柴油—天然氣雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)介紹

耿志勇

（西安蘭德新能源汽車技術(shù)開發(fā)有限公司，陜西 西安 710043）

柴油—天然氣雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)介紹

耿志勇

（西安蘭德新能源汽車技術(shù)開發(fā)有限公司，陜西 西安 710043）

本文通過(guò)對(duì)雙燃料系統(tǒng)進(jìn)行原理、系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)介紹，經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行分析，認(rèn)為雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)比柴油發(fā)動(dòng)機(jī)有更大的推廣潛力，使人們對(duì)雙燃料重卡相對(duì)于柴油重卡有有比較深刻的認(rèn)識(shí)。

雙燃料；柴油；發(fā)動(dòng)機(jī)

CLC NO.:U464.11Document Code:AArticle ID:1671-7988(2014)02-52-02

引言

隨著中國(guó)汽車工業(yè)的發(fā)展，中國(guó)石油進(jìn)口對(duì)外依存度已經(jīng)超過(guò)國(guó)內(nèi)外公認(rèn)的能源警戒安全線。柴油作為戰(zhàn)略性物資，商用車數(shù)量逐年上升，每年冬季柴油供應(yīng)不上已經(jīng)成為常態(tài)。隨著人們對(duì)環(huán)境要求越來(lái)越高，PM2.5已經(jīng)被作為城市環(huán)境考量指數(shù)最重要的一個(gè)指標(biāo)。柴油車排放物包含的顆粒物就是造成PM2.5上升的一個(gè)重要推動(dòng)要素。而天然氣燃燒后產(chǎn)生物主要是CO2和水，對(duì)環(huán)境沒(méi)有任何危害。

1、系統(tǒng)原理

雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)是用柴油點(diǎn)燃天然氣和空氣混合氣的車用發(fā)動(dòng)機(jī)，由控制系統(tǒng)控制燃油ECU和燃?xì)釫CU，來(lái)精確控制燃?xì)狻⑷加蛧娚浠旌媳壤_(dá)到合理燃燒。

該系統(tǒng)的工作原理是在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)車輛上加裝一套天然氣供給系和天然氣電噴系統(tǒng)，從而使車輛可在純柴油和柴油--天然氣混燃兩種狀態(tài)運(yùn)行。混燃狀態(tài)下，柴油只作為引燃和部件潤(rùn)滑劑作用，天然氣主要提供所需動(dòng)力。該車可在柴油、柴油-天然氣

之間自由切換。還可根據(jù)當(dāng)?shù)貧庠辞闆r，選擇CNG或者LNG作為車輛燃料。

2、系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)

1. 采用系統(tǒng)外掛式安裝，對(duì)原柴油機(jī)無(wú)改動(dòng)；

2. 改裝后動(dòng)力性、駕駛性、發(fā)動(dòng)機(jī)性能與原機(jī)相同；

3. 天然氣對(duì)柴油的綜合替代率可達(dá)到70%以上，全負(fù)荷時(shí)可達(dá)85%以上；

4. 在LNG加氣站建設(shè)不完善的情況下，車輛可靈活選擇純柴油或柴油-天然氣混燃兩種狀態(tài)運(yùn)行；

5. 由于天然氣自身燃料特性：辛烷值高、抗爆震性好，因此發(fā)動(dòng)機(jī)在混燃模式下將更加平順，安全；同時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的噪音也將會(huì)顯著降低；提高發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命。

6. 該系統(tǒng)適用液化天然氣（LNG），也適用于壓縮天然氣(CNG)。

3、燃料供給系統(tǒng)布置方案

雙燃料控制系統(tǒng)分為基于機(jī)械泵（含EGR）發(fā)動(dòng)機(jī)、高壓共軌電控發(fā)動(dòng)機(jī)的系統(tǒng)方案。

（一）機(jī)械泵車用發(fā)動(dòng)機(jī)方案：

基于機(jī)械泵（含EGR）發(fā)動(dòng)機(jī)的系統(tǒng)方案：雙燃料ECU 控制步進(jìn)電機(jī)限制油泵齒條從而降低供油量，控制天然氣的噴射量使得雙燃料模式達(dá)到和原機(jī)相同的功率。需要外加轉(zhuǎn)速傳感器和油門位置傳感器，作為天然氣噴射量的控制參數(shù)。

（二）高壓共軌電噴車用發(fā)動(dòng)機(jī)的方案：

基于電控發(fā)動(dòng)機(jī)的系統(tǒng)方案：原機(jī)控制系統(tǒng)的柴油噴射驅(qū)動(dòng)線轉(zhuǎn)接至模擬負(fù)載盒，轉(zhuǎn)速信號(hào)、油門位置信號(hào)、水溫信號(hào)、柴油軌壓信號(hào)等都可從原車各個(gè)信號(hào)截取，共享原車已有的信號(hào)。原機(jī)沒(méi)有的傳感器（如天然氣溫度壓力傳感器、爆震傳感器等）需要加裝。原車ECU和雙燃料ECU都可對(duì)柴油噴嘴進(jìn)行控制。原機(jī)的柴油噴射的控制權(quán)，通過(guò)外部的繼電器進(jìn)行切換，該繼電器由雙燃料控制系統(tǒng)控制。在雙燃料模式下柴油噴量和噴射時(shí)間由雙燃料ECU控制，在不適合使用燃?xì)獾那闆r下（如燃?xì)鈬娮鞌嗦贰鞲衅魇У龋袛嗳細(xì)鈬娚洌⑾到y(tǒng)控制權(quán)歸還原機(jī)系統(tǒng)。若該系統(tǒng)完全失效，則整機(jī)的控制權(quán)自動(dòng)移交給原機(jī)的控制系統(tǒng)。

4、經(jīng)濟(jì)性

我們以8X4載貨車，WP10.336發(fā)動(dòng)機(jī)為例，平均替代率80%，以百公里油耗40升來(lái)比較柴油價(jià)格：7.30元/升，天然氣價(jià)格：3.55元/標(biāo)方。

比較項(xiàng)目 柴油原機(jī) 柴油-天然氣混燒系統(tǒng)燃料種類 柴油 少量柴油+天然氣柴油平均替代率 —— 80%百公里油耗 40升 8升+35.2標(biāo)方百公里花費(fèi) 292元 183元

由此我們可以得出，雙燃料重卡相比柴油重卡百公里節(jié)省燃料費(fèi)用：109元，整車按全年行駛10萬(wàn)公里，每年可以節(jié)省燃料費(fèi)用：10.9萬(wàn)元。

5、結(jié)語(yǔ)

綜合以上各點(diǎn)，顯而易見雙燃料重卡有明顯的經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢(shì)，尤其對(duì)于在用車改制有明顯的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

Dual-fuel engine and diesel engine performance comparison

Geng Zhiyong

(Xi'an Land new energy vehicle technology Development Co., Ltd., Shaanxi Xi'an 710043)

Based on the principle of dual-fuel system, the system introduces the advantages and disadvantages, economic analysis, that the dual-fuel engine than diesel engines have a greater potential for replication, so that people on dual fuel relative to diesel heavy truck heavy truck has a more profound understanding.

dual fuel; diesel; engine

U464.11

A

1671-7988(2014)02-52-02

耿志勇，就職于西安蘭德新能源汽車技術(shù)開發(fā)有限公司。