任 杰

隨著近幾年西氣東輸、川氣東送工程的建成，天然氣已成為我國(guó)重要能源之一。受國(guó)家科技部等多個(gè)部委推動(dòng)，天然氣汽車已經(jīng)作為清潔汽車推廣。我國(guó)的CNG(壓縮天然氣)客車制造水平因此也邁上一個(gè)新的臺(tái)階，走出國(guó)門，出口到很多CNG資源比較豐富的發(fā)展中國(guó)家；但是，每個(gè)國(guó)家對(duì)CNG客車的要求、國(guó)家資源現(xiàn)狀及文化背景等都不盡相同，所以要想出口的客車在當(dāng)?shù)亓己眠\(yùn)行，必須對(duì)當(dāng)?shù)氐姆ㄒ?guī)、標(biāo)準(zhǔn)、資源現(xiàn)狀等了解清楚。筆者以安凱出口巴基斯坦的一款CNG客車為例，談?wù)勗摽羁蛙嚨娜細(xì)庀到y(tǒng)設(shè)計(jì)。

CNG客車燃?xì)庀到y(tǒng)設(shè)計(jì)原則

由于整車需要滿足相關(guān)認(rèn)證要求，所以，一定要選擇滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的零部件，以保證后期認(rèn)證工作的順利進(jìn)行，縮短整車驗(yàn)證周期，降低整車試驗(yàn)成本，提高整車的安全可靠性。

1.CNG氣瓶的選擇

目前，車用CNG氣瓶有4種類型：一是車用壓縮天然氣鋼瓶,對(duì)應(yīng)的國(guó)標(biāo)為GB 17258、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 11439、印度標(biāo)準(zhǔn)IS 15490、新西蘭標(biāo)準(zhǔn)NZS 5454等，此類氣瓶的價(jià)格相對(duì)便宜、應(yīng)用廣泛、技術(shù)成熟，但是質(zhì)量較大；二是鋼制內(nèi)膽玻璃纖維環(huán)向纏繞氣瓶，對(duì)應(yīng)的國(guó)標(biāo)為GB 24160、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 11439、美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)NGV2 CNG-2等，此類氣瓶的價(jià)格比鋼瓶要稍貴一些，但質(zhì)量相對(duì)較小，近2年使用量越來越多，技術(shù)已經(jīng)成熟；第3種鋁質(zhì)內(nèi)膽全纏繞氣瓶及第4種塑料內(nèi)膽全纏繞氣瓶，雖然質(zhì)量較小，但價(jià)格較貴，應(yīng)用相對(duì)較少。目前，安凱客車采用的氣瓶包括前3類。

巴基斯坦具有特殊的民族文化背景及發(fā)展歷史，當(dāng)?shù)乜蛙囉肅NG鋼瓶既不采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，也不采用印度標(biāo)準(zhǔn)，而是采用新西蘭NZS 5454標(biāo)準(zhǔn)。此標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 11439及國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 17258存在一定差異。

另外，國(guó)內(nèi)氣瓶的顏色多為暗紅色，但由于巴基斯坦是一個(gè)穆斯林國(guó)家，為了順應(yīng)當(dāng)?shù)氐拿褡逦幕尘?，氣瓶的顏色以選乳白色為宜。

2.CNG系統(tǒng)的選擇

對(duì)于出口車輛，燃?xì)庀到y(tǒng)必須滿足當(dāng)?shù)貒?guó)家法規(guī)認(rèn)證要求。需要通過的國(guó)際認(rèn)證很多，每個(gè)國(guó)家也都不盡相同，對(duì)于出口巴基斯坦的CNG客車，燃?xì)庀到y(tǒng)必須滿足當(dāng)?shù)氐腛GRA認(rèn)證要求；所以在選擇燃?xì)庀到y(tǒng)時(shí)應(yīng)盡量選擇已有或者能滿足OGRA認(rèn)證的廠商。此外，車輛加氣口的型式與國(guó)內(nèi)也不一樣，目前國(guó)內(nèi)常用的是NGV插銷式和卡扣式2種加氣口類型，而巴基斯坦采用φ11 mm型插銷式加氣口，此類接口和國(guó)內(nèi)插銷式結(jié)構(gòu)類似，但尺寸不同。燃?xì)庀到y(tǒng)的其他零部件在滿足OGRA認(rèn)證的基礎(chǔ)上，巴基斯坦并未提出特殊要求，但仍需以安全、可靠為首要考慮條件，尤其是氣瓶瓶閥，須滿足國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 15500的C351閥有易熔、防爆磨片及限充裝置，而國(guó)內(nèi)常用的T1、5T 2種瓶閥均無限充裝置。安凱出口巴基斯坦的這款CNG客車氣瓶瓶閥采用了滿足國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 15500的C351閥，以保證客戶使用時(shí)的安全可靠性。

表1 3項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)CNG鋼瓶主要性能要求對(duì)比

CNG燃?xì)庀到y(tǒng)設(shè)計(jì)布局

為出口車輛設(shè)計(jì)布局前，須對(duì)當(dāng)?shù)氐馁Y源狀況、基礎(chǔ)設(shè)施、氣候環(huán)境等了解清楚，這樣才能更好地做好產(chǎn)品設(shè)計(jì)。

1.巴基斯坦現(xiàn)狀

巴基斯坦是一個(gè)發(fā)展中國(guó)家，工業(yè)發(fā)展相對(duì)比較落后，CNG氣站雖然非常普遍，但氣站的設(shè)備參差不齊，有的小氣站連最基本的冷卻設(shè)備都沒有，充氣效率較低。其次，當(dāng)?shù)刭Y源匱乏，氣源多樣；氣質(zhì)成分差異大，相對(duì)國(guó)內(nèi)而言CH4含量低，燃燒效率差。由于氣源不足，國(guó)家實(shí)行限制供氣政策，各城市每周供氣4～5 d。當(dāng)?shù)貧夂蜓谉?，常年干旱少雨，很多城市夏季氣溫超過50 ℃，且持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，影響CNG氣瓶的充裝效率。巴基斯坦也是一個(gè)飛速發(fā)展的發(fā)展中國(guó)家，道路基礎(chǔ)建設(shè)持續(xù)進(jìn)行，大部分城市道路狀況良好，對(duì)CNG氣瓶在整車上布局提供了便利。

2.CNG氣瓶設(shè)計(jì)布局

CNG氣瓶?jī)r(jià)格高、質(zhì)量大，在容量選擇上，須根據(jù)具體車型的要求選擇合適的布局，這關(guān)系到整車設(shè)計(jì)的合理性?；诎突固沽己玫某鞘新窙r，安凱出口到巴基斯坦的CNG客車氣瓶采取底置布置方式，這種方式已申請(qǐng)國(guó)家專利，且已在國(guó)內(nèi)城市客車上驗(yàn)證，安全可靠性得到保證。根據(jù)客戶運(yùn)行需求及巴基斯坦當(dāng)?shù)氐默F(xiàn)有條件，在氣瓶的布局上，不僅要考慮滿足客戶的運(yùn)行里程需求，也要考慮諸多因素對(duì)充裝效率和燃燒效率的影響，這和國(guó)內(nèi)的差異較大。

3.CNG燃?xì)庀到y(tǒng)設(shè)計(jì)布局

由于巴基斯坦工業(yè)技術(shù)水平相對(duì)落后，空氣質(zhì)量差，保養(yǎng)意識(shí)薄弱，維修能力相對(duì)較低。燃?xì)庀到y(tǒng)零部件的布置不僅要考慮使用的安全可靠性，也要盡可能地考慮到維修方便性。結(jié)合巴基斯坦右舵規(guī)則，把充氣口放在整車的右側(cè)、后乘客門的對(duì)面位置，以提高安全性。燃?xì)庀到y(tǒng)的各組件在設(shè)計(jì)時(shí)要預(yù)留足夠的維修空間。

CNG燃?xì)庀到y(tǒng)總體設(shè)計(jì)

受巴基斯坦當(dāng)?shù)噩F(xiàn)有條件的限制，在整車燃?xì)庀到y(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，必須符合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際使用情況，同時(shí)還要考慮到每一個(gè)細(xì)節(jié)對(duì)燃?xì)庀到y(tǒng)的影響。首先，在布置CNG氣瓶時(shí)，要按照具體車型及客戶實(shí)際使用情況合理布局。其次，巴基斯坦加氣槍與國(guó)內(nèi)不同，但是整車又需要在國(guó)內(nèi)調(diào)試完整，因此需要設(shè)置一個(gè)符合國(guó)內(nèi)充氣標(biāo)準(zhǔn)的加氣口。為了區(qū)分二者，符合巴基斯坦φ11型插銷式加氣口放在控制面板上，并增設(shè)加氣口艙門以方便加氣。安凱出口巴基斯坦的CNG客車增設(shè)的國(guó)內(nèi)充氣口為插銷式，并且附帶插銷式轉(zhuǎn)卡扣式轉(zhuǎn)換接頭，這樣可以保證調(diào)試整車及開往港口過程中順利加氣。最重要的一點(diǎn)是，巴基斯坦氣質(zhì)成分與國(guó)內(nèi)不同，出口巴基斯坦的車必須結(jié)合當(dāng)?shù)貧赓|(zhì)成分，這就需要調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)ECU程序，按照當(dāng)?shù)氐臍赓|(zhì)的CH4含量設(shè)置發(fā)動(dòng)機(jī)程序中氣體參與燃燒量，否則如果按照國(guó)內(nèi)氣質(zhì)CH4含量設(shè)置發(fā)動(dòng)機(jī)ECU程序，很可能會(huì)造成點(diǎn)火困難、爆震、氣耗高，影響車輛的正常使用。

隨著中國(guó)客車出口量的不斷增加，出口國(guó)家數(shù)量也在不斷增多。各個(gè)國(guó)家的發(fā)展水平、資源狀況、所處環(huán)境等都不盡相同，國(guó)際通行的標(biāo)準(zhǔn)及認(rèn)證很可能在有些國(guó)家無法實(shí)施，不同的國(guó)家可能有特殊的要求。要想使出口的客車產(chǎn)品在當(dāng)?shù)睾芎玫剡\(yùn)行，為公司樹立起良好的品牌形象，必須有合理的設(shè)計(jì)支撐；因此，在設(shè)計(jì)出口客車時(shí)，符合當(dāng)?shù)胤ㄒ?guī)、標(biāo)準(zhǔn)及認(rèn)證非常重要，同時(shí)也要順應(yīng)當(dāng)?shù)氐臍v史背景、民族文化、實(shí)際資源狀況，這樣才可以大大提高我國(guó)客車在當(dāng)?shù)氐恼J(rèn)可程度。