天然气城市客车产品研发及在上海市的应用试验(图文)

上海申沃客车有限公司 曹鬯震教授级高工 

　　一、开发、应用天然气城市客车的背景

　　自20世纪90年代以来，我国汽车工业快速发展，年均增长率为10-13%。进入新世纪以来，我国汽车工业发展速度更快，2005年的汽车产销量达到570万辆。2006年，汽车实际产量为727万辆。两年后的整车生产能力将达1000万辆/年。未来5~10年，汽车行业的增速仍将高于GDP的增长速度。到2006年底，我国的汽车保有量已达到5000万辆。预计2020年将增长到1.3~1.5亿辆。

　　随着国民经济的发展和汽车保有量的增加，石油消费量急剧增加。到2006年末，车用燃料消耗占全国石油总消耗的42.5%。石油不足，大量进口，已经威胁到我国的外汇平衡和能源安全。2006年我国净进口原油1.81亿吨，用汇819.5亿美元。石油的对外依存度上升到47.3%。

    有关机构对我国石油需求的预测

    年份 国际能源机构 发改委能源所 中国工程院 美国能源情报署
    2010 3.75亿吨 2.98亿吨 3.3—3.5亿吨 9.2百万桶/日
    2020 5.03亿吨 4.76亿吨 4.5－5.0亿吨 12.3百万桶/日

　　－－随着汽车保有量的不断增加，汽车的尾气排放已成为城市大气环境的主要污染源。

　　－－上海市城区内，机动车排放的CO、HC、NOx分别为总排污量的86%、90%和56%。
　
　　世界石油价格不断飙升和环境保护的需要，世界各国都加强了车用替代燃料的研究和应用，上海市也将发展节能和新能源汽车作为科教兴市和提高自主创新能力的重要举措。其中包括代用燃料汽车的研发。

　　对汽车代用燃料的基本要求

　　1. 需要有长期稳定的来源。随着石油的日趋短缺，汽车燃料的多元化是今后的方向，但是，作为短缺量达数千万吨的汽油、柴油的主要替代燃料，其来源应能满足长期性和稳定性的要求。

　　2. 对环境友好（Environment friendly)。

　　3. 基础设施投资少，易于大面积推广。

　　4. 汽车的性能好，技术成熟,用户愿意接受。

　　5. 燃料成本低，从燃料制备到输配网络,加气(油)站及用户均留有较大的利润空间。

　　天然气是迄今为止国际上首选的汽车替代燃料，其资源相对丰富，天然气汽车技术相对成熟，适合在有资源条件和环境保护地区应用，特别是城市客车。

　　二、单燃料CNG车城市客车的研制、中试及在公交的应用

　　基本情况：

　　－整车以本公司自主品牌的11m柴油车为基础，研制单一燃料的CNG城市客车

　　－首轮样车选用Daimler Chrysler公司的M906LAG多点喷射、闭环电控、增压中冷发动机

　　－1999.8~2000.6 完成市科委项目：样车研制

　　－2000.7~2002.9 完成上海市重大科技攻关项目：35辆CNG城市客车的中试

　　－2003.1~2003.12 完成与多种天然气发动机（包括上柴T6114)配套

　　－到目前为止，有300多辆SWB6115Q-3型城市客车在上海、成都等地的公交线路上运营

　　系列CNG城市客车产品主要技术参数

　　三、“十五”清洁汽车行动：采用上柴天然气发动机的CNG城市客车的研制

　　基本情况：

　　－根据科技部“十五”CNG城市客车示范工程计划的安排，承担车辆的研制工作

　　－采用上柴T6114ZLQ3B型增压中冷、单点喷射、电控发动机替换进口发动机

　　－发动机与底盘的匹配更加协调

　　－车桥承载能力提高

　　－完成15000Km可靠性试验

　　－完成《公告》、CCC、环保目录的申报

　　SWB6115Q3-3型CNG城市客车的主要性能
　　最高车速 86.8Km/h
　　起步换档0~70Km/h加速时间 38.0s
　　直接档30~70Km/h加速时间 35.6s
　　限定条件下燃料消耗 20.7立方米/百公里
　　加速行驶车外噪音 82.7dB（A）

　　上柴T6114ZLQ3B型天然气发动机

　　排量 8.27L

　　额定功率 184kW/2200r/min

　　最大扭矩 920N.m/1400r/min

　　采用了闭环电控、单点喷射、稀混合气燃烧、高能点火、增压中冷等先进技术

　　无后处理情况下，满足欧Ⅲ排放标准

　　四、CNG城市客车实际运营对比试验与研究

　　上海市重点科技攻关项目

　　上海申沃客车有限公司和上海大众公交二汽公司共同承担

　　通过整车生产企业、公交运营企业等单位的合作，将分别采用奔驰、康明斯、上柴天然气发动机的三种城市客车在同一公交线路上运营一年和5万公里以上，分析、对比这些发动机在运营中的优缺点及经济性、可靠性参数，为适合上海公交使用条件的天然气发动机选型提供依据

　　研究工作从2004年11月开始，2005年10月结束。

　　对比试验的运营线路为外环线外的虹梅南路红都建材市场到内环线内大兴街的218路，车辆往返一次为37km，单车每天行驶4-5个往返。

　　＊记录试验车辆每天的行驶里程、燃料消耗；

　　＊记录试验车辆的保养、故障及修复情况；

　　＊在试验中和试验结束时，由上海机动车检测中心对试验车辆的动力性和排放进行测试；

　　＊ 试验中请中石油长城润滑油上海技术服务中心检测、分析了发动机机油中铁、铝、铅等金属含量和机油品质；

　　＊ 对试验中发现的设计问题及时进行了改进；

　　＊ 在跟踪三辆试验车的同时，及时了解这三种车型在上海巴士一汽使用的情况，总结使用的经验和存在的问题。

　　＊参加对比试验的三种压缩天然气发动机在对比试验期间，均能够适应本市的运营条件，动力性和排放性能基本正常，未发生严重故障和致命故障。

　　＊综合车辆的造价、维修材料费用、燃料费用、可靠性及整车性能等因素，上柴的T6114ZLQ3B型天然气发动机更加适应本市目前的使用条件。

　　＊通过几年来压缩天然气城市客车在本市的应用，其技术已基本成熟。但要用好该项新技术，还需要从系统工程的要求出发，采取配套的措施。如：加气站的合理设置、集中维修的场地和必要的手段、压力容器的检测机构与能力、运营车辆的合理规模、人员培训等。只有措施配套，才可能得到良好的经济效益和社会效益。

　　＊进口发动机易损件的国产化对保证车辆正常运营和降低维修成本有重要的意义。为了使国产化工作取得更好的效果，可以在目前实际应用的基础上进行必要的测试与评估，以避免因工作不细带来的负面影响。

　　五、上海市CNG城市客车技术要求的制定

　　市交管局规范性文件——上海市CNG城市客车技术要求总结了几年来CNG城市客车研制、生产、应用的经验

　　对整车的要求与上海市的地位相适应，考虑到上海市的使用条件

　　强调了发动机的适应能力和匹配的合理性

　　对专用装置的要求规定了气瓶的选型、必装件和选装件

　　强调安全性，某些要求比国家标准、行业标准更多、更具体

　　六、LNG车城市客车的研制

　　LNG可用于天然气管网不能到达的地区

　　基础设施的建设将为LNG的应用创造条件

　　LNG的密度只有CNG的1/3，有利于整车布置和延长续驶里程

　　LNG加注站在占地面积和造价上也有一定优势

　　市科委、上汽基金立项，上海交大、申沃客车联合研制

　　LNG城市客车样车配置

　　采用Cummins CG-250天 然气发动机

　　采用Chart公司高真空多层绝热储罐
　　LNG储罐
　　有效容积：215L
　　外形尺寸：Φ610×1270mm
　　自重：125kg

　　LNG城市客车样车主要性能
　　最高车速 86.8km/h
　　直接档30-70km/h加速时间 35.6s
　　原地起步连续换档加速到70km/h时间 46.2s
　　限定条件下的燃料消耗 17.5kg/100km
　
    小结与展望

　　近几年来，压缩天然气汽车在我国得到了较快的发展，由改装在用车到OEM制造新车、采用两用燃料或双燃料到单一燃料、由空气燃料比由机械控制到闭环电控、电喷技术应用的过渡已接近完成。

　　天然气发动机、燃气系统零部件的国产化取得明显进展，车辆制造技术不断进步。

　　国产天然气城市客车将会更可靠、更经济、更安全、更美观舒适。