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二战时期就有了! 回看NG燃气车的前世今生 有意思的气瓶!

二战时期就有了! 回看NG燃气车的前世今生 有意思的气瓶!

卡家胜利哥

01-22

二战时期就有了! 回看NG燃气车的前世今生 有意思的气瓶!

【卡车之家 原创】600马力、700马力,2700升气瓶、3800升气瓶,从岁末各大主机厂的年会动作来看,2024年的燃气重卡产品已经开启了新一轮的较量。除了燃气重卡的排量与续航在不断的提升之外,在国产卡车上气瓶布局方式也有了新变化--侧置式LNG气瓶。

燃气车的气瓶的布局关键吗?从诞生到如今又经历了什么样的变迁呢?

天然气汽车 油荒时代的产物

CNG、LNG、双NG燃料卡车,从如今的NG燃气卡车技术来看,不免让人惊叹技术的飞速发展,放眼全球,如今NG燃气卡车已经成为了绿色发展背景时代下的一大成熟解决方案,其经济性与环保方面的优势已经得到了市场的有效验证,NG燃气卡车的繁荣是不争的事实。但是,将车辆用天然气作为动力的想法是从哪里来的呢?

1901年至1930年:天然气作为车用燃料的首次记录使用发生在1901年,而且是在一辆乘用车之上,当时在美国密苏里州东部的城市圣路易斯市,实验性的推出了一辆以然气动力为核心的出租车,不过受限于有限天然气的供应和基建设施,这一车型在早期并没有得到长足的发展。

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对了,这里有一种有趣的说法。在1905年,同样在圣路易斯市这个神奇的地方,美国密苏里州圣路易斯的商人哈利・格伦纳与克雷姆・雷辛格投资兴办了“圣路易斯汽车加油站”。这是历史上的第一个加油站,通过重力注油罐连通橡胶软管给车辆加油,虽然是手动加油机,但这并不妨碍这一加油站的“赚钱能力”。

1930年代至1960年代:1930年,是天然气商业化应用的腾飞时期,世界上第一个完整的天然气产业体系也是在这一时期成型。在这个阶段,美国陆续发现了门罗和潘汉德-胡果顿两座大型气田,使得天然气产业进入了现代的开采使用阶段。

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早期发掘的油田 伴生气体天然气同样拥有巨大的储量

在二战及二战后,天然气在工业、商业体系内迎来了更好的发展,一方面是战争及战后的经济恢复振兴,天然气资源需求巨大。另一方面,石油天然气勘探开发的高潮来临,在中东、北非等地相继发现了许多大气田、特大气田,巨大的储量为经济建设带来了强大的动能。

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在这一时期,燃气汽车开始诞生了。1931年意大利建成世界上第一座CNG加气站,改装了全球首批CNG汽车,此后其天然气汽车的保有量稳居世界第1位长达66年。不过,早期的然气汽车,可能用“气囊汽车”来形容更为贴切,从一些老照片当中,仍能找到它们“奇特”的身影。

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最早的一批燃气汽车出现于法国、荷兰、德国和英国等地区,早期以冶金煤气、天然气为主要燃料。从现如今来看,这一类车型真的是太“特别”了。燃料越多,行驶距离越长,这是基础物理,对于那个并没有天然气压缩及储存技术的年代而言,这意味着需要一个非常大的燃料箱才能让CNG汽车获得合理的续航里程。

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因为天然气直接充装在气囊之中,随着汽车逐渐开始运行,你可以很轻松的看到气囊随着行驶距离的增加而逐渐松瘪。有意思的是,在这一类车型之中,已经开始出现了“双燃料”车型,一些气囊车辆可以在车内实现天然气与汽油两种燃料的切换,进而实现更长的续航里程,在这里不得不佩服那个年代的汽车工程师。

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1914-1918年 由苏格兰机动车公司运营的气囊巴士

在1930年之后,这一“气囊结构”被更多的应用到了公共汽车之上,它们在车顶上有一个全长的气体储存袋,有时还有一个流线型的罩子。尽管工程师们在空气动力学上进行了一些尝试,不过事实证明,这样的造型会带来极大的风阻,燃油经济性很差。

有危险性吗?必然的,国外早期的气囊公交车站通常都设有禁止吸烟的标识。当然,高速行驶也是不明智的,超过50公里/小时的速度不仅会影响燃油效率,还可能导致气囊脱离车辆,强侧风也会带来类似的危险,气囊车辆容易发生化油器火灾、巨响和发动机损坏。

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顺带提一句,法国是唯一的例外,在二战期间使用了气瓶结构,这样可以使用较小的燃料箱获得更好的续航能力,不过受制于当时的技术限制,这样的做法被证明更加昂贵和危险。

进化:NG燃气 国内发展历程

时至今日,仍旧有不少的卡友对于LNG卡车持怀疑态度,甚至认为LNG卡车是新生事物。不急,我们把时间线拉回国内。

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我国天然气汽车萌芽于上世纪60年代的四川。1960年,因汽油供给紧张,四川自贡便利用当地丰富的天然气资源作为汽车燃料,即在客货车上采用橡胶帘布制造的气包来盛装天然气,这种以天然气作为燃料的汽车被称为“气包车”。

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与国外的气包车一样,虽然存在着续航里程不足、充装能力有限以及可靠性较差的问题,不过,不能否认的是这一气包车型的出现不仅解决了石油短缺的问题,同时也为后期的天然气卡车发展打下了坚实的基础。后来,泸州、宜宾、成都、重庆、中原油田(濮阳)、开封等地也曾先后效仿使用过气包车。

同样是在60年代的四川,我国对天然气汽车的系统研究也拉开了序幕。1961年左右,为响应国家科委制定的“天然气综合利用规划”,在四川省科委的牵头和组织下,四川省机械研究院、自贡汽研三站等单位开始了对天然气汽车(包括CNG汽车和LNG汽车)的研究,并在此后十多年的时间进行了大量天然气汽车的试验,取得了一定的进展。

1966年,我国第一辆CNG汽车在自贡诞生;1971年,我国第一辆LNG汽车在自贡诞生。

在90年代,随着我国LNG液化天然气应用范围的进一步拓展,特别是LNG生产能力、汽车技术以及相关部件的制造等。如车用储藏罐技术参数达到世界先进水平,推动了LNG的商业化应用,比如在2003年,北京市最早利用国外技术开始LNG公交车的示范运行,包括乌鲁木齐、长沙市等地区,先后开始了LNG汽车的应用。

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进入到2000年,LNG的商业化应用开启了腾飞的时代,如果要说LNG重型卡车的登场,那么2003年一定是“关键节点”,随着LNG技术的成熟和经济价值得到验证,LNG汽车的推广逐渐成为政府主导行为,国家科技部从2003年开始便推出“十五”示范工程,并将其列入国家863高新技术研究计划,也正是由此,LNG卡车在我国开启了腾飞的时代。

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从数据上来看,2012年底,我国LNG汽车保有量达到7.5万辆,该数据首次攀升至世界第一,2013--2013年LNG重卡迎来井喷式增量。尽管在2017、2018年,燃气重卡的上升曲线有所波折,但是整体趋势依旧向好,尤其是2020年,燃气重卡首次冲向销量的高峰,全年总销量为141944辆。

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2023燃气重卡如脱缰的野马,开启了狂飙模式,自2月份起,燃气车销量突然出现飙升,从1月份的3077辆直接翻倍至6281辆,继8月份和9月份销量同比分别大涨562%和743%后,10月的天然气重卡销量延续火热之势达到了2.33万辆,同比去年增幅达到了1478%。尽管11月、12月受冬季气价攀升影响,但全年依旧实现了15万辆以上的成绩,一举超过了2020年成为了燃气车历史上最火热的年份。

重点来了 有意思的气瓶

从NG燃气汽车的发展线来看,我们可以很清晰的发现一条轨迹,气包车--天然气压缩技术发展--CNG/LNG汽车--CNG/LNG背置式气瓶--双NG燃料车型。正如今年各大车企年会所展示的一样,燃气重卡不仅仅是马力、气瓶容积以及安全性的提升,国内相对少见的LNG侧置式气瓶也登场了。

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在过去有一个比较有意思的现象,国内的LNG卡车似乎气瓶大多数都是背置式结构,而欧洲地区的平头和北美的长头卡车则大多数都是侧置气瓶结构,但是从今年解放、重汽、陕汽等企业的年会来看,侧置气瓶也开始逐渐登场了,这样的布局方式会更好吗?

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驾驶室可位移距离更大:相比之下,侧置式气瓶布局不会阻碍驾驶室的位移空间。由于侧置式气瓶安装在车架两侧,即便是不幸发生追尾碰撞的情况,驾驶室依然拥有足够的位移空间,对于整车的安全性来说更高。

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整车重心更低:从现阶段的长续航版本的LNG燃气重卡来看,背置式双气瓶结构占据多数,尤其是1350L这类双重叠加的大气瓶,在加满气的情况下,双气瓶总重达到了2吨左右,重心整体偏高。

而侧置式气瓶显然可以解决整车重心过高的问题,无论是高速还是低速转弯的状态下,车身姿态可以更稳定,整车受到的离心力的影响更小。并且,挂车在重载坡道起步的情况下也会更加的稳定。

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货厢前探空间更多:侧置双气瓶结构,可以让驾驶室与挂车之间预留更多的空间,尤其是针对长轴版的牵引车,货厢可以实现更多的前探空间。这样的设计对冷藏车、快递物流车等一类需要更大载货空间的车型来说,极为友好。

那既然侧置式LNG气瓶存在着这么多优势,为何国内这两年才陆续出现呢?也许“技术”和“成本”是很大一部分原因。

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首先,在技术方面,在有限的轴距内实现大容量侧置式LNG气瓶并非易事。众所周知,在一般车架两侧及底部会安装大量的零部件结构,比如电瓶、排气筒、干燥罐、储气筒诸多零部件。如果要在车架侧面实现大容量的LNG气瓶,这些零部件除了安装位置需要重新设计之外,甚至连造型、结构都需要重新设计,而且包括车辆的通过性、气瓶离地空间的安全性方面的设计都需要进行相对较大的变动。

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既然空间要求高,那么是否可以直接增加底盘轴距而不用改动零部件位置呢?必然不行,对于牵引车而言,任何一点轴距的加长都会导致转弯半径发生变化,除了会导致法规项超标之外,也会直接影响到车辆的灵活性。

其次,LNG侧置式气瓶在国内较为少见的原因就是成本限制。与上述原因一样,底盘的重新设计、包括零部件的形状结构等等设计都会导致整车的成本大幅度的增加,现阶段LNG卡车本身相比燃油车就要贵6、7万左右,如果是再增加1、2万,你还会选择吗?

丨编后语丨

聊到这里,燃气重卡侧置式LNG气瓶之所以比较少见的原因也比较清晰了。尤其是在当下的市场环境下,因为现阶段成本和技术的原因,不太可能会出现在所有的运输场景之中。毕竟,单纯的叠加技术导致成本的增加和转嫁,是车企和用户都不愿意看到的事情。但是,对于部分快递或冷藏运输场景而言,侧置式气瓶的燃气重卡,未尝不是一种全新的选择。(Image Video/lowtechmagazine、Iveco、westport)

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