柴油一天然气双燃料发动机介绍.pdf

设训 研 究 汽 年 实 川 技 术 Al J I 、 OMOBI l | 曩 APPLI ED TECt I NO【 OGY 2 0 l 4 年 第2 梵 玎 20】 4 N0．2 柴油一天然气双燃料发动机介绍 耿志勇 西安兰德新能源汽车技术开发有限公司，陕西 西安 7 1 0 0 4 3 摘 要 本文通过对双燃料系统进行原理、系统优缺点介绍，经济性进行分析，认为双燃料发动 机比柴油发动机有更大的推广潜力，使人们对双燃料重卡相对于柴油重卡有有比较深刻的认识。 关键词 双燃料 ；柴油 ；发动机 中图分类号U 4 6 4 ． 1 1 文献标识码A 文章编号1 6 7 1 7 9 8 8 2 0 1 4 0 2 5 2 - 0 2 Dua l f ue l e ng i ne a nd d i e s e l e ng i ne pe r f o r ma nc e c o mpa r i s o n Ge ng Zh i y o n g Xi ’ a n L a n d n e w e n e r g y v e h i c l e t e c h n o l o g y De v e l o p me n t C o ． ， L t d ． ， S h a a n x i Xi a l l 7 1 0 0 4 3 Abs t r a c t Ba s e d o n t h e p r i n c i p l e o f d u a l f ue l s y s t e m， t h e s y s t e m i n t r o d u c e s t h e a d v a n t a g e s a nd d i s a d v a n t a g e s ， e c o n o mi c a na l y s i s ， t h a t t h e d ua l f ue l e ng i n e t h a n d i e s e l e n g i n e s ha v e a g r e a t e r p o t e n t i a l f o r r e p l i c a t i o n ， S O tha t p e o pl e o n d ua l fue l r e l a t i v e t o di e s e l h e a v y t r u c k h e a v y t r u c k h a s a mo r e p r o f o u n d u n d e r s t a n d i n g ． Ke y wo r d s dua l f ue l ；d i e s e l ； e n g i ne CLC NO． U4 6 4 ． 1 1 Do c u me n t Co d e A Ar t i c l e I D 1 6 7 1 7 9 8 8 2 0 1 4 0 2 - 5 2 - 0 2 引言 随着中国汽车工业的发展，中国石油进口对外 依存度已经超过国内外公认的能源警戒安全线。柴 油作为战略性物资，商用车数量逐年上升，每年冬 季柴油供应 不上 已经成为常态。随着人们对环境要 求越来越高 ，P M2 ． 5 已经被作为城市环境考量指数 最重要 的一个指标 。柴油车排放物包含的颗粒物就 是造成 P M2 ． 5上升的一个重要推动要素。而天然气 燃烧后产生物主要是 C O 2 和水，对环境没有任何危 害。 1 、系统原理 双燃料发动机是用柴油点燃天然气和空气混合 作者简介 耿志勇， 就职于西安兰德新能源汽车技术开发有 限公 司。 气的车用发动机，由控制系统控制燃油 E C U和燃气 E C U，来精确控制燃气、燃油喷射混合 比例 ，达到 合理燃烧 。 ■ ● 图 1系统原 理 该系统的工作原理是在柴油发动机车辆上加装 一 套天然气供给系和天然气 电喷系统 ，从而使车辆 可在纯柴油和柴油一 天然气混燃两种状态运行。 混燃 状态下，柴油只作为引燃和部件润滑剂作用，天然 气主要提供所需动力 。该车可在柴油、柴油． 天然气 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 5 3 之 间自由切换 。还可根据 当地气源情况 ，选择 C NG 或者 L NG作为车辆燃料。 2 、系统优点 1 ．采用系统外挂式安装，对原柴油机无改动； 2 ．改装后动力性 、驾驶性、发动机性能与原机 相 同； 3 ．天然气对柴油的综合替代率可达到 7 0 ％以 上 ，全 负荷时可达 8 5 ％以上 4 ． 在 L NG 加气站建设不完善的情况下，车辆 可灵活选择纯柴油或柴油一 天然气混燃两种 状态运 行 ； 5 ．由于天然气 自身燃料特性 辛烷值高、抗爆 震性好 ，因此发动机在混燃模式下将更加平顺，安 全；同时发动机的噪音也将会显著降低；提高发动 机的使用寿命。 6 ．该系统适用液化天然气 L N G ，也适 用于 压缩天然气 C NG 。 3 、燃料供给系统布置方案 双燃料控制系统分为基于机械泵 含 E GR 动机 、高压共轨电控发动机的系统方案。 一 机械泵车用发动机方 案 门位置信 号、水温信号、柴油轨压信号等都可从原 车各个信 号截取，共享原车 已有的信 号。原机没有 的传感器 如天然气温度压力传感器、爆震传感器 等 需要加装。原车 E C U和双燃料 E C U 都可对柴 油喷嘴进行控制。原机的柴油喷射的控制权，通过 外部的继电器进行切换，该继 电器由双燃料控制系 统控制 。在双燃料模式下柴油喷量和喷射时间由双 燃料 E C U控制，在不适合使用燃气的情况下 如燃 气喷嘴断路、传感器失效等 ，切断燃气喷射，并将 系统控制权 归还原机系统。若该系统完全失效，则 整机 的控制权 自动移交给原机的控制系统。 发 4 、经济性 基于机械泵 含 E GR发动机的系统方案双 燃料 E C U 控制步进 电机限制油泵齿条从而降低供 油量 ，控制天然气的喷射量使得双燃料模式达到和 原机相同的功率 。需要外加转速传感器和油门位置 传感器，作为天然气喷射量的控制参数。 二高压共轨 电喷车用发动机的方案 基于电控发动机的系统方案原机控制系统 的 柴油喷射驱动线转接至模拟负载盒，转速信号、油 我们以 8 X4载货车，WP1 0 ． 3 3 6发动机为例 ， 平均粹代率 8 0 ％， 以百公里汕耗 4 0 ‘ 来比较柴油价 格7 ． 3 0元／ 升，天然气价格3 ． 5 5元／ 标方。 比较项 E 】 柴油原机 柴油一 天然气混烧 系统 燃料种类 柴油 少量柴油 天然气 柴油平均替代卒 8 0 ％ 百公里油耗 4 0升 8升 3 5 ．2标方 百公 化费 2 9 2元 1 8 3 7 I 二 由此我们可 以得出，双燃料重卡相 比柴油重卡 百公里节省燃料费用l 0 9元，整车按全年行驶 l 0 万公里，每年可以节省燃料费用1 0 ． 9万元。 5 、结语 综合 以上各点，显而易见双燃料重卡有明显 的 经济性优势，尤其对于在用车改制有明显的社会效 益和经济效益。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m