第３期（总第１３３期） Ｎｏ．３（ＳＵＭ Ｎｏ．１３３） 机械管理开发 ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬ ＭＡＮＡＧＥＭＥＮＴ ＡＮＤ ＤＥＶＥＬ０ＰＭＥＮＴ ２０１３年６月 Ｊｕｎ．２０１３ 浅析清洁能源在重型汽车上的应用 马凤清 （（中信机电制造公司科研设计院，山西侯马０４３００７） 摘要：在国际能源价格不断攀升、环境污染加剧的形势下，随着重型汽车提升国四排放标准的迫切需要，通过对 山西丰富煤层气资源的调研分析，及其在重汽汽车上的应用分析，阐述煤层气清洁能源替代传统燃油的应用价值、 技术可行性、经济性和发展前景。 关键词：清洁能源；ＬＮＧ；重型汽车；应用 中图分类号：Ｕ４７３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００３—７７３Ｘ（２０１３）０３—００８８—０２ １ 国内清洁能源的应用情况 １．１ 国内ＬＮＧ开发应用情况 国外ＬＮＧ技术的开发与应用已成熟。２０世纪９０ 年代，我国开始ＬＮＧ的研发利用工作。目前，我国在 液化天然气的生产、储存、运输、气化、汽车加气等方面 的技术都已成熟。同时，ＬＮＧ发动机以天然气为单一 燃料，是在充分发挥天然气特性的基础上，各发动机厂 家对发动机自身结构进行了针对性改造，使得其整体 性能得以大大提高。目前上柴、潍柴、玉柴等国内大型 发动机厂家已经陆续推出成熟机型，市场表现良好。 １．２ 山西煤层气资源及应用情况 １．２．１ 山西煤层气资源情况 山西是全国煤层气资源富集地区，煤层气资源非 常丰富，储量超过１Ｏ万亿ｍ ，约为全国煤层气资源储 量的１／３。有效利用煤层气资源对促进山西省及其周 边区域能源结构调整有着积极的作用。煤层气资源应 用于重型汽车燃料，也符合国家和山西省开发利用新 能源、调整能源利用结构、节能减排的政策。 １．２．２煤层气应用问题 目前，山西ＬＮＧ产品从抽取、压缩、深冷等技术都 比较成熟。 布置方案不占用底盘两侧的空间，在保证挂车前回转 半径的情况下，从而实现轴距最短。大大地节约了整 车可利用空间，从而轴距明显缩短，牵引车及挂车机动 性更灵活。 表１ ６×４牵引车主要技术指标 驱动型式 鞍载质量／ｋｇ ６￣４ １４５７０。１４５０５ 总质量／ｋｇ 整备质量／ｋｇ ２５ Ｏ００ ｌＯ ３００ 最高车速／（ｋｉｎ／ｈ）： 百公里耗气量，ｍ 续驶里程／ｋｍ ＞９０ §４５ ７０ｏ 准拖挂车总质量／ｋｇ ３８ ５Ｏ５ 爬坡度／％ 排放指标 ＞３０ 国Ⅳ 图１总体布置方案 ２关键技术的探讨 煤层气重型汽车开发 ２．１总体思路 针对山西丰富的煤层气资源，进行市场调研，结合 区域用户的使用要求，在普通６ｘ４重型牵引车基础上， 整合国内气体发动机、液化煤层气贮气瓶和燃气供给 系统等相关优势技术资源，进行专项开发设计，匹配优 化，形成液化煤层气燃料重型车辆技术方案。 ２．２总体方案 ３）整车轻量化设计，满足限载要求。车架采用轻 量化高强度的６１０Ｌ钢板，在降低车架重量的同时，强 度达到原设计水平；前悬架选用少片簧结构，总重较多 片簧结构约减轻６０ ｋｇ等，整车整备质量９ ８００ ｋｇ。 ４）采用整车性能模拟计算软件ＡＶＬ—ＣＲＵＩＳＥ，建 立了整车模型并通过试验验证了模型及计算结果的正 确性。利用ＣＲＵＩＳＥ软件计算各工况下车辆的燃料消 耗率，结合发动机特性曲线，分析了影响车辆动力性和 经济性的导致因素，通过重新匹配传动系，从而达到了 整车动力性（动力性计算结果见表２）、燃油经济性的 匹配合理 ］。 表２动力性匹配计算结果 发动机 ＷＰ１２ＮＧ３５０Ｅ４Ｏ 变速箱 １２ＪＳ１６０Ｔ １）６ｘ４牵引车主要技术指标，见表１。 ２）在总体布置上系统地分析该类车型的特点，通 过讨论及评审，确定在车辆前轴与中桥之间，驾驶室后 部，车架上翼面布置集成燃气瓶及支架总成，保证预留 其余部件所占用的安装空间及操作空间，使整车总体 结构布置紧凑，见图１，也使得各轴荷分配更合理。该 收稿日期：２０１２—１１－３０ 满载总质量／ｔ 主减速器传动比 最高车速／（ｋｍ／ｈ） 最大爬坡度，％ ４９ ４．６２５ ３２．９４ ２５ ４．１ｌｌ 目标值 ９５ ２０ ９２．７ ９９．３（１４．０３） １０４－３３ ２８．８ｌ ６６．２５ ２．３燃气瓶托架的设计及分析 燃气瓶托架是该车型的关键件。气瓶托架设计 作者简介：马凤清（１９６４－），女，山西吕梁人，工程师，本科，从事科研设计及管理工作。Ｅ－ｍａｉｌ：５４１ｍａｆｑ＠１６３．ｃｏｍ． ・８８・ 第３期（总第１３３期） 马凤清：浅析清洁能源在重型汽车上的应用 ２０１３年６月 为双层整体框架结构，见图２，框架内的２个气瓶被分 有关国家标准的要求； 为两层，每层气瓶通过下部半圆鞍型支座，上部橡胶垫 ２）样车的天然气专用装置和安装要求检查符合 条及宽箍带紧固的安装方式，从而使每个气瓶的６个 国家有关标准的要求； 自由度均得到限制。 ３）１０ ０００ ｋｍ可靠性行驶试验结果满足汽车产品 设计定型要求。 ４社会及经济效益 ４．１社会效益显著 该技术利用煤炭开采过程中排出的煤层气（瓦斯） 作为汽车燃料，使废气变成了绿色燃料。使用煤层气 代替柴油作为汽车燃料，基本无污染。此外，抽采煤层 气，减少了煤矿开采工作面的瓦斯含量，极大促进了煤 矿安全生产，社会效益极其显著。 ４．２经济效益可观 根据用户试用统计数据结果表明，使用ＬＮＧ液化 天然气的燃气车，每公里较燃油车省０．８元人民币，使 用ＬＮＧ作燃料比柴油节约燃料成本３０％，运营里程越 １－］Ｊｌ液面板；２－气瓶箍带；３－气瓶框架总成；４－超低温绝热车月瓶； 长，经济性越明显 １。 ５一超低温绝热车月瓶；６一调压器；７一水浴式汽化器；８一自增压系统 图２双层整体式托架组件图 ５结束语 该套托架又方便地对每一个气瓶进行维护和检 通过研究和开发应用，ＬＮＧ在重型汽车上的应用 技术可行，满足国Ⅳ排放标准要求，最大续航里程可达 查。外框架呈矩形结构，可有效地保护绝热瓶及相关 部件免受因外力导致损坏。由于采用模块化设计理 １ ０００ ｋｍ以上。经济可行，具有较好的社会效益。 念，使其在其他车型上的运用通用化程度更高Ｒ 。 但是，现有加气站数量少，气源供应不足，难以满 ３ ＬＮＧ技术应用验证 足客户的需求，省内各地加气站还未形成网络。建议： 按照ｑｃｚｒ ２５７—１９９８（（压缩天然气汽车定型试验 政府给予重点关注和支持，有效地解决配套政策和配 规程》等规定，对１辆ＬＮＧ牵引车样车进行整车参数测 套设施，促进技术应用带动经济行业快速发展。 参考文献 量、基本性能、天然气专用装置和安装要求检查、操纵 【１】余志生．汽车理论ｆＭ】．北京：机械工业出版社，１９９６． 稳定性试验，１０ ０００ ｋｍ可靠性行驶试验。可靠性行驶 【２】张道文．天然气汽车技术改进［Ｊ］．天然气工业，２００６（２）： 试验里程分配：山区公路２ ０００ ｋｍ、高速行驶３ ０００ ｋｍ、 ３６—３９． 坏路５ ０００ｋｍ。 ［３］周士崇．燃气汽车的应用及其发展［Ｊ］．辽宁交通科技，２０００ 试验结果表明： （１）：７７－８０． １）样车主要技术参数、基本性能符合企业标准及 Ｔｈｅ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｌｅａｎ Ｅｎｅｒｇｙ ｏｎ Ｈｅａｖｙ Ｔｒｕｃｋ ＭＡ Ｆｅｎｇ—ｑｉｎｇ （Ｔｈｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ｄｅｓｉｇｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎ ｏｆ ＣＩＴＩＣ Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｉｎｅ，Ｈｏｕｍａ ０４３００７，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｕ￣ａｄｅｒ ｔｈｅ ｃｕｒｒｅｎｔ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ｅｎｅｒｇｙ ｐｒｉｃｅｓ ａｒｅ ｒｉｓｉｎｇ ａｎｄ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ｉｓ ａｇｇｒａｖａｔｉｎｇ．ａｌｏｎｇ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｕｒ－ ｇｅｎｔｌｙ ｎｅｅｄｓ ｏｆ Ｃｈｉｎａ ＩＶ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｓｔａｎｄａｒｄ ａｂｏｕｔ ｔｈｅ ｈｅａｖｙ ｔｒｕｃｋ．Ｂａｓｅ ｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｓｈａｎｘｉ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ ｉｓ ｒｉｃｈ ｉｎ ＣＢＭ（Ｃｏａｌｂｅｄ Ｍｅｔｈａｎｅ） ｎａｔｕｉ＇ａｌ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄ ｔｈｅ ＣＢＭ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ ｈｅａｖｙ ｔｒｕｃｋ．Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｍａｉｎｌｙ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｐｒｏｓｐｅｃｔ， ｅｃｏｎｏｍｙ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｐｒｏｓｐｅｃｔ ｏｎ ｃｌｅａｎ ｅｎｅｒｇｙ ｒｅｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｏｆ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｆｕｅｌｓ． 。 Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃｌｅａｎ ｅｎｅｒｇｙ；ＬＮＧ；ｈｅａｖｙ ｔｕｒｃｋ；ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ （上接第８７页） Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ＬＩＵ Ｃｈｕｎ－ｊｉｅ （Ｂａｏｄｉｎｇ Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｂａｏｄｉｎｇ ０７ １０００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｒｏｄｕｃｅ ｔｈｅ ｍｅａｎｉｎｇ ｏｆ ａｄｖａｎｃｅｄ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ａｎａｌｙｚｅ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｉｔｓ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，ｆｕｒｔｈｅｒ ｅｌａｂｏｒａｔｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ａｄｖａｎｃｅｄ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ ｔｈｅ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｉｎｄｕｓｔｒｙ，ａｎｄ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｔｒｅｎｄ ｏｆ ａｄｖａｎｃｅｄ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ Ｃｈｉｎａ ａｒｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ａｄｖａｎｃｅｄ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ｉｎｄｕｓｔｙｒ；ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ．８９・