出口巴基斯坦CNG客車燃氣系統(tǒng)設計

任 杰

隨著近幾年西氣東輸、川氣東送工程的建成，天然氣已成為我國重要能源之一。受國家科技部等多個部委推動，天然氣汽車已經(jīng)作為清潔汽車推廣。我國的CNG(壓縮天然氣)客車制造水平因此也邁上一個新的臺階，走出國門，出口到很多CNG資源比較豐富的發(fā)展中國家；但是，每個國家對CNG客車的要求、國家資源現(xiàn)狀及文化背景等都不盡相同，所以要想出口的客車在當?shù)亓己眠\行，必須對當?shù)氐姆ㄒ?guī)、標準、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，談談該款客車的燃氣系統(tǒng)設計。

CNG客車燃氣系統(tǒng)設計原則

由于整車需要滿足相關認證要求，所以，一定要選擇滿足相關標準的零部件，以保證后期認證工作的順利進行，縮短整車驗證周期，降低整車試驗成本，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,對應的國標為GB 17258、國際標準ISO 11439、印度標準IS 15490、新西蘭標準NZS 5454等，此類氣瓶的價格相對便宜、應用廣泛、技術成熟，但是質量較大；二是鋼制內膽玻璃纖維環(huán)向纏繞氣瓶，對應的國標為GB 24160、國際標準ISO 11439、美國標準NGV2 CNG-2等，此類氣瓶的價格比鋼瓶要稍貴一些，但質量相對較小，近2年使用量越來越多，技術已經(jīng)成熟；第3種鋁質內膽全纏繞氣瓶及第4種塑料內膽全纏繞氣瓶，雖然質量較小，但價格較貴，應用相對較少。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?shù)乜蛙囉肅NG鋼瓶既不采用國際標準，也不采用印度標準，而是采用新西蘭NZS 5454標準。此標準與國際標準ISO 11439及國家標準GB 17258存在一定差異。

另外，國內氣瓶的顏色多為暗紅色，但由于巴基斯坦是一個穆斯林國家，為了順應當?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

對于出口車輛，燃氣系統(tǒng)必須滿足當?shù)貒曳ㄒ?guī)認證要求。需要通過的國際認證很多，每個國家也都不盡相同，對于出口巴基斯坦的CNG客車，燃氣系統(tǒng)必須滿足當?shù)氐腛GRA認證要求；所以在選擇燃氣系統(tǒng)時應盡量選擇已有或者能滿足OGRA認證的廠商。此外，車輛加氣口的型式與國內也不一樣，目前國內常用的是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，此類接口和國內插銷式結構類似，但尺寸不同。燃氣系統(tǒng)的其他零部件在滿足OGRA認證的基礎上，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，須滿足國際標準ISO 15500的C351閥有易熔、防爆磨片及限充裝置，而國內常用的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際標準ISO 15500的C351閥，以保證客戶使用時的安全可靠性。

表1 3項標準對CNG鋼瓶主要性能要求對比

CNG燃氣系統(tǒng)設計布局

為出口車輛設計布局前，須對當?shù)氐馁Y源狀況、基礎設施、氣候環(huán)境等了解清楚，這樣才能更好地做好產(chǎn)品設計。

1.巴基斯坦現(xiàn)狀

巴基斯坦是一個發(fā)展中國家，工業(yè)發(fā)展相對比較落后，CNG氣站雖然非常普遍，但氣站的設備參差不齊，有的小氣站連最基本的冷卻設備都沒有，充氣效率較低。其次，當?shù)刭Y源匱乏，氣源多樣；氣質成分差異大，相對國內而言CH4含量低，燃燒效率差。由于氣源不足，國家實行限制供氣政策，各城市每周供氣4～5 d。當?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)時間長，影響CNG氣瓶的充裝效率。巴基斯坦也是一個飛速發(fā)展的發(fā)展中國家，道路基礎建設持續(xù)進行，大部分城市道路狀況良好，對CNG氣瓶在整車上布局提供了便利。

2.CNG氣瓶設計布局

CNG氣瓶價格高、質量大，在容量選擇上，須根據(jù)具體車型的要求選擇合適的布局，這關系到整車設計的合理性?；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，這種方式已申請國家專利，且已在國內城市客車上驗證，安全可靠性得到保證。根據(jù)客戶運行需求及巴基斯坦當?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行里程需求，也要考慮諸多因素對充裝效率和燃燒效率的影響，這和國內的差異較大。

3.CNG燃氣系統(tǒng)設計布局

由于巴基斯坦工業(yè)技術水平相對落后，空氣質量差，保養(yǎng)意識薄弱，維修能力相對較低。燃氣系統(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。結合巴基斯坦右舵規(guī)則，把充氣口放在整車的右側、后乘客門的對面位置，以提高安全性。燃氣系統(tǒng)的各組件在設計時要預留足夠的維修空間。

CNG燃氣系統(tǒng)總體設計

受巴基斯坦當?shù)噩F(xiàn)有條件的限制，在整車燃氣系統(tǒng)設計時，必須符合當?shù)氐膶嶋H使用情況，同時還要考慮到每一個細節(jié)對燃氣系統(tǒng)的影響。首先，在布置CNG氣瓶時，要按照具體車型及客戶實際使用情況合理布局。其次，巴基斯坦加氣槍與國內不同，但是整車又需要在國內調試完整，因此需要設置一個符合國內充氣標準的加氣口。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，并增設加氣口艙門以方便加氣。安凱出口巴基斯坦的CNG客車增設的國內充氣口為插銷式，并且附帶插銷式轉卡扣式轉換接頭，這樣可以保證調試整車及開往港口過程中順利加氣。最重要的一點是，巴基斯坦氣質成分與國內不同，出口巴基斯坦的車必須結合當?shù)貧赓|成分，這就需要調整發(fā)動機ECU程序，按照當?shù)氐臍赓|的CH4含量設置發(fā)動機程序中氣體參與燃燒量，否則如果按照國內氣質CH4含量設置發(fā)動機ECU程序，很可能會造成點火困難、爆震、氣耗高，影響車輛的正常使用。

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