上海申沃客車有限公司 曹鬯震教授級高工 

　　一、開發(fā)、應用天然氣城市客車的背景

　　自20世紀90年代以來，我國汽車工業(yè)快速發(fā)展，年均增長率為10-13%。進入新世紀以來，我國汽車工業(yè)發(fā)展速度更快，2005年的汽車產銷量達到570萬輛。2006年，汽車實際產量為727萬輛。兩年后的整車生產能力將達1000萬輛/年。未來5~10年，汽車行業(yè)的增速仍將高于GDP的增長速度。到2006年底，我國的汽車保有量已達到5000萬輛。預計2020年將增長到1.3~1.5億輛。

　　隨著國民經濟的發(fā)展和汽車保有量的增加，石油消費量急劇增加。到2006年末，車用燃料消耗占全國石油總消耗的42.5%。石油不足，大量進口，已經威脅到我國的外匯平衡和能源安全。2006年我國凈進口原油1.81億噸，用匯819.5億美元。石油的對外依存度上升到47.3%。

    有關機構對我國石油需求的預測

    年份 國際能源機構 發(fā)改委能源所 中國工程院 美國能源情報署
    2010 3.75億噸 2.98億噸 3.3—3.5億噸 9.2百萬桶/日
    2020 5.03億噸 4.76億噸 4.5－5.0億噸 12.3百萬桶/日

　?。S著汽車保有量的不斷增加，汽車的尾氣排放已成為城市大氣環(huán)境的主要污染源。

　　－－上海市城區(qū)內，機動車排放的CO、HC、NOx分別為總排污量的86%、90%和56%。
　
　　世界石油價格不斷飆升和環(huán)境保護的需要，世界各國都加強了車用替代燃料的研究和應用，上海市也將發(fā)展節(jié)能和新能源汽車作為科教興市和提高自主創(chuàng)新能力的重要舉措。其中包括代用燃料汽車的研發(fā)。

　　對汽車代用燃料的基本要求

　　1. 需要有長期穩(wěn)定的來源。隨著石油的日趨短缺，汽車燃料的多元化是今后的方向，但是，作為短缺量達數(shù)千萬噸的汽油、柴油的主要替代燃料，其來源應能滿足長期性和穩(wěn)定性的要求。

　　2. 對環(huán)境友好（Environment friendly)。

　　3. 基礎設施投資少，易于大面積推廣。

　　4. 汽車的性能好，技術成熟,用戶愿意接受。

　　5. 燃料成本低，從燃料制備到輸配網絡,加氣(油)站及用戶均留有較大的利潤空間。

　　天然氣是迄今為止國際上首選的汽車替代燃料，其資源相對豐富，天然氣汽車技術相對成熟，適合在有資源條件和環(huán)境保護地區(qū)應用，特別是城市客車。

　　二、單燃料CNG車城市客車的研制、中試及在公交的應用

　　基本情況：

　?。囈员竟咀灾髌放频?1m柴油車為基礎，研制單一燃料的CNG城市客車

　　－首輪樣車選用Daimler Chrysler公司的M906LAG多點噴射、閉環(huán)電控、增壓中冷發(fā)動機

　　－1999.8~2000.6 完成市科委項目：樣車研制

　?。?000.7~2002.9 完成上海市重大科技攻關項目：35輛CNG城市客車的中試

　?。?003.1~2003.12 完成與多種天然氣發(fā)動機（包括上柴T6114)配套

　　－到目前為止，有300多輛SWB6115Q-3型城市客車在上海、成都等地的公交線路上運營

　　系列CNG城市客車產品主要技術參數(shù)

　　三、“十五”清潔汽車行動：采用上柴天然氣發(fā)動機的CNG城市客車的研制

　　基本情況：

　　－根據(jù)科技部“十五”CNG城市客車示范工程計劃的安排，承擔車輛的研制工作

　?。捎蒙喜馮6114ZLQ3B型增壓中冷、單點噴射、電控發(fā)動機替換進口發(fā)動機

　?。l(fā)動機與底盤的匹配更加協(xié)調

　?。嚇虺休d能力提高

　?。瓿?5000Km可靠性試驗

　?。瓿伞豆妗?、CCC、環(huán)保目錄的申報

　　SWB6115Q3-3型CNG城市客車的主要性能
　　最高車速 86.8Km/h
　　起步換檔0~70Km/h加速時間 38.0s
　　直接檔30~70Km/h加速時間 35.6s
　　限定條件下燃料消耗 20.7立方米/百公里
　　加速行駛車外噪音 82.7dB（A）

　　上柴T6114ZLQ3B型天然氣發(fā)動機

　　排量 8.27L

　　額定功率 184kW/2200r/min

　　最大扭矩 920N.m/1400r/min

　　采用了閉環(huán)電控、單點噴射、稀混合氣燃燒、高能點火、增壓中冷等先進技術

　　無后處理情況下，滿足歐Ⅲ排放標準

　　四、CNG城市客車實際運營對比試驗與研究

　　上海市重點科技攻關項目

　　上海申沃客車有限公司和上海大眾公交二汽公司共同承擔

　　通過整車生產企業(yè)、公交運營企業(yè)等單位的合作，將分別采用奔馳、康明斯、上柴天然氣發(fā)動機的三種城市客車在同一公交線路上運營一年和5萬公里以上，分析、對比這些發(fā)動機在運營中的優(yōu)缺點及經濟性、可靠性參數(shù)，為適合上海公交使用條件的天然氣發(fā)動機選型提供依據(jù)

　　研究工作從2004年11月開始，2005年10月結束。

　　對比試驗的運營線路為外環(huán)線外的虹梅南路紅都建材市場到內環(huán)線內大興街的218路，車輛往返一次為37km，單車每天行駛4-5個往返。

　?。涗浽囼炣囕v每天的行駛里程、燃料消耗；

　?。涗浽囼炣囕v的保養(yǎng)、故障及修復情況；

　　＊在試驗中和試驗結束時，由上海機動車檢測中心對試驗車輛的動力性和排放進行測試；

　?。?試驗中請中石油長城潤滑油上海技術服務中心檢測、分析了發(fā)動機機油中鐵、鋁、鉛等金屬含量和機油品質；

　?。?對試驗中發(fā)現(xiàn)的設計問題及時進行了改進；

　?。?在跟蹤三輛試驗車的同時，及時了解這三種車型在上海巴士一汽使用的情況，總結使用的經驗和存在的問題。

　?。獏⒓訉Ρ仍囼灥娜N壓縮天然氣發(fā)動機在對比試驗期間，均能夠適應本市的運營條件，動力性和排放性能基本正常，未發(fā)生嚴重故障和致命故障。

　?。C合車輛的造價、維修材料費用、燃料費用、可靠性及整車性能等因素，上柴的T6114ZLQ3B型天然氣發(fā)動機更加適應本市目前的使用條件。

　?。ㄟ^幾年來壓縮天然氣城市客車在本市的應用，其技術已基本成熟。但要用好該項新技術，還需要從系統(tǒng)工程的要求出發(fā)，采取配套的措施。如：加氣站的合理設置、集中維修的場地和必要的手段、壓力容器的檢測機構與能力、運營車輛的合理規(guī)模、人員培訓等。只有措施配套，才可能得到良好的經濟效益和社會效益。

　　＊進口發(fā)動機易損件的國產化對保證車輛正常運營和降低維修成本有重要的意義。為了使國產化工作取得更好的效果，可以在目前實際應用的基礎上進行必要的測試與評估，以避免因工作不細帶來的負面影響。

　　五、上海市CNG城市客車技術要求的制定

　　市交管局規(guī)范性文件——上海市CNG城市客車技術要求總結了幾年來CNG城市客車研制、生產、應用的經驗

　　對整車的要求與上海市的地位相適應，考慮到上海市的使用條件

　　強調了發(fā)動機的適應能力和匹配的合理性

　　對專用裝置的要求規(guī)定了氣瓶的選型、必裝件和選裝件

　　強調安全性，某些要求比國家標準、行業(yè)標準更多、更具體

　　六、LNG車城市客車的研制

　　LNG可用于天然氣管網不能到達的地區(qū)

　　基礎設施的建設將為LNG的應用創(chuàng)造條件

　　LNG的密度只有CNG的1/3，有利于整車布置和延長續(xù)駛里程

　　LNG加注站在占地面積和造價上也有一定優(yōu)勢

　　市科委、上汽基金立項，上海交大、申沃客車聯(lián)合研制

　　LNG城市客車樣車配置

　　采用Cummins CG-250天 然氣發(fā)動機

　　采用Chart公司高真空多層絕熱儲罐
　　LNG儲罐
　　有效容積：215L
　　外形尺寸：Φ610×1270mm
　　自重：125kg

　　LNG城市客車樣車主要性能
　　最高車速 86.8km/h
　　直接檔30-70km/h加速時間 35.6s
　　原地起步連續(xù)換檔加速到70km/h時間 46.2s
　　限定條件下的燃料消耗 17.5kg/100km
　
    小結與展望

　　近幾年來，壓縮天然氣汽車在我國得到了較快的發(fā)展，由改裝在用車到OEM制造新車、采用兩用燃料或雙燃料到單一燃料、由空氣燃料比由機械控制到閉環(huán)電控、電噴技術應用的過渡已接近完成。

　　天然氣發(fā)動機、燃氣系統(tǒng)零部件的國產化取得明顯進展，車輛制造技術不斷進步。

　　國產天然氣城市客車將會更可靠、更經濟、更安全、更美觀舒適。