1、魯德車輛燃氣設備公司柴油內魯德車輛燃氣設備公司柴油內燃機改用天然氣雙燃料電噴技燃機改用天然氣雙燃料電噴技術術（中國車輛燃氣設備網）（中國車輛燃氣設備網）http/2010 山東濟南JINAN LUDE RANQI-SHEBEI魯德燃氣魯德燃氣JINAN LUDE RANQI-SHEBEI魯德燃氣魯德燃氣JINAN LUDE RANQI-SHEBEI魯德燃氣魯德燃氣6868767688880 0101020203030404050506060707080809090NoxNoxCOCOHCHC汽車排放所占比例%大氣主要污染物大氣主要污染物清華大學和北京環(huán)保局提供JINAN LUDE RANQI-

2、SHEBEI魯德燃氣魯德燃氣JINAN LUDE RANQI-SHEBEI魯德燃氣魯德燃氣0 00.80.81 1.81.82 22000年2000年2005年2005年2010年2010年國產石油國產石油進口石油進口石油億噸JINAN LUDE RANQI-SHEBEI魯德燃氣魯德燃氣l25個城市正在推進示范工程；l已建成加氣站500余座；l已改造車輛約50萬輛JINAN LUDE RANQI-SHEBEI魯德燃氣魯德燃氣98%汽油車2%柴油車JINAN LUDE RANQI-SHEBEI魯德燃氣魯德燃氣l柴油機為壓燃

3、式而天然氣 為非壓燃燃料，所以天然氣不能直接取代柴油；l柴油機型號繁多，結構差異較大，改造困難；l目前國內所采用的系統(tǒng)大多較為落后，改裝效果不明顯。JINAN LUDE RANQI-SHEBEI魯德燃氣魯德燃氣2 柴油內燃機燃氣設備技術柴油內燃機燃氣設備技術JINAN LUDE RANQI-SHEBEI魯德燃氣魯德燃氣柴油內燃機雙燃料改造方案CNG單燃料發(fā)動機雙燃料發(fā)動機雙燃料發(fā)動機柴油機柴油機JINAN LUDE RANQI-SHEBEI魯德燃氣魯德燃氣柴油機改為CNG單燃料發(fā)動機技術方案l去掉燃油系統(tǒng)；l換為火花塞高壓點火系統(tǒng)；l降低發(fā)動機壓縮比；l增加燃氣系統(tǒng)；l工作原理與汽油機相同。J

4、INAN LUDE RANQI-SHEBEI魯德燃氣魯德燃氣氣源壓力表壓力傳感器溫度傳感器天然氣噴射閥天然氣噴射閥天然氣噴射閥天然氣噴射閥低壓開關閥減 壓 閥高壓開關閥高壓濾清器手動開關天然氣儲氣瓶天然氣燃料電控噴射系統(tǒng)JINAN LUDE RANQI-SHEBEI魯德燃氣魯德燃氣CNG單燃料發(fā)動機為什么要降壓縮比 目前的火花塞點火系統(tǒng)效率很低，只能在壓縮比大約為12：1和LAMBDA為1.6下工作，而柴油機的壓縮比大多在18：1以上。為了使點火系統(tǒng)正常工作，必須降低發(fā)動機壓縮比。因此，火花點火發(fā)動機集中在低壓縮溫度和低LAMBDA條件下工作。JINAN LUDE RANQI-SHEBEI魯德

5、燃氣魯德燃氣發(fā)動機型號額定功率（馬力）純天然氣/柴油比 值Cummins5.9B/5.9G230/2750.84Cummins8.3C/8.3G275/3500.79CumminsL10/L10G300/3300.91DDCS-50/50G270/3250.83JINAN LUDE RANQI-SHEBEI魯德燃氣魯德燃氣柴油機改為雙燃料發(fā)動機技術方案l在燃油系統(tǒng)上加裝限油裝置；l增加燃氣系統(tǒng)；l柴油僅用于點火(10 20 %)。JINAN LUDE RANQI-SHEBEI魯德燃氣魯德燃氣JINAN LUDE RANQI-SHEBEI魯德燃氣魯德燃氣JINAN LUDE RANQI-SHEB

6、EI魯德燃氣魯德燃氣 JINAN LUDE RANQI-SHEBEI魯德燃氣魯德燃氣l對于雙燃料發(fā)動機，既沒必要也沒期望將發(fā)動機的壓縮比降低到低于柴油機的的壓縮比。l由于預混合的燃氣和空氣的壓縮溫度總是保持在自燃溫度之下，因此不存在爆震問題。l空氣和甲烷的在LAMBDA為2時的自燃溫度大約為1000K，由于峰值壓力總是維持在70倍進氣壓力之下，因此，燃氣和空氣的混合氣不會出現(xiàn)自燃，也不存在后期的燃氣自燃而產生爆震問題。l目前的火花塞點火系統(tǒng)效率很低，只能在壓縮比大約為12：1和LAMBDA為1。6下工作，因此，火花點火發(fā)動機集中在低壓縮溫度和低LAMBDA條件下工作。JINAN LUDE RA

7、NQI-SHEBEI魯德燃氣魯德燃氣壓縮比壓力比溫度比熱效率%平均/峰值1229.7732K/323K2.3228/381848.1863K/323K2.6741/432470.7952K/323K2.9540/43注：爆震在溫度為1000K以上發(fā)生。JINAN LUDE RANQI-SHEBEI魯德燃氣魯德燃氣l機械式雙燃料系統(tǒng)；l電控單點噴射雙燃料系統(tǒng)；l電控多點噴射雙燃料系統(tǒng)。 JINAN LUDE RANQI-SHEBEI魯德燃氣魯德燃氣過量空氣系數JINAN LUDE RANQI-SHEBEI魯德燃氣魯德燃氣JINAN LUDE RANQI-SHEBEI魯德燃氣魯德燃氣0 02020

8、404060608080100100120120140140柴 油柴 油稀燃單燃料稀燃單燃料機械雙燃料機械雙燃料電控雙燃料電控雙燃料柴 油柴 油天然氣天然氣JINAN LUDE RANQI-SHEBEI魯德燃氣魯德燃氣0 02020404060608080100100120120柴 油柴 油稀燃單燃料稀燃單燃料機械雙燃料機械雙燃料電控雙燃料電控雙燃料功 率 功 率 效 率效 率JINAN LUDE RANQI-SHEBEI魯德燃氣魯德燃氣 JINAN LUDE RANQI-SHEBEI魯德燃氣魯德燃氣氣源壓力表混 合 器低壓開關閥減 壓 閥高壓開關閥高壓濾清器手動開關天然氣儲氣瓶空氣濾清器發(fā)

9、動 機JINAN LUDE RANQI-SHEBEI魯德燃氣魯德燃氣JINAN LUDE RANQI-SHEBEI魯德燃氣魯德燃氣JINAN LUDE RANQI-SHEBEI魯德燃氣魯德燃氣l降低進氣道壓力減少進氣量；l采用斷缸噴氣提高噴氣缸的燃氣濃度。JINAN LUDE RANQI-SHEBEI魯德燃氣魯德燃氣JINAN LUDE RANQI-SHEBEI魯德燃氣魯德燃氣柴油-天然氣雙燃料電噴發(fā)動機JINAN LUDE RANQI-SHEBEI魯德燃氣魯德燃氣JINAN LUDE RANQI-SHEBEI魯德燃氣魯德燃氣l兩通常閉型，l材料為不銹鋼，l插裝式結構，lPWM控制方式，l壓力

10、可達14MPa,l建議采用超音速流速，l建議采用1濾清器。JINAN LUDE RANQI-SHEBEI魯德燃氣魯德燃氣NATURE GAS INJECTOR DELIVERY COMPARISON 690kpa02040608010012014016018005101520Energize time msmg/pulseSP-010SP-014SP-021SP-051JINAN LUDE RANQI-SHEBEI魯德燃氣魯德燃氣 JINAN LUDE RANQI-SHEBEI魯德燃氣魯德燃氣JINAN LUDE RANQI-SHEBEI魯德燃氣魯德燃氣0 010102020303040405

11、05060607070808090901001000 0101020203030404050506060707080809090100100% 負 載（1100 RPM，1800 RPM） % 天然氣替代率JINAN LUDE RANQI-SHEBEI魯德燃氣魯德燃氣l優(yōu) 點：1.排放較低；2.運行經濟。l缺 點1.需重新設計發(fā)動機，費用較高； ；2.功率下降；3.熱效率較低；4.需對火花塞進行維護。JINAN LUDE RANQI-SHEBEI魯德燃氣魯德燃氣l優(yōu) 點：1.對原機基本不做改動；2.功率與原機相同；3.熱效率較高4.成本較低l缺 點1.運行經濟性不顯著；2.需兩種燃料箱。JIN

12、AN LUDE RANQI-SHEBEI魯德燃氣魯德燃氣l采用先進技術；l應與國內技術對接；l系統(tǒng)構成盡可能國產化。JINAN LUDE RANQI-SHEBEI魯德燃氣魯德燃氣ECU渦輪增壓器A/F控 制 閥混合器發(fā) 動 機CNG高 壓 開 關 閥減 壓 閥低 壓 開 關 閥噴 油 泵天 然 氣噴 射 閥轉 速 傳 感 器DKG F油 門 執(zhí) 行 器空 濾 器發(fā) 動 機 負 荷 命 令壓力傳感器溫度傳感器1、天然氣供給及計量子系統(tǒng)2、引燃柴油的控制部件3、發(fā)動機工況傳感器4、中央電控單元ECU 天然氣噴射控制 噴油量的控制 安全保護JINAN LUDE RANQI-SHEBEI魯德燃氣魯德燃

13、氣電控單元轉速傳感器油門執(zhí)行器進氣壓力及溫度傳感器混合器噴射閥JINAN LUDE RANQI-SHEBEI魯德燃氣魯德燃氣 柴油天然氣雙燃料電噴系統(tǒng)是將單一的柴油發(fā)動機轉化為雙燃料發(fā)動機的控制系統(tǒng)。通過加裝該系統(tǒng)使柴油機使用柴油與天然氣兩種燃料共同燃燒，其中使用的柴油用于引燃壓縮狀態(tài)下天然氣并進行部件潤滑劑， 其余60的柴油由天然氣替代。JINAN LUDE RANQI-SHEBEI魯德燃氣魯德燃氣l輸入壓力：1.7224.8MPa；l輸出壓力：0.451.225MPal流量：0125lb/hrl最大壓力變化：69kPal溫度范圍：-40C125CJINAN LUDE RANQI-SHEBE

14、I魯德燃氣魯德燃氣JINAN LUDE RANQI-SHEBEI魯德燃氣魯德燃氣JINAN LUDE RANQI-SHEBEI魯德燃氣魯德燃氣l柴油泵柴油微量控制采用步進電機電控技術；l天然氣流量采用數字閥并聯(lián)組合控制技術；l天然氣供給采用正壓噴射技術。JINAN LUDE RANQI-SHEBEI魯德燃氣魯德燃氣6108雙燃料機與原機扭矩性能對比010020030040050060070026002400220020001800160014001170轉速 r pm扭矩（N m ）原機扭矩雙燃料機扭矩JINAN LUDE RANQI-SHEBEI魯德燃氣魯德燃氣原機與雙燃料機功率性能比較02

15、040608010012014016026002400220020001800160014001170轉速 r pm功率( k w)原機功率雙燃料機功率JINAN LUDE RANQI-SHEBEI魯德燃氣魯德燃氣原機與雙燃料燃料消耗性能比較原機與雙燃料燃料消耗性能比較0510152025303526002400220020001800160014001170轉速 r pm燃油消耗 k g / h原機油耗雙燃料柴油量天然氣消耗量JINAN LUDE RANQI-SHEBEI魯德燃氣魯德燃氣HDFS-1柴油- 天然 氣雙燃料系統(tǒng)在6 1 1 0 柴油機上的排放0246810COHCNOxPTg/

16、kwhGB17681-2000第一階段( 等同歐 ）GB17681-2000第二階段（等同歐）JINAN LUDE RANQI-SHEBEI魯德燃氣魯德燃氣JINAN LUDE RANQI-SHEBEI魯德燃氣魯德燃氣工作時間（hour)02501000轉 速 （RPM）160016001600功 率 （HP）234.5241.0243.5扭 矩 （NM） 140014341455燃 氣 消 耗 率（當量柴油lb/hr)93.4993.7494.90柴油消耗率（lb/hr)12.5113.1212.55燃氣替代率（%）88.286.988.3燃料消耗(lb/hp-hr)0.3370.3340.

17、329JINAN LUDE RANQI-SHEBEI魯德燃氣魯德燃氣0 010102020303040405050606070700 010010020020030030040040050050060060070070080080090090010001000雙燃料雙燃料柴 油柴 油發(fā)動機工作時間（H）A %JINAN LUDE RANQI-SHEBEI魯德燃氣魯德燃氣0 05 510101515202025253030353540400 010010020020030030040040050050060060070070080080090090010001000雙燃料雙燃料柴 油柴 油發(fā)動機

18、工作時間（H）Fe (PPM)JINAN LUDE RANQI-SHEBEI魯德燃氣魯德燃氣0 02 24 46 68 8101012120 010010020020030030040040050050060060070070080080090090010001000雙燃料雙燃料柴 油柴 油下 限下 限發(fā)動機工作時間（H）TBNJINAN LUDE RANQI-SHEBEI魯德燃氣魯德燃氣l延長發(fā)動機壽命，l增大發(fā)動機保養(yǎng)間隔時間，l降低更換機油費用。JINAN LUDE RANQI-SHEBEI魯德燃氣魯德燃氣JINAN LUDE RANQI-SHEBEI魯德燃氣魯德燃氣重慶內蒙古JINAN LUDE RANQI-SHEBEI魯德燃氣魯德燃氣l運輸車輛l公交車輛l發(fā)電機組l運輸船舶.JINAN LUDE RANQI-SHEBEI魯德燃氣魯德燃氣l拖車營運率取80%，全年有292天營運;l平均每天運行400公里,一年運行116800公里;l斯太爾LNG拖車每百公里油耗為45L,柴油單價為7.3元/L,一年全柴油模式燃料費用為：(116800/100)*45*7.3=383688元;l市場天然氣高價4.3元