刁威，陳江波

（金龍汽車(西安)有限公司，陜西 西安 710000）

KLQ6608GC5型6米CNG城市客車設(shè)計

刁威，陳江波

（金龍汽車(西安)有限公司，陜西 西安 710000）

針對KLQ6609GC5型CNG城市客車，根據(jù)城市公交運營特點，簡要介紹KLQ6608GC5的設(shè)計背景、車身結(jié)構(gòu)特點、主要性能參數(shù)等，重點論述小型前置發(fā)動機(jī)城市客車的CNG供氣系統(tǒng)設(shè)計方案、安全防護(hù)。

城市客車；CNG系統(tǒng)；結(jié)構(gòu)特點；設(shè)計

前言

當(dāng)今社會能源緊缺，正在進(jìn)入后石油時代，天然氣成為最具發(fā)展前景的清潔能源。常規(guī)的油田氣與非常規(guī)煤層氣、頁巖氣等已探明儲量超過石油資源。且天然氣可通過管道和槽車輸送至全國絕大部分地區(qū)。而天然氣客車安全性高，經(jīng)濟(jì)性好，更能滿足運輸企業(yè)的發(fā)展需求。政府政策的支持也為天然氣客車發(fā)展創(chuàng)造有利條件。

在我國，從節(jié)能、減排的角度看（排除新能源政策因素），城市公共汽車天然氣清潔能源車是最為現(xiàn)實的技術(shù)路線。

我公司開發(fā)的海格牌 KLQ6608GC5單燃料壓縮天然氣城市客車是為西安公交精心打造的城市公交客車，該車在研發(fā)過程中，根據(jù)當(dāng)?shù)爻鞘泄惶攸c，合理布置以及關(guān)乎客車安全防范的細(xì)節(jié)設(shè)計，力圖實現(xiàn)良好的經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性以及舒適性。

1 底盤選取及整車主要參數(shù)

1.1 底盤的選擇

該車選用江淮成熟K1921系列小型城市客車底盤，采用玉柴玉柴 YC4D140N-50增壓中冷單燃料發(fā)動機(jī)，整車排放達(dá)國V標(biāo)準(zhǔn)。變速箱采用綦江QJ5S600。前后橋分別為江淮3T前橋及4.5T合肥車橋，滿足日常公交車出現(xiàn)的嚴(yán)重超載的使用需求。該底盤裝有自動潤滑系統(tǒng)，既解決了底盤零部件潤滑保養(yǎng)操作不便的難題，又使得底盤潤滑及時高效、減少了日常維護(hù)的成本，底盤。

1.2 車身設(shè)計

整車款式簡潔大方，采用圓基調(diào)，車身流暢，富有現(xiàn)代感。前后乘客門均采用電控氣動折疊門，結(jié)構(gòu)簡單，制造及維護(hù)成本低。整車內(nèi)飾采用淺灰色調(diào)，車廂明亮不壓抑。整車輕量化設(shè)計，在滿足日常使用、強(qiáng)度、剛度要求的前提下，通過優(yōu)化骨架架構(gòu)，CAE建模分析、降低自重，如鋁合金側(cè)艙門，亞麻前后頂裝飾件、聚氨酯發(fā)泡組合儀表臺等方法有效降低整備質(zhì)量。其有限元建模及總布置圖紙見圖1、圖2。

圖1

圖2

1.3 整車主要技術(shù)參數(shù)

長*寬*高5995*2270*2940（mm）最高車速69（km/h）

軸距/前懸/后懸 3100/ 1200/1695（mm）整備質(zhì)量 5600（kg）

最大總質(zhì)量 7500（kg）接近離去角15.5/12（°）

額定載客19/10-18（人）車內(nèi)高度 1920（mm）

2 CNG供氣系統(tǒng)設(shè)計及安裝

2.1 CNG氣瓶配置

KLQ6608GC5城市客車裝配4個氣瓶，3*50L+1*80L。

1）CNG氣瓶容積及裝載氣量

CNG車氣瓶加氣量A(m3)=(L1*N1+L2*N2)*P/1000；

L1*=50L L2=80L（氣瓶公稱容積）N1=3 N2=1（氣瓶個數(shù)）

P=200 atm（氣瓶公稱工作壓力）；

A（加氣量）=（50L*3+80L*1）*200atm/1000=46m3

2）車輛續(xù)駛里程計算

S（km）= A×100 / Q；

A=氣瓶加氣量；Q=百公里氣耗；百公里氣耗約為19m3

續(xù)駛里程 S = 46×100 / 20 = 242km

*公交公司要求整車每天運行220Km,滿足設(shè)計要求。

2.2 CNG氣路原理與氣瓶布置

氣瓶是 CNG 系統(tǒng)中最重要的部件之一，其布局對供氣系統(tǒng)的安全性、可靠性和整車載荷分布影響較大，直接影響車輛安全運行一般有兩種方案：

1）布置于車輛頂部，氣瓶平行于車軸布置。優(yōu)點是安裝空間大，方便天然氣管路及其附件的合理布局，缺點是安裝后車輛重心較高。最新發(fā)布營運客車安全技術(shù)條件（JT/T1094-2016）中已將營運車范圍內(nèi)禁止車頂安裝氣瓶。雖然城市客車不在其列，但布置在頂部存在較大安全隱患，

2）布置于車身車架下，用懸臂梁懸吊氣瓶。優(yōu)點是安裝后車輛重心低，車輛運行穩(wěn)定；缺點是底盤預(yù)留安裝空間小，拆裝維修不便。

結(jié)合KLQ6608GC5是城市客車，安全第一、運行環(huán)境人員密集等綜合考慮，最終確定方案3個50L氣瓶布置于后橋后，1個80L氣瓶側(cè)掛在車身左側(cè)。該布置主要考慮該車后橋后布置乘客門空間及通道空間要求。底盤零部件不易維護(hù)的缺點，整車采用集中潤滑，減少不必要的維護(hù)。

2.3 安全防護(hù)和漏氣報警

1）客車氣體燃料的供給系統(tǒng)應(yīng)具有有效的安全保護(hù)結(jié)構(gòu)措施，保證氣密性以防止氣體泄漏，所以每一個氣瓶閥出口都必須安裝有高壓過流保護(hù)裝置。同時配備天然氣泄漏及溫度報警裝置，在天然氣泄漏達(dá)到設(shè)定的報警濃度時，進(jìn)行聲、光報警；主機(jī)面板可實時顯示檢測到的溫度數(shù)值，并在溫度超過設(shè)定值時進(jìn)行聲、光報警。多個傳感器對應(yīng)系統(tǒng)的紅色報警燈可指示具體的氣體泄漏點。當(dāng)管路破裂或損壞發(fā)生泄漏時，過流保護(hù)閥將根據(jù)流經(jīng)的氣體流量和壓差，自動將氣瓶出氣口關(guān)閉，從而避免高壓氣體繼續(xù)泄露；泄漏及溫度報警裝置提示駕駛員應(yīng)采取緊急措施，疏散乘客，設(shè)置警戒線；并根據(jù)報警燈提示打開相應(yīng)艙門進(jìn)行通風(fēng)散氣。全車氣路系統(tǒng)的裝配空間為開放式，和外界相通，即使遇到根本無法控制的大面積泄漏，也可以迅速把泄漏的燃?xì)鈹U(kuò)散到大氣中，

避免安全事故的發(fā)生。

2）車內(nèi)配備6個帶呼叫鈴安全錘，具有防盜功能，安全實用。配備“懸掛式超細(xì)干粉自動滅火裝置”，平時處于常壓狀態(tài)。一旦發(fā)動機(jī)艙內(nèi)溫度超過 170℃或有明火時，該裝置會自動啟動，將超細(xì)干粉在瞬間噴射出來進(jìn)行滅火。

系統(tǒng)的安全防護(hù)和報警裝置組成防護(hù)網(wǎng)，能極大地提高車輛運行的安全性和應(yīng)對突發(fā)狀況的能力。

2.4 CNG客車的燃料儲存和供給系統(tǒng)

CNG客車的燃料儲存和供給系統(tǒng)主要由儲氣供氣、調(diào)壓、安全保護(hù)及控制和燃?xì)庑孤秷缶牟糠纸M成。其中：

① 儲氣供氣部分：由壓縮天然氣儲氣瓶、高壓電磁閥、壓力表、加氣嘴、高壓管路、操縱面板總成（充氣閥、充氣截止閥、壓力表和系統(tǒng)排空閥等）及剩余氣量顯示系統(tǒng)等裝置組成。

② 調(diào)壓部分：由高壓球閥、高壓過濾器、高壓電磁閥和低壓管路等組成。

③ 安全保護(hù)及控制部分：由充氣止回閥、過流保護(hù)裝置、轉(zhuǎn)換開關(guān)、電子控制單元 ECU、CNG電磁閥、噴射閥共軌及相關(guān)線束等組成。

④ 燃?xì)庑孤秷缶糠郑河蓛馄啃孤稘舛葌鞲衅?、減壓閥泄露濃度傳感器、發(fā)動機(jī)泄露濃度傳感器、充氣口泄露濃度傳感器、分線和報警指示燈等組成。

KLQ6608GC5供氣原理見圖5：

圖3

CNG燃?xì)夤庀到y(tǒng)普遍采用雙回路供氣系統(tǒng)，兩路均為Φ8mm管，以提高加氣速度，滿足快速城市公交的要求。

KLQ6608GC5的CNG系統(tǒng)閥體安裝形式：

集成面板控制閥式，充氣閥兩端接φ8mm*1**規(guī)格的加氣管，加氣速度稍快，經(jīng)實踐檢驗系統(tǒng)可靠。

2.5 氣瓶的安裝

由于天然氣城市客車運行環(huán)境的特殊性，CNG 供氣系統(tǒng)的安裝是天然氣客車生產(chǎn)重點，對車輛的安全性及穩(wěn)定性影響很大。供氣系統(tǒng)采用車用鋼質(zhì)內(nèi)膽環(huán)向纏繞氣瓶和不銹鋼高壓天然氣專用氣管，安全可靠。

在氣瓶支架下方需增加氣瓶支架膠墊，膠墊上、下接觸面打西卡PU粘結(jié)膠西卡212FC灰色彈性密封膠，單面打兩道膠，膠寬度為8±2mm,高度為7±2mm。

2.6 管路的安裝

1）管路通往氣瓶的氣管彎曲定型，在操控面板管路泄壓閥和充氣截止閥的接口處，分別留下安裝余量。

3 結(jié)束語

綜上所述，KLQ6608FC5型CNG城市小型客車在設(shè)計中，根據(jù)城市公交運營特點，我們分別以駕駛員、維修廠、乘客、公交公司的角度多元訴求出發(fā)。合理優(yōu)化、盡力做出多方滿意的城市客車。西安公交總公司采購的我司 200臺KLQ6608GC5 天然氣城市客車現(xiàn)已經(jīng)正式運營，得到了西安公交公司上下的好評和認(rèn)可。

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Design of klq 6608 type 6-meter CNG city bus

Diao Wei, Chen Jiangbo
( Golden dragon automobile ( Xi'an ) co., ltd, Shaanxi Xi'an 710000 )

According to the KLQ6608GC5 CNG city-bus and the characteristics of urban bus operation,This authors briefly introduces the design background、the characteristics of body structure, the main performance parameters of the KLQ 6608GC5.The paper also emphasize the designing scheme protection of the CNG supply system for the city bus with the front-mounted engine.

city bus; general arrangement; CNG system; structure characteristic; design

U472

A

1671-7988(2017)22-31-03

10.16638 /j.cnki.1671-7988.2017.22.011

刁威（1989-），男，助理工程師，就職于金龍汽車（西安）有限公司。整車總布置設(shè)計。

CLC NO.:U472

A

1671-7988(2017)22-31-03