客车是采用独立增加一台小功率发动机来带动空调压缩机的。也有部分采用CA6110型CNG和柴油双燃料发动机客车应用。从重庆、兰州、西安、乌鲁木齐等城市使用情况看,使用CNG和汽油双用燃料发动机客车,在车辆尾气排放性能上与汽油机比较有较大改善,其中CO含量为0.1%--0.6%比汽油下降70%左右、HC为200PPM下降50%、NOx下降40%左右,在低速和重载时排放值升高较多;动力性与用汽油时比要下降15%,加速性能稍有下降,0至65km/h为48S,汽油为40S,能耗一般比燃油上升15%左右,因当地天然气资源丰富、开产和运输方便、气价低,使用经济性还是比较好的。虽然使用CNG双燃料发动机客车在使用CNG时排放性能有所改善,但因同一台发动机不可能同时满足使用两种不同理化性质燃料的技术要求,双燃料客车受其排放指标值仍未能满足现行环保要求。另外,还存在低速和重载量动力不足,燃料不能充分燃烧,以及不能配置非独立空调和降低车辆地板高度等缺陷。这种尾气改善不大的双燃料客车在大部分发达国家都已不再采用。
CNG双燃料客车与柴油机客车排放污染物比较
北京、上海等城市有大批量使用CNG单燃料发动机客车(包括空调客车),选用的是B5.9G等型号发动机,排放能达到或接近欧Ⅱ标准要求。但价格相当高,发动机价格在800至1100元/千瓦左右,CNG储存装置价格在4万左右,整车价格要比同类柴油机客车增高近20万元,车辆自重要增加近2吨。
从目前在使用CNG燃料客车中,普遍存在的如下问题:气罐容量不足、重量大,CNG储存罐布置后造成车身早期损坏,电控元件故障高、对公交车电压波动不适应、抗干扰能力和使用寿命低,加气时间长(一辆中型公交车的加气时间一般要8min至10min)、造成车辆加气时排队等候拥堵,能耗相对较高(上升15%左右)、装置器件国产化低、价格高,装置器件标准化低、可靠性差,维护与使用安全存在缺陷和隐患。
最近,在天然气客车的技术引进和发展中,北京和广州、深圳等城市已开始了技术更为先进的LNG技术的引进工作,以及性能更为安全可靠的LNG客车技术的引进与试验。
LNG是对含90%以上甲烷(CH4)的天然气进行脱氢、脱硫、脱水、清除CO2等净化处理后,再实施深冷液化处理而成。LNG实际上是纯度很高的液体甲烷。作为车用优质燃料,LNG与汽油比,具有抗爆性好、有害排放物少、安全性好等优点。LNG与CNG比,具有储运效率高、运输成本低、工作压力低(CNG一般压力20Mpa、LNG为0.6Mpa)、能量密度大(CNG为6kwh/kg、LNG为24kwh/kg)、车辆续驶里程长,车装储罐压力小、质量轻、车辆设计布置方便等优点。LNG可以解决目前CNG汽车应用中普遍存在的加气速度慢、续驶里程短的问题。
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