现在我国经济的飞速发展,汽车保有量的急剧增加,汽车给人们带来了极大的便利,对人类社会发展做出了巨大贡献,但同时消耗大量的石油资源、排出大量的有害气体,并对人类生存环境也造成较大的危害。为解决这一问题,人们一直在寻求改变能源结构,采用低公害的汽车代用燃料的途径。
我们国家科技部从“九五”“十五”期间通过清洁汽车行动,大力发展和推广天然气车辆,使得我国在“十五”结束的时候,天然气燃料的城市公交车已经在北京、西安、重庆、乌鲁木齐等十多个示范城市批量使用,天然气公交车辆的技术已经逐渐成熟,天然气方面的零部件配套企业也获得了较快地发展,加气站数量也有较快地增长。
虽然我国的天然气车辆在城市公交车上获得了长足地发展,但天然气燃料的商用车在我国还是空白,甚至大部分运输天然气的车辆都是柴油车辆,市场上亟需要天然气重型卡车。
二、陕重汽公司天然气重型卡车
陕重汽公司天然气重卡是在陕重汽非常成熟的奥龙6x4牵引车的基础上匹配合适的天然气发动机研制出来的,在上柴天然气专家的配合下开发了适合重型车的天然气发动机,陕重汽公司天然气汽车的发动机有如下特殊变化。
2.1陕重汽公司天然气重卡的特殊变化
(1)为了满足了重型车的要求,发动机做了如下方面的变化:
①.将发动机的增压器的位置由中置改为后置,适应了重型车排气管路的布置。
②.将发动机的前端结构进行变化,适应了重型车冷却系的结构要求。
③.改变发动机的参数,增大发动机的扭矩,满足重型车重载时车辆动力性的要求。
④.改变发动机上天然气控制部件的位置,满足发动机在重型车上的干涉问题。
⑤.改变发动机上电器控制线束的长度与控制盒的密封性,满足重型车的布置要求及工作的工况。
(2)根据重型商用车的结构特点和天然气气瓶的布置要求,以及挂车部分的结构尺寸,该车在驾驶室后部的车架上平面布置了不同数量的气瓶,同时在原有的油箱位置也布置了四个气瓶。另外,根据气瓶的布置状况,匹配了相应的燃气管路系统。
(3)由于该车辆重新匹配了电控的天然气发动机,其整车的电气系统需要与发动机进行相应的匹配,布置电控发动机的控制盒,匹配和布置了电控油门踏板、控制燃气系统的各种电磁阀、适配器等。
2.2天然气重型卡车的技术参数
表2.1显示了天然气重型汽车的各种技术参数
三、天然气重型卡车的性能分析
(1)高效节能
采用天然气为燃料,不仅节约了石油资源,而且我国丰富的天然气能源得以有效地利用,可以保证比汽油、柴油低廉的价格,使得燃用天然气比使用柴油的作为燃料更加经济。
(2)绿色环保,保护环境
天然气常温下为气态,有利于与空气混合,燃烧更加充分,且由于天然气属于清洁燃料,燃烧产物主要为水和二氧化碳,有利于保护环境。
表2.1 技术参数
型号
SX4254BK324T
驱动形式
6×4
整备质量(kg)
9500
汽车列车最大设计质量(kg)
33000
轴距(mm)
3225/1350
轮距(前/后)(mm)
2046/1800
长×宽×高(mm)
6900×2490×3665(3564满载)
最小离地间隙(mm)
325
牵引车座结合面高度(mm)
1369/1268
最高车速(km/h)
76
最大爬坡度(%)
20
最小转变直径(m)
24
等速百公里气耗(m³)
50
发动机
T6114ZLQ3B
额定功率(kw/r/min)
184/2200
最大扭矩(N.m/r/min)
920/1300-1400
变速箱
富勒9JS135
气瓶(设计防护外罩)(L)
4×80L+4×50=520
(3)动力强劲
该车采用上柴的大功率天然气发动机,保证了重卡足够的功率和扭矩的需要。
(4)符合法规,政府支持
发展新能源特别是天然气汽车符合国家各项政策及法规,属于政府大力支持项目,有广阔的前景。
(5)安全可靠
相对传统的柴油车型,天然气辛烷值高,抗爆性非常好,更为安全可靠,而且天然气汽车的储气瓶由国家定点生产,安全性能有保证。
四、天然气重型卡车经济性分析
近年来随着我国经济的发展,对石油的需求正在持续扩大,目前我国已经是全球第二大能源消耗国,每年需进口原油1亿多吨,且由于无战略储备,对国际原油价格无甚影响,只能被动接受,导致国内成品油供应紧张,价格飞涨,目前0#柴油平均价为每升4.8元人民币。
另一方面我国天然气储量丰富,完全可以自给,且天然气作为清洁燃料一直受到国家政策支持,目前平均每立方米市场价2.65元 人民币。
天然气重型牵引车以每年运营10万公里,使用寿命10年,每百公里耗气55方,每立方天然气2.65元,消耗天然气总费用为:
100000公里/年*10年*50方/百公里*2.65元/立方米÷100公里=132.5万元
同马力的燃油牵引车,同样以每年运营10万公里,使用寿命10年,每百公里耗油38升,每升柴油4.8元,消耗柴油总费用为:
100000公里/年*10年*40升/百公里*4.8元/立方米÷100公里=192万元
从以上比较可以看出,一辆天然气牵引车在报废年限内仅燃料消耗就可节省192万元-132.5万元=59.5万元。以上计算还没有考虑未来柴油价格上涨速度要远远大于天然气上涨速度、费改税等因素,虽然天然气牵引车价格比普通柴油车贵10多万元,但从长远来看,天然气牵引车的经济效益还是很高的。
从目前情况看,油价还会上涨,因此,天然气重卡的市场前景相当可观。
五、天然气重型卡车的市场及容量
我国天然气资源量为38.04万亿立方米,陆上62个盆地和地区的天然气储量29.9万亿立方米,10个海上盆地大多集中在南海和东海,总计8.14万亿立方米,占总量21.4%。天然气储量大于1万亿立方米的地区有10个:塔里木、四川、陕甘宁、东海、渤海湾、莺歌海、琼东南、珠江口、准噶尔和柴达木。现已形成以四川、内蒙、塔里木、柴达木、莺琼、东海六大盆地为主的气层气资源区。
北京、四川、新疆、长沙、上海等重点城市由于发展天然气汽车起步较早,不管是消费心理还是客观条件都比较成熟,有很大的市场空间。目前我国大力提倡环保节能,会不断提高对汽车尾气的排放限制,天然气重卡的环保性使其在商用车市场中的优势越来越大。
六、前景
世界范围内石油资源的日益紧张,以及地缘政治的影响致使原油价格近年来居高不下,而我国的石油资源本身贫乏,2005年国内原油进口比例已接近原油消耗总量的一半,寻找可替代能源成为我国能源战略可持续发展的重要组成部分。另外,我国的汽车排放污染已成为大气环境的一个主要污染源,在国内各大城市中,汽车尾气排放污染占整个大气污染70%以上,有效控制汽车尾气排放污染成为我国环境研究中重大和紧迫的研究课题。天然气(CNG/LNG)作为清洁高效的可替代能源成为国家大力扶持发展的新能源产业。国家科技部早在九五、十五期间,就组织实施了大量的科技攻关、产品研发以及科技成果转化与市场应用示范类项目,使天然气产业得到了快速发展,目前在全国清洁汽车行动示范城市中出租车与公交车已基本完成了燃气化改造与更新,以西安市为例使用天然气车比例已占到出租车与公交车总量的90%左右。示范工程的成功实施充分带动了西气东输沿线城市及具有气源条件的其他城市车辆燃气化的快速发展。在单个城市天然气产业布局与发展日趋完善后,相近城市间区域化联网发展成为市场发展的必然选择。因此天然气重型卡车的发展,是对国家新能源发展战略的积极响应,并完全符合市场发展的需要。
随着全球性的石油短缺和环境问题的日益突出,使用石油的替代燃料和降低排气中的有害气体成分越来越成为世界各国研究的重要课题。天然气汽车以其良好的排放性、经济性、燃料的广泛性和安全性等特点得到迅速的发展。
市场对天然气重型商用车有相当数量的需求,虽然单一燃料天然气发动机的半挂重型商用车因为排量大、燃料补给因为加气站分布主要集中在大中型城市的缘故而较为困难。但是,对于当前数量相当的从事天然气生产、运输、贸易等相关行业和运营者来说,他们有着丰富廉价的天然气能源,却使用着并不丰富且价格日渐高涨的柴油能源。因此,性能达到同等性能柴油发动机的重型商用车,即使其价格较柴油车高出30~50%也是可以承受的。其燃料成本可以降低30~70%,燃料经济性得到大幅提高,尤其是对天然气生产和贸易企业。
随着全球性的石油短缺和石油资源的日益枯竭,从国家的能源安全战略来考虑,以我国丰富的天然气作为石油的代用燃料有着极其广阔的市场前景和深远的战略意义。
同时,作为燃料燃烧的排放物,天然气以其较为单一的成分-甲烷,其燃烧的产物经排放后处理系统(三元催化器)处理后基本上仅为二氧化碳和水,对环境的污染极少,从这一点上来讲,大排量、大功率的重型商用车使用以天然气作为燃料有着积极和长远的社会效益。
七、结论
随着国家“西气东输”工程的完工,加气站网络的完善,天然气发动机技术的发展,以及相关产业体系的形成和市场对环保汽车需求的迅速增大,2007年至2008年将是国内天然气汽车应用发展的高峰期。天然气重卡本身的优势,以及支持天然气发展日趋完善的政策法规和国家各方面的积极响应,天然气重卡必将有更为广阔的发展前景。
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