衛東

相對于純電動車、燃料電池車、氫燃料汽車相對復雜的汽車工藝和技術而言,還有一種便捷的減排方法,那就是使用天然氣綠色燃料。
在1999年,為祖國慶生50周年之際,北京出現了一支世界上最大的天然氣公交車隊,在長安街、二環路上形成了一道亮麗的風景線,讓人們對天然氣動力也有了進一步的了解,知道它不僅僅可以在灶臺上燒水、做飯,還可以驅動汽車。
其實天然氣能源早已經深埋在我的記憶里,在《創業》這部電影里,背著天然氣氣囊的公共汽車在當時是一種落后的表現,它激勵著鐵人王進喜所代表的石油工人在大慶為打出石油而拼搏。而今天,一個追求返璞歸真、回歸自然的年代,人們又想起了那背在車頂上的氣囊——天然氣。

大眾經濟性突出的天然氣發動機
大眾集團正在將動力從單一的汽油和柴油向多樣化發展,如天然氣動力汽車(natural gas vehicles)、插電混合動力車、純電動車,以及具有巨大潛力的燃料電池車,顯示出了大眾集團巨大的變革力量。在2015年4月推出的jeans up車型,就包括了天然氣動力,從44kW到55kW包括了3種動力組合。其中就有和eco up!同樣采用了50kW的天然氣發動機。搭載3缸1.0L天然氣發動機的up燃料消耗的經濟性十分突出,每100km大約只花費3歐元。其中在城市里的燃料消耗是3.6kg/100km,郊區是2.5kg/100km,綜合燃料消耗是2.9kg/100km,綜合路況的CO2排放只有79g/km,燃料效率達到了A+。90Nm的最大扭矩,最高時速約為164km/ h。大眾將天然氣存儲在車內的兩個儲存罐中,總體積達到72L。其中一個天然氣儲存罐位于車輛的后懸架附近,并與一個10L的汽油油箱在一起;而第二個天然氣儲存罐則利用了備胎的空間。
eco up!并不只限于天然氣燃料,也可以使用再生生物甲烷等替代燃料。從植物副產品生產,生物甲烷不爭奪食品作物,它也是CO2中性,因為這輛車在燃燒過程中排出的CO2等同于它作為農作物種植時吸收的CO2。從稻草獲取生物甲烷的新方法將會進一步減少對經典天然氣的依賴。在德國的萊比錫每年都會有1300萬噸的秸稈仍未使用,從理論上講它們可供400萬輛天然氣汽車使用。2012年2月,從秸稈生物生產甲烷的工廠已經在德國營運。而在中國,每年有大量的秸稈只能燒成草木灰,不但污染了空氣,還造成了使用效率低下,如果能造成燃料將具有很大潛力。

自從1990年大眾和西門子在柏林聯合開發天然氣驅動車輛以來,大眾越來越重視天然氣作為替代燃料的重要性。在2012年大眾公司提供了六款天然氣動力汽車:配備2.0 EcoFuel(80 kW)的開迪和開迪Maxi、途安1.4 TSI EcoFuel,配備1.4 TSI EcoFuel(110 kW)的帕薩特和帕薩特旅行款,新的50 kW eco up!,之后,高爾夫也將加入天然氣燃料的行列。
康明斯天然氣發動機實現國產
當年北京天然氣公交車的發動機就是來自康明斯的5.9L 6缸發動機,是在它的小排量6缸增壓柴油發動機的基礎上通過加裝火花塞等點火系統和燃氣供給系統使之完成了燃料上的轉變,在排放系統還安裝了當時主要針對NOx氮氧化物的處理裝置三元催化器。而就在2015年4月,康明斯與廣州第一巴士有限公司在廣州美國領事館簽署了戰略合作備忘錄,旨在加強清潔天然氣發動機在廣州及中國南方地區的應用和推廣。這一清潔項目的合作充分利用了雙方在清潔能源技術和應用的協同優勢,有望為廣州乃至更廣闊南方地區的綠色交通增添新的活力。
康明斯是全球領先的天然氣發動機制造商,上世紀60年代中期就研發出了首款天然氣發動機。康明斯也是第一家將天然氣發動機引入中國的廠家。在去年,推出首款國產天然氣發動機L8.9G,發動機升功率可達26.4kW/L,高于市場同類產品。它具有最大扭矩1200Nm,同時具備寬廣的峰值扭矩轉速范圍,動力性能卓越。離合器接合扭矩可達到730Nm,相比于同類產品超出15%以上,大大提升車輛起步性能。

就在2015年5月,康明斯國產天然氣發動機系列的拳頭產品B6.7G正式揭開面紗。B6.7G是康明斯繼去年天然氣發動機L8.9G之后的最新力作,B6.7G依托康明斯成熟的B系列發動機平臺進行開發,功率覆蓋141kW~188kW,峰值扭矩可達860Nm,滿足國五排放標準。它是康明斯本地研發、本地制造的第二款發動機, 為8~12m的公交及客運車輛量身定制,能夠滿足中國主流客車市場的需求。針對公交車輛起步頻繁的工況,精心調校低速扭矩,使其達到650Nm的離合扭矩,相比于同類產品超出15%以上,動力十足。開發團隊還采用多種創新方法提高發動機響應速度,大大提高司機駕駛體驗。
這款發動機的推出進一步完善了國產天然氣發動機的產品線,為中國用戶提供更豐富的功率段選擇。國產天然氣發動機項目依托東風康明斯成熟生產技術和平臺,整合全球最先進的技術和康明斯豐富的應用經驗,在中國實現本地研發、本地生產、本地服務,起步即滿足國五排放標準,進一步印證了康明斯“技術先鋒,驅動綠色未來”的承諾。B6.7G凝聚了康明斯全球研發力量和尖端技術,延續了康明斯可靠耐久的經典品質,并保持極佳的動力性和經濟性。B6.7G在秉承了康明斯產品動力性強、可靠性好、清潔環保等優秀品質的同時,深挖燃油經濟性,大幅降低用戶使用成本。張家界易程天下環保客運公司成為了B6.7G的首批用戶。
今天,康明斯天然氣產品線從5.9L到12L,為全球范圍內廣泛的客車與卡車用戶提供動力。康明斯采用先進的電控技術、稀薄燃燒技術和冷卻式廢氣再循環系統,使發動機性能卓越,并滿足國五/歐五、歐六等嚴苛的排放標準。康明斯對于環保技術的不懈追求,幫助客戶在大幅降低溫室氣體排放的同時,有效提高能源利用效率。
一款發動機適用4種燃料
馬瑞利率先在巴西推出靈活燃料技術(SFS)后,又發明了新的TetraFuel系統。TetraFuel系統對單一的ECU進行了燃油管理的擴展,使其能對4種不同類型的燃料進行管理,這樣在同一輛車上既可以選擇汽油、汽油醇(混有22%酒精的汽油),也可以選擇純酒精或CNG(壓縮天然氣)作為燃料。
TetraFuel技術可針對各種駕駛情況來自動選擇燃料,以在動力性和燃油經濟性之間取得最佳的平衡。TetraFuel 技術極大地降低使用CNG燃料的轉換成本。TetraFuel技術在原有設備中包含了氣體燃料的控制功能,這樣就不必像現在這樣,在改裝時增加一系列獨立的電子和電氣設備。TetraFuel系統采用馬瑞利自己開發的芯片,用單個ECU可同時對汽油和天然氣進行優化控制。與市場上現有的產品不同,Tetrafuel不是對發動機進行改裝,而是集成了低壓系統(Low Pressure System),可切實提高燃油經濟性并降低二氧化碳排放。該系統可根據各種駕駛情況來選擇最佳的燃料,在使用時無需切換裝置,并且不會造成功率損失。TetraFuel系統是基于完全集成的低壓系統,該系統為汽車制造商提供了一種重要的成本優化手段——TetraFuel集成式進氣歧管總成。
雖然馬瑞利公司的TetraFuel技術是100%在巴西進行研發的,但可以推廣到其他在降低汽車整體污染排放水平方面面臨巨大環境壓力的地區,如北美、中國和歐洲等。
在泰國旅游時就會發現高速上跑著許多天然氣燃料卡車,在國內除了天然氣公交車隊外,也能看到天然氣燃料卡車了,而天然氣燃料家轎還比較少見。天然氣作為一種近乎免費的能源,還是有著巨大的挖掘潛力,以實現中國豐富的天然氣儲量所帶來的綠色效益。就在2015年6月,著名化工與能源企業巴斯夫和大眾聯合在2015年10月底頒出第四屆“Science Award for Electrochemistry”獎項,總獎金達到10萬歐元,一等獎為5萬歐元,以表彰那些對綠色能源做出貢獻的科學家。