浅谈LPG城市客车的开发

    随着世界经济的发展，能源危机、环境保护已越来越被人们所重视。珍爱生命、保护地球已成为各行各业技术发展的最终目的。作为对能源消耗、环境污染都起着决定性作用的汽车行亚，清洁的替代能源的应用对这一问题的解决起着举足轻重的作用。积极进行电动汽车、燃气汽车的研制和开发，是我国针对上述情况制定的有效措施。大力推广燃气发动机是减少汽车废气排放的重要措施，采用燃气可以有效改善燃油发动机由于冷启动和混合不均匀造成的HC，CO排放量，并在一定程度上降低NO，排放，基本上没有碳烟。为适应这一趋势，我们研制开发了LPG，CNG等燃料城市公交客车。这里就LPG城市客车的开发做一简要介绍。

    一、整车的开发

    （一）整体设计

    在车身方面，我们结合城市客车造型的特点，采用了低地板、方基调、大玻璃造型理念。整车两级踏步，且第一级踏步保证空载状态下离地面高度低于360mm，充分体现了城市公交客车必须方便乘客上下的使用特点，同时使得车内空间宽敞、明亮，坐在车内的人可以悠闲的欣赏车外流动的风景。前单后双的大开度乘客门极大限度的保证城市客车“依次上车，快速下车”的要求。

    在底盘方面，鉴于国产LPG发动机的动力，我们选择了11m或10m两种整车长度，不但满足正常状态下的使用，而且充分考虑了使用空调状态下的整车性能。所有总成选用国内成熟可靠产品，通过合理的匹配，使得整车有着优良的性能。同时大量通用件标准件的使用使得整车有着良好的维修性。

    （二）发动机

    燃气发动机工作原理与汽油机相似为点燃式燃烧，而柴油机为压燃式。目前国内LPG单燃料发动机都是在柴油机的结构基础上进行部分结构改动设计而成的，因此其极大部分结构仍与柴油机相同。发动机燃气系统主要包含高压电磁阀，蒸发调压器、混合器、点火系统、氧传感器等部件。

    1．高压电磁阀。液态LPG由气瓶出来首先到高压电磁阀，经过其下部的滤清器滤清后进人调压器。

    2．蒸发调压器。液态LPG通过蒸发调压器进行两级减压，分两个出口进人混合器。一个出口是一级减压后经怠速燃料控制阀后到混合器，另一个出口二级减压后经主燃料控制阀到混合器。

    3．混合器。在混合器中压缩空气与LPG气进行充分混合。

    4．点火系统。包括ECM（发动机控制模块），ICU（点火控制单元），点火线圈和火花塞。

    5．氧传感器。由ECM（发动机控制模块）控制，用以精确测量发动机实际空燃比。

    1.3LPG气路系统的构成及功能图1为安凯汽车股份有限公司开发车型所配置的LPG气路系统简图。

    A．LPG气瓶。用于储存LPG液体，标称工作压力为2.2
Mpa。

    B．组合阀。组装在气瓶上，具备多种功能。①加气限制功能：保证只能加到标准要求的容积，而不把气瓶充满；②气量显示功能；③吸出LPG液体功能；④切断功能：维修保养时需关闭；⑤流量控制功能：此装置可在流量超过规定限度时自动断开，从而切断流体供给，另外在出现事故，发动机供气管路断裂时，流量控制阀会自动断开，防止燃气进一步泄露。

    C．阀体密封盒。是LPG供给系统的安全组件，用于筒型气罐，外部管路可通过其与多功能阀相连。

    D．加气口。通过此处由外部气源向气瓶充气。

    E．三通、四通。分别连接各气瓶。

    二、设计关键

    （一）LPG气路系统的安装

    通常情况下整车厂所采购的是LPG气瓶与组．合阀装配总成安装到车上。整车厂只需要将气瓶、加气口固定，将管路正确连接即可。

    1．气瓶安装。由于LPG比空气重，因此气瓶一般都安装在车厢地板下部、乘客区外部。气瓶应安装牢固，与车身两侧轮廓边缘距离不小于75mm，与车身后侧轮廓边缘距离不小于200mm，且应保证汽车满载时气罐有足够的离地间隙。通常情况下，是将气瓶安装支架牢固的焊接在车架上，然后用紧固带将气瓶固定。气瓶与固定座之间必须有厚度不小于2mm的橡胶垫。在气瓶为沿车身方向纵置的情况下，由于气瓶紧固带为左右方向固定，我们还在两端设计了橡胶减震防撞装置，防止气瓶在紧急制动或突然加速时因惯性产生位移。气瓶安装示意图如图2所示。

    2．加气口的安装。加气口必须安装在车体内部，尽量接近车身外廓，以便加气。

    （二）发动机仓的散热

    由于气体发动机工．作时排气温度比传统发动机高很多，而过高的机仓温度会带来车厢内温度高、零部件早期损坏、发动机工作效率低、燃气消耗量大等一系列重大的影响，同时也增加了车辆的不安全因素，因此发动机仓的散热成为设计的关键。

    若采用传统发动机仓结构来保证气体发动机的散热是根本不够的。对此我们做过对比实验。

    测试条件为：①环境温度32.8℃；②测试地点及路线：公交车实际运行路线终点站；③所有测试点均在车身纵向轴线上取得。（A，B为发动机仓内；C、D、E为车厢内地板表面）；④测量结果：A点56.6℃，B点84.2t，C点47.5℃，D点35.6℃，E点51.9℃。

    由以上数据不难看出，无论是在发动机仓内测得的A点、B点温度，还是在车厢内地板表面测得的C点、D点,E点温度都是很高的，即不能满足发动机使用性能的要求，也不能满足车厢内乘客舒适性的要求。

    针对以上情况，我们采取了一系列措施，专为气体发动机仓的散热设计了特有的结构。①加大发动机仓空间，使之与车厢地板间保持较大的间隙，一来有利于空气的流通，二来减小对车厢地板的热辐射。②加大后围出风口面积，保证仓内的热空气沿气流方向顺利、快速的散发出去。③增加散热风扇，并布置合理的气流通道，加快仓内的空气循环。④还必须针对LPG发动机所配备的三元催化器进行合理的布置及气流导向。三元催化转化装置的采用会大大减少有害气体的排放，但三元催化器工作时会产生很高的温度，因皮、此三元催化器及消声器仓的布置及散热也同样非常关键，会直接影响车厢内部乘座的舒适性。在布置三元催化器及消声器仓时首先必须保证其与发动机仓分割开来，避免其增加发动机仓的热量。其次应该利用导流或百叶结构将车外气流导向三元催化器及消声器，使流动的自然环境温度的空气流经它们以利散热。通过以上措施的采用，使得LPG发动机仓内的温度降低到通常发动机仓内的正常温度。

    三、结束语

    随着人类对能源、环保问题的重视，代用燃料客车必将得到更大的发展，纯电动车、混合动力车、LPG/CNG燃料客车将会得到越来越广泛的应用，相应技术也会得到极大的提高，新技术、新能源的使用将会为未来客车的开发提出更多的课题以待我们进一步探讨。