欢迎来到 节能与新能源汽车年鉴 官网!

搜索

节能与新能源汽车年鉴

节能与新能源汽车行业官方权威性工具书

手机网站

微信网站

版权所有  ©  北京国能赢创能源信息技术有限公司    京ICP备17037723号  京公网安备 11010802025013号                                                                                                                网站建设中企动力 北京

《节能与新能源汽车年鉴》编制办公室
联系人:王云龙
座 机:010-88110355
手 机:13691117911(微信同号);18611639980
邮 箱:chinaev863@126.com

>
>
天然气汽车

您现在的位置:

天然气汽车

作者:
陈万应
来源:
国家燃气汽车工程技术研究中心
日期:
2017/01/08 14:44
浏览量

  1.产业与技术总体概况

  (1)产业发展情况

  2015年,OEM原产车约20万辆,主要集中在出租、公交和物流货运领域。其中,轿车、微面、微卡等汽油/天然气两用燃料车15万辆,客车和重卡等单燃料天然气汽车5万辆。加气站设备全部实现国产化,自主开发生产的减压器、电控单元ECU、燃气喷嘴等专用装置已批量投放市场,且广泛出口海外;天然气汽车保有量超过430万辆,营运车辆占2/3左右,天然气汽车加气站7400座,形成世界上最大的天然气汽车加气网络。中国已构建成从天然气生产、运输、加注到整车及零部件设计制造,以及推广使用的完整产业链。且天然气汽车产业配套体系日趋成熟,购买和维护的成本不断降低。

  (2)技术总体情况

  天然气汽车整车和关键零部件技术水平进一步提升,已成为中国汽车产业发展与科技创新的重要板块之一。2015年国内主机厂对天然气乘用车的开发力度在不断加大,多数采用双ECU、油气两用燃料控制系统技术。重型商用发动机在现代电控技术、新型燃烧控制技术、增压及增压中冷技术、废气再循环(EGR)技术、排气后处理技术等核心关键技术方面有显著提高,在产品中得到广泛推广应用,取得了卓有成效的进步。

  天然气整车集成开发技术和关键零部件设计制造能力持续提升,先进技术不断研发,获得了阶段性发展,掌握了电控技术和燃烧技术等关键技术及关键部件设计技术,自主集成产业技术更加成熟,自主开发的重型天然气发动机电控系统,技术接近国际先进水平,乘用车排放提高到国Ⅴ水平,商用车实现了欧Ⅵ排放技术储备。

  2.技术发展特点

  (1)2015天然气汽车技术发展特点

  ① 油、气两用燃料控制系统技术

  油、气两用燃料控制系统方案分两种:外挂式(主从式两个ECU控制)和集成式(油气两用燃料一个ECU控制)。外挂式控制系统,普遍适用于目前主机厂现在的生产模式。

  系统技术特点:采用进气道多点顺序喷射结构形式,燃气控制系统集成度高,点火提前器、喷射仿真器、喷嘴驱动器、甚至泄漏报警功能等全部集成在燃气ECU中,系统零部件少,可靠性高,性价比较好。

  ② 天然气单一燃料控制系统技术

  系统技术特点:采用集中单点喷射供气方式,兼容24V/12V电源系统;兼容4、6缸平台,管理方便;顺序喷射,顺序点火,宽域氧传感器闭环控制,爆震控制,电子节气门控制。ECU软件专门针对天然气发动机开发,具备多种特殊算法(如空燃比控制策略,密度补偿等)来获得最佳性能。国Ⅴ排放技术商用发动机多数考虑与国Ⅳ发动机部件通用。天然气发动机关键零部件已专业化批量投放市场:如气缸盖、活塞、活塞环、气门导管、气门座圈和排气门、高压点火线圈、火花塞等。

  天然气整车零部件安装强度与整车匹配技术,燃气系统泄漏故障在线诊断与处理技术;气瓶阀带过流保护功能,包括系统过压、高温等应急控制功能。

  ③ 柴油-天然气掺烧系统技术

  柴油-天然气掺烧系统技术,是在原柴油机上增加燃气供气系统、燃气ECU,当发动机达到ECU所设定的掺烧条件时,发动机从柴油机模式进入CNG掺烧模式。多点顺序喷射,压缩比高,无节气门节流损失,热效率更高;液体火花塞( Liquid spark plug),燃烧更充分,扩大稀燃极限;续驶里程更长,可纯柴油运行(跛行回家);柴油引燃,缸内净化,无SCR。 高替代率,柴油替代率可高达95%。

  (2)天然气汽车主要技术突破点

  针对天然气的特性,各主机厂家对整车进行了开发,天然气汽车在动力性、经济性、安全性、可靠性、性价比及噪声控制等方面有技术突破,更贴合市场需求。

  ① 智能点火线圈:取消了点火模块,点火能量提升30%,提高了点火可靠性,降低了使用成本。

  ② 专用火花塞:双铱金中心电极体积增加92%,中心电极和侧电极采用激光波焊接,整个寿命周期不脱落,火花塞寿命提升至10万公里。

  ③ 高压缸线:护套采用高分子硅橡胶材料,耐高温275℃,阻尼线直通护套底部,有效阻止火花塞点火电磁波向外辐射。

  ④ 燃气计量阀:喷嘴流量增大30%,同时可满足CNG、LNG燃料,提升了可靠性。

  ⑤ 增压器结构和控制策略方面进行改进,减小阀片旋转角度,采用耐高温阀杆材料,解决增压器放气阀易损坏问题。通过对气门座圈材料和结构的改进,气门座圈耐磨程度接近柴油机水平。

  ⑥ 集成式整体缸盖,结构更加紧凑。采用高效逆向冷却技术(TOP DOWN),冷却液经缸盖流入缸体冷却,冷却液流速高,冷却效率更高,很好的解决了天然气发动机热负荷高的问题。

  (3)目前亟需解决的技术难点及解决方案

  ① 加快天然气发动机关键技术的研究

  先进的现代电子控制技术、稀薄燃烧空燃比控制技术、燃烧优化系统技术、先进的排放后处理技术等是保证天然气发动机的燃料供给、点火定时实施精确控制的有效措施,是实现天然气汽车发动机高效率、低污染燃烧的关键。

  可变压缩比技术的应用可使发动机的潜能比现在进一步提高。发动机按照使用燃料不同或者负荷不同调节压缩比。在燃烧天然气时提高压缩比,在燃烧汽油时降低压缩比。实施可变压缩比技术后,便可在低负荷区和高负荷区改变压缩比,大幅扩大能够以高热效率行驶的区域。

  ② 核心技术有待提升

  天然气发动机的可靠性并不比柴油发动机差。业内对与天然气发动机的可靠性一直存在非议,普遍观点认为天然气发动机不如柴油发动机。如果可以控制好爆燃技术,保证每个燃烧都可以按照正常的燃烧设计来进行,一台天然气发动机的可靠性完全可以和柴油发动机的可靠性一致。

  ③ 发展天然气汽车还需政策支持

  天然气的开发使用,是国家能源结构调整优化的战略方向,但与新能源汽车相比,燃气汽车的发展道路可谓荆棘满路,主要是由于国家政策扶持力度不够,消费者不看好,缺乏直接的补贴鼓励政策。

  建议给予天然气汽车发展法律保障及相应政策支持;结合国家天然气能源结构调整,制定相关法律法规;鼓励发展天然气汽车,在天然气汽车及配套系统装备生产、加气站建设、车辆购买和使用等方面给予价格、税收、投资的优惠与补贴。

  3. 重点产品技术特点分析

  发动机及关键零部件行业整体水平取得一定进步,典型产品性能和质量提升明显,重点突出电子控制技术和综合性能技术及尾气排放处理技术。

  (1)潍柴西港的WP12HPDI缸内直喷LNG发动机,其技术及性能达到世界领先水平。技术特点:排放达到国Ⅴ标准;热效率高于原机,动力性好;天然气价格较柴油低,使用经济效益明显;可靠性高,保留柴油的润滑作用,发动机气门及座圈的磨损要比纯气体机小得多;无点火系统,维护成本低。

  (2)中国康明斯推出的L8.9G天然气发动机是在国内研发,完全采用国产零部件,并按中国市场的具体要求,采用了“高压喷射+稀薄燃烧+尾气催化器技术+OBD系统控制技术”,排放达到国Ⅴ标准,可满足11-12米甚至更长的客车动力要求。

  (3)玉柴研发的YC4D140N-50天然气发动机达到国Ⅴ排放标准,最大输出功率103 kW,最大输出扭矩420N m。YC6JN-60燃气发动机是在成熟的YC6J气体机平台上进行了升级,采用国际主流的“高压喷射+当量燃烧(或精准控制)+EGR+尾气催化器技术+OBD系统”,排放达到欧6标准。玉柴机器与AVL、美国西南院等国际先进机构开展深入合作,设计欧6气体机专用燃烧室、优化的配气系统、高效增压器等技术,大幅提升燃烧效率和动力性,最低气耗197g/(kW.h),达到国际先进发动机水平。

  4. 技术及产业发展趋势

  (1)小功率发动机或成未来发展趋势

  受客运行业的发展影响,小功率发动机将成为未来发展趋势。汽车客运线路不断缩短,他们更多需求的是小功率的发动机。这提示着发动机生产企业,应提前注意到用户的这种需求,做好市场准备。

  (2)天然气乘用车是潜在市场

  分析对于未来的市场趋势,消费者对价格的敏感度很高,天然气汽车由于经济性的优势受到重点关注,预计售价5~10万元左右的乘用车市场增长空间比较大。

  (3)LNG汽车是发展的主流方向

  CNG和LNG现在主要应用在商用车上。CNG主要适合城市公交车和市内出租车。LNG续驶里程长,不但适用于城市公交车,也适用于大型货运车辆和城际大巴,尤其是长途车辆。

  (4)天然气汽车仍然是发展的“黄金期”

  2015年,天然气产量1350亿立方米,同比增长5.6%,天然气进口量614亿立方米,增长6.3%,天然气消耗量1932亿立方米,增长5.7%。预计到2020年,我国的天然气产量有望与石油产量相当,达2000亿立方米,车用天然气市场正处于发展给力阶段。《能源发展战略行动计划(2014-2020)》明确提出,要“加快天然气加气站设施建设,以城市出租车、公交车为重点,积极有序发展液化天然气汽车和压缩天然气汽车,稳妥发展天然气家庭轿车、城际客车、重型卡车和轮船。”

  2015年5月发布的《关于完善城市公交车成品油价格补助政策,加快新能源汽车推广应用的通知》(财建{2015}159号),明确要求“及时研究制定用气公交车支持政策”。

相关附件

暂时没有内容信息显示
请先在网站后台添加数据记录。