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國(guó)內(nèi)外氣體發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀及其前景預(yù)測(cè)

Tag：氣體發(fā)動(dòng)機(jī)  

中國(guó)產(chǎn)業(yè)研究網(wǎng)訊
    好萊塢年度科幻災(zāi)難大片《2012》日前在全球上映，影片講述了全球生態(tài)環(huán)境日漸惡化最終迎來(lái)了世界末日的到來(lái)。環(huán)境惡化是21世紀(jì)人類(lèi)面臨的最主要問(wèn)題。傳統(tǒng)能源對(duì)于環(huán)境的破壞，傳統(tǒng)能源的日漸短缺，將直接影響人類(lèi)社會(huì)的持續(xù)發(fā)展，威脅著人類(lèi)的健康和生存環(huán)境。于是尋找和發(fā)展新能源、替代能源對(duì)整個(gè)人類(lèi)社會(huì)有著極其重要的意義。
    作為能耗大戶，汽車(chē)行業(yè)的節(jié)能減排一直是各國(guó)政府高度關(guān)注的焦點(diǎn)問(wèn)題之一。當(dāng)前全球資源充足、利用技術(shù)成熟的汽車(chē)替代能源當(dāng)屬氣體燃料。但是氣體燃料在汽車(chē)上的利用，有時(shí)也會(huì)因?yàn)榧夹g(shù)的缺陷而引發(fā)污染環(huán)境的問(wèn)題。2009年10月，中國(guó)廣州市人大代表對(duì)廣州市LPG公交車(chē)的環(huán)保性提出了質(zhì)疑，并由此引發(fā)了一系列的論證與反論證。在這一事件中有一件引發(fā)爭(zhēng)議的核心零部件與節(jié)能減排有著密切和直接的聯(lián)系，便是氣體燃料向動(dòng)力能量的轉(zhuǎn)化地——氣體發(fā)動(dòng)機(jī)。
    氣體發(fā)動(dòng)機(jī)環(huán)保優(yōu)勢(shì)明顯
    當(dāng)前使用單氣體燃料作為能力源的發(fā)動(dòng)機(jī)，主要有LNG(液化天然氣)發(fā)動(dòng)機(jī)、CNG(壓縮天然氣)發(fā)動(dòng)機(jī)和LPG(液化石油氣)發(fā)動(dòng)機(jī)三種。氣體發(fā)動(dòng)機(jī)與同排量的柴油機(jī)相比，動(dòng)力性相當(dāng)，環(huán)保優(yōu)勢(shì)明顯，更容易達(dá)到國(guó)IV、國(guó)V排放。且當(dāng)前生產(chǎn)技術(shù)趨于成熟，生產(chǎn)工藝設(shè)備與柴油機(jī)可通用。在油氣價(jià)差保持的前提下，燃料經(jīng)濟(jì)性顯著。不過(guò)氣體發(fā)動(dòng)機(jī)也有一定的缺陷，比如續(xù)駛里程短、燃料加注時(shí)間長(zhǎng)、加氣站的建設(shè)投資太大等。
    既然環(huán)保優(yōu)勢(shì)明顯，為何廣州市會(huì)出現(xiàn)LPG公交車(chē)污染事件的爭(zhēng)議呢?其實(shí)2009年10月事件發(fā)生時(shí)很多專(zhuān)家已經(jīng)給出了解答，稱(chēng)問(wèn)題在于引發(fā)爭(zhēng)議的“不對(duì)等測(cè)試”沒(méi)有可比性，就好像“快報(bào)廢的名車(chē)肯定比不過(guò)新出廠的低檔車(chē)”，而對(duì)比香港LPG巴士的良好運(yùn)營(yíng)情況可以發(fā)現(xiàn)，原裝LPG公交車(chē)和改裝LPG公交車(chē)的排放量差別明顯，這或許才是廣州LPG公交污染事件的真正原因。
    而目前我國(guó)公交行業(yè)應(yīng)用氣體燃料清潔動(dòng)力已取得顯著成效，北京、上海、廣東、四川、重慶、海南、甘肅等許多城市公交公司在發(fā)展環(huán)保節(jié)能型氣體城市客車(chē)上已經(jīng)邁出了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。隨著我國(guó)“西氣東輸”管網(wǎng)的建成與投入使用，國(guó)外氣源供應(yīng)日漸穩(wěn)定增大，氣體燃料客車(chē)也迎來(lái)了發(fā)展高峰期。近年來(lái)國(guó)內(nèi)各大盛事的舉辦，都離不開(kāi)氣體燃料清潔能源客車(chē)的身影，從2008年奧運(yùn)會(huì)，到2010年廣州亞運(yùn)和上海世博，都已經(jīng)或者即將出現(xiàn)氣體清潔能源燃料大客車(chē)的參與。
    國(guó)內(nèi)外主流的發(fā)動(dòng)機(jī)廠家正是看到這一形勢(shì)，紛紛推出環(huán)保節(jié)能技術(shù)的客車(chē)氣體發(fā)動(dòng)機(jī)，如玉柴近年研發(fā)上市的YC6M、YC6L、YC6G和YC4F等九大系列環(huán)保發(fā)動(dòng)機(jī)、上柴2009年主推的天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)，國(guó)際知名的發(fā)動(dòng)機(jī)廠商如康明斯、依維柯和戴姆勒-克萊斯勒等也在不遺余力地大力研發(fā)和推廣氣體發(fā)動(dòng)機(jī)等�？梢哉f(shuō)，配載氣體發(fā)動(dòng)機(jī)的大客車(chē)已經(jīng)成為各大城市必不可少的一份子，并越來(lái)越有成為城市公交客車(chē)主流的趨勢(shì)。
    氣體發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀
    我國(guó)20世紀(jì)50年代開(kāi)始發(fā)展低壓天然氣汽車(chē)，80年代中后期改革開(kāi)放之后，氣體燃料汽車(chē)開(kāi)發(fā)應(yīng)用的步伐加快。國(guó)內(nèi)大型發(fā)動(dòng)機(jī)廠和汽車(chē)廠如玉柴、上柴、濰柴、東風(fēng)和解放等廠家相繼推出了各自的氣體發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品在市場(chǎng)上推廣應(yīng)用。
    1988年我國(guó)從澳大利亞、新西蘭、加拿大等國(guó)引進(jìn)CNG加氣站的全套設(shè)施、改裝汽車(chē)部件及高壓氣瓶，分別建站于南充、大慶等地，開(kāi)啟了CNG汽車(chē)發(fā)展的新時(shí)代。
    相對(duì)于LNG發(fā)動(dòng)機(jī)，CNG發(fā)動(dòng)機(jī)和LPG發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)成熟程度、經(jīng)濟(jì)成本等都更現(xiàn)實(shí)，目前CNG發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)廣泛應(yīng)用其第三代電控噴射CNG的技術(shù)，采用高壓噴射，通過(guò)節(jié)氣門(mén)傳感器，氣體流量傳感器，轉(zhuǎn)速傳感器，水溫傳感器，進(jìn)氣溫度傳感器，壓力傳感器和氧傳感器等經(jīng)過(guò)中央處理單元來(lái)控制點(diǎn)火、空燃比等。更先進(jìn)的LNG缸內(nèi)直噴技術(shù)目前已得到小批試用，動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排放俱佳，但開(kāi)發(fā)難度較大，費(fèi)用昂貴，成本也高，國(guó)內(nèi)尚未開(kāi)始研制。
    與傳統(tǒng)柴油機(jī)相比，氣體發(fā)動(dòng)機(jī)取消了原柴油機(jī)的燃油噴射系統(tǒng)相關(guān)的零部件，增加了蒸發(fā)調(diào)壓器(LPG發(fā)動(dòng)機(jī))、減壓器(CNG發(fā)動(dòng)機(jī))等供給氣體燃料的相關(guān)零部件。傳統(tǒng)柴油機(jī)是壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)，而氣體發(fā)動(dòng)機(jī)由于受燃料特性限制(抗爆振性能)，采用的是與汽油機(jī)一樣的點(diǎn)燃方式。在取消了噴油器后，將原缸蓋上的噴油器孔改為了火花塞孔。在取消了油泵后，在原油泵安裝位置裝上了一個(gè)點(diǎn)火傳動(dòng)裝置，通過(guò)點(diǎn)火正時(shí)傳感器獲得發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火正時(shí)信號(hào)。增加了以點(diǎn)火模塊、點(diǎn)火線圈及火花塞等零件組成的點(diǎn)火系統(tǒng)。
    氣體發(fā)動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)多采用電控，與機(jī)械式柴油機(jī)相比，各工況點(diǎn)的空燃比、點(diǎn)火提前角、增壓壓力都實(shí)現(xiàn)了更精確更科學(xué)的控制。為滿足這些控制要求，增加了相應(yīng)的MAP、MAT、ECT、點(diǎn)火正時(shí)以及氧濃度等傳感器。
    由于我國(guó)能源戰(zhàn)略結(jié)構(gòu)的調(diào)整，未來(lái)將有更多的氣體燃料資源通過(guò)進(jìn)口為國(guó)內(nèi)使用。目前在國(guó)內(nèi)正在實(shí)施LNG加氣系統(tǒng)的城市有北京、烏魯木齊、長(zhǎng)沙等，約有近百輛LNG單一燃料公交示范車(chē)輛正在運(yùn)營(yíng)。CNG車(chē)則已在四川、重慶、北京、西安、內(nèi)蒙、等地推廣。LPG環(huán)保節(jié)能型氣體城市客車(chē)也在北京、上海、廣東、四川、重慶、海南、甘肅等許多城市的公交系統(tǒng)已經(jīng)試行。在國(guó)外，LPG被用作輕型車(chē)輛燃料已有許多年。
    氣體發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展前景
    氣體發(fā)動(dòng)機(jī)的電控系統(tǒng)和傳統(tǒng)柴油機(jī)電控系統(tǒng)有所不同，其增壓、后處理均有特殊要求，且將先進(jìn)的電子控制燃料噴射技術(shù)應(yīng)用于氣體發(fā)動(dòng)機(jī)，以便根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度、負(fù)荷、轉(zhuǎn)速等關(guān)鍵參數(shù)對(duì)氣體燃料的供給、混合氣濃度、點(diǎn)火正時(shí)等進(jìn)行精確控制，以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的功率和降低排氣污染�？杖急瓤刂圃陔娮涌刂迫剂蠂娚浒l(fā)動(dòng)機(jī)的應(yīng)用效果非常好，它通過(guò)監(jiān)控發(fā)動(dòng)機(jī)排放狀態(tài)實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)空燃比，并通過(guò)高能、精確點(diǎn)火等自動(dòng)協(xié)調(diào)優(yōu)化方式實(shí)現(xiàn)最佳的經(jīng)濟(jì)性和排放性。而從成本來(lái)看，氣體發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)成本竟還稍低于柴油機(jī)電控系統(tǒng)。因此深入開(kāi)發(fā)電控系統(tǒng)的潛力十分巨大，未來(lái)必將有更好的發(fā)展。
    由于歐IV排放法規(guī)，不僅要求限制天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)非甲烷碳?xì)?NMHC)的排放，而且還要求控制總碳?xì)渑欧?THC)。但先進(jìn)的氧化型后處理技術(shù)如何成功地運(yùn)用于氣體發(fā)動(dòng)機(jī)也是關(guān)鍵的技術(shù)之一，具有很大研究?jī)r(jià)值。廣州市LPG公交車(chē)污染一事有關(guān)專(zhuān)家也指出與其尾氣后處理系統(tǒng)有關(guān)。
    當(dāng)前國(guó)內(nèi)氣體燃料客車(chē)的基礎(chǔ)設(shè)施和相關(guān)零部件產(chǎn)業(yè)尚不完善，用戶對(duì)氣體發(fā)動(dòng)機(jī)電控技術(shù)也還感覺(jué)到神秘，并對(duì)國(guó)產(chǎn)電控氣體發(fā)動(dòng)機(jī)持懷疑的態(tài)度。以北京、上海為代表的發(fā)達(dá)城市，主要還是采用進(jìn)口的氣體發(fā)動(dòng)機(jī)。
    近年來(lái)，國(guó)產(chǎn)氣體發(fā)動(dòng)機(jī)不僅在配套的功率范圍上實(shí)現(xiàn)了拓寬，而且在配套領(lǐng)域也有突破，運(yùn)行過(guò)程中的故障報(bào)修率也大大降低。以上柴、玉柴、濰柴等為代表的國(guó)內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)廠不斷研制出新技術(shù)和新機(jī)型，代表了中國(guó)內(nèi)燃機(jī)行業(yè)的技術(shù)實(shí)力，也代表了中國(guó)未來(lái)動(dòng)力的發(fā)展方向。此外，氣體燃料大客車(chē)的發(fā)展對(duì)于降低排氣污染、節(jié)約石油資源有著重要的意義，我國(guó)較為豐富的天然氣和液化石油氣資源也為氣體燃料大客車(chē)的推廣應(yīng)用提供了有力的能源保障，且氣體燃料的使用成本相對(duì)于日漸上揚(yáng)的油價(jià)明顯具有競(jìng)爭(zhēng)力，應(yīng)該為更多客車(chē)用戶所接受。氣體發(fā)動(dòng)機(jī)是21世紀(jì)的一種新型、綠色動(dòng)力，未來(lái)城市必將由于它的出現(xiàn)而面貌煥然。高效率、低污染的氣體發(fā)動(dòng)機(jī)的開(kāi)發(fā)與生產(chǎn)，將是中國(guó)乃至世界的客車(chē)行業(yè)未來(lái)共同努力的方向。

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