液化天然气公交车应用研究
《天然气工业》   发布时间: 2005-02-05 09:46:18    浏览次数:

    

上海交通大学与上海申沃客车有限公司等单位合作,共同承担了上海市科委的“LNG汽车技术”研究项目。根据目前国际上LNG汽车发展的技术水平,研制出了一辆以LNG为燃料的动力强劲、尾气排放清洁的城市公交客车,为LNG汽车的大批量推广做好了技术准备。

1.发动机及车用LNG燃料供给系统

LNG汽车的燃料供给系统主要包括LNG燃料储罐、燃料截止阀、扼流阀、水浴式汽化器、过滤器、压力调节阀等组件,系统各部件之间通过管路连接。储罐本身还有安全排放管路和燃料加注管路。运行时,燃料储罐内的压力将LNG输送到汽化器,在汽化器中被循环的发动机冷却液加热,LNG受热汽化为常温气体,经过过滤和压力调节装置后进入发动机。燃料进发动机前的压力范围一般为0.345~1.035 MPa,温度允许范围为-40~+90 ℃。

发动机选用Cummins公司C8.3天然气发动机,为了检验所选用的天然气发动机的性能是否符合液化天然气城市公交汽车的要求,在发动机台架上进行性能试验,图1为发动机外特性曲线。

LNG储罐是燃料供给系统中最关键的设备,储罐中的液态天然气在压力的作用下,从液体排出管图1Cummins C8.3外特性曲线路中流出LNG储罐,经燃料切断阀和扼流阀进入汽化器,在汽化器中被加热汽化,加热的热源来自发动机的冷却水,发动机的冷却水是具有较高温度的热水,LNG汽化时所需的加热量并不大,少量的发动机冷却水就可以满足需要。

燃料储罐的容量应根据汽车发动机功率的大小及设计行驶里程来确定,对于我国目前技术及负荷状况,以公交柴油车为例,每100 km的耗柴油量约为32 L1 L柴油相当于1 m3天然气的能量,如果每天行程按400 km计算,LNG公交汽车需消耗206 L的液态天然气,储罐容量以此数加裕量确定。

考虑到不同车型对燃料储罐容量的要求各有不同,根据示范汽车的要求,燃料储罐样机研制的具体路中流出LNG储罐,经燃料切断阀和扼流阀进入汽参数如下。

有效容积:180 L85%充满率时)。

外形尺寸:610×1270 mm

自重:125 kg

率:小于2.5%。

自然升压时间:由0.45 MPa 升压到1.1 MPa的时间不少于5 d

储罐工作压力:0.45 MPa

储罐设计压力:l.6 MPa

2.LNG城市客车样车的整车设计

从安全、环保、满足市场需求和有利于组织生产的要求考虑,LNG城市客车样车的研制应遵循以下原则。

1)样车的性能应符合国家、行业有关标准的要求。

2)车辆的主要技术指标应与同类城市柴油客车相当,达到《上海市城市客车通用技术条件》规定的中级以上要求。

3)结构应以基本型为基础,零部件应尽可能通用。

4)排放应满足欧II要求并可进一步达到欧III要求。

5)使用、维护、检修方便,安全可靠。

根据以上原则,所研制开发的SWB6115LQ3 LNG城市客车,以已经定型并批量生产的SWB6115Q3CNG客车为基础,底盘和车身的基本结构及零部件与压缩天然气客车相同。

液化天然气城市客车的主要技术指标如下。

外形尺寸(长×宽×高):11420×2500×3200 mm

最高车速:大于等于80 km/h

直接档由30 km/h加速到70 km/h所需时间:小于等于50 s

原地起步连续换档到70 km/h所需时间:小于等于50 s

限定条件下的100 km燃料消耗量:小于等于30 kg

续驶里程:大于等于300 km

排放标准:欧III

其他技术经济指标应符合有关标准和产品技术条件的要求。

3.基本性能及与同类CNG城市客车对比

LNG样车基本性能及与相同车型的CNG城市客车对比见表1

 

1  LNG样车性能及与相同车型CNG城市客车对比

 

试验项目

技术要求

测试结果

LNG样车

CNG

直接档最低

稳定车速(km/h

30

28.3

26.3

初速50 km/h

滑行距离(m

750

1117

1243.2

直接档30~70 km/h

加速时间(s

50

36.5

35.6

原地起步加速

70 km/h时间(s

50

46.2

38.0

最大爬坡度(%

20

符合

符合

限定条件下的燃料消耗量(kg/100 km

30

22.9

20.7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

LNG样车安全环保项目测试结果见表2

 

2    LNG样车安全环保项目测试结果

试验项目

技术要求

测试结果

怠速

排放

HCppm

CO%

120

0.5

53

0.07

自由加速烟度 Rb

-

未检出

初速30 km/h制动距离 (m)

9.5

7.1

车外加速噪声[dB(A)

85

93.2

 

从表2可看出,LNG样车的安全环保指标基本达到技术要求,但样车的车外加速噪声未能达到国家强制性标准的要求,其主要原因是样车为旧车改装而成,需要在风扇转速、消声器、隔音降噪等方面进行调整和优化。






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