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1、魯?shù)萝囕v燃?xì)庠O(shè)備公司柴油內(nèi)燃機(jī)改用天然氣雙燃料電噴技術(shù),2010 山東濟(jì)南,魯?shù)鹿镜谌裼蛢?nèi)燃機(jī)改用天然氣電噴控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介,為何采用天然氣作為汽車燃料,環(huán)保方面----天然氣為清潔燃料； 經(jīng)濟(jì)方面----天然氣價(jià)格便宜； 燃料結(jié)構(gòu)----中國缺油多氣。,,汽車排放對(duì)北京大氣環(huán)境的污染,,汽車 排放 所占 比例 %,大氣主要污染物,清華大學(xué)和北京環(huán)保局提供,我國汽車及能源狀況,1990年代以來，我國汽車工業(yè)年均增長(zhǎng)12.7%； 從1994年起，我國從石油出口國變?yōu)檫M(jìn)口國； 2000年進(jìn)口石油7000萬噸，支付外匯250億美元； 進(jìn)口石油量已超過總需求量的30%。,我國石油產(chǎn)量與缺口現(xiàn)狀及預(yù)測(cè)

2、,,億 噸,我國汽車燃?xì)饣F(xiàn)狀,25個(gè)城市正在推進(jìn)示范工程； 已建成加氣站500余座； 已改造車輛約50萬輛,車 輛 燃 氣 化 分 布,,,98%,汽油車,2%,,,柴油車,為什么柴油車燃?xì)饣M(jìn)展緩慢,柴油機(jī)為壓燃式而天然氣 為非壓燃燃料，所以天然氣不能直接取代柴油； 柴油機(jī)型號(hào)繁多，結(jié)構(gòu)差異較大，改造困難； 目前國內(nèi)所采用的系統(tǒng)大多較為落后，改裝效果不明顯。,2 柴油內(nèi)燃機(jī)燃?xì)庠O(shè)備技術(shù),,柴油內(nèi)燃機(jī)雙燃料改造方案,CNG單燃料發(fā)動(dòng)機(jī),雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī),,柴油機(jī),柴油機(jī)改為CNG單燃料發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)方案,去掉燃油系統(tǒng)； 換為火花塞高壓點(diǎn)火系統(tǒng)； 降低發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比； 增加燃?xì)庀到y(tǒng)； 工作原理與汽油機(jī)相

3、同。,天然氣燃料電控噴射系統(tǒng),CNG單燃料發(fā)動(dòng)機(jī)為什么要降壓縮比,目前的火花塞點(diǎn)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(jī)的壓縮比大多在18：1以上。為了使點(diǎn)火系統(tǒng)正常工作，必須降低發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比。因此，火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)集中在低壓縮溫度和低LAMBDA條件下工作。,卡車柴油和純天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)功率比較,柴油機(jī)改為雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)方案,在燃油系統(tǒng)上加裝限油裝置； 增加燃?xì)庀到y(tǒng)； 柴油僅用于點(diǎn)火(10 20 %)。,雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒過程,,天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比,對(duì)于雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)，既沒必要也沒期望將發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比降低到低于柴油機(jī)的的壓縮比。 由于預(yù)混合的燃?xì)夂涂諝獾膲?/p>

4、縮溫度總是保持在自燃溫度之下，因此不存在爆震問題。 空氣和甲烷的在LAMBDA為2時(shí)的自燃溫度大約為1000K，由于峰值壓力總是維持在70倍進(jìn)氣壓力之下，因此，燃?xì)夂涂諝獾幕旌蠚獠粫?huì)出現(xiàn)自燃，也不存在后期的燃?xì)庾匀级a(chǎn)生爆震問題。 目前的火花塞點(diǎn)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(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)集中在低壓縮溫度和低LAMBDA條件下工作。,壓縮比對(duì)爆震和效率的影響,注：爆震在溫度為1000K以上發(fā)生。,雙燃料系統(tǒng)的種類,機(jī)械式雙燃料系統(tǒng)； 電控單點(diǎn)噴射雙燃料系統(tǒng)； 電控多點(diǎn)噴射雙燃料系統(tǒng)。,天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)性能,過量空氣系數(shù),,,,各種燃燒過程發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效

5、率,,天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃料消耗與柴油機(jī)比較,,,,,天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力 效率與柴油機(jī)比較,目前國內(nèi)柴油天然氣雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)現(xiàn)狀,目前國內(nèi)柴油天然氣雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)已有2000臺(tái)左右，采用的系統(tǒng)大都 為機(jī)械混合式系統(tǒng)。,,混合式天然氣燃料供給系統(tǒng),空氣濾清器,發(fā) 動(dòng) 機(jī),,混合式天然氣燃料供給系統(tǒng)的問題,混合器為負(fù)壓吸入層流混合, 天然氣計(jì)量不精確，空氣與燃?xì)饣旌喜怀浞?燃燒效率低; 由于調(diào)節(jié)系統(tǒng)為機(jī)械式，無法在所有工況狀態(tài)下進(jìn)行優(yōu)化，天然氣替代率不高，燃料利用率較低，排放較差。,解 決 途 徑,采用天然氣電子噴射技術(shù)； 采用微電子控制技術(shù)； 采用空燃比控制技術(shù)； 采用后處理催化技術(shù)。,空 燃 比 控 制

6、方 法,降低進(jìn)氣道壓力減少進(jìn)氣量； 采用斷缸噴氣提高噴氣缸的燃?xì)鉂舛取?,空 燃 比 控 制 方 法,柴油-天然氣雙燃料電噴發(fā)動(dòng)機(jī),柴油機(jī)柴油-天然氣雙燃料電控噴射系統(tǒng),天然氣高馬赫數(shù)噴射方法,燃?xì)鈬娚溟y與發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)的匹配圖,雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)天然氣替代率,% 負(fù) 載（1100 RPM，1800 RPM）,% 天然氣替代率,,,,單燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn),優(yōu) 點(diǎn)： 排放較低； 運(yùn)行經(jīng)濟(jì)。,缺 點(diǎn) 需重新設(shè)計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)，費(fèi)用較高； ； 功率下降； 熱效率較低； 需對(duì)火花塞進(jìn)行維護(hù)。,雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn),優(yōu) 點(diǎn)： 對(duì)原機(jī)基本不做改動(dòng)； 功率與原機(jī)相同； 熱效率較高 成本較低,缺 點(diǎn) 運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性不顯著； 需

7、兩種燃料箱。,3 魯?shù)虏裼?天然氣雙燃料電噴系統(tǒng),,開發(fā)柴油天然氣雙燃料電噴系統(tǒng)的指導(dǎo)思想,采用先進(jìn)技術(shù)； 應(yīng)與國內(nèi)技術(shù)對(duì)接； 系統(tǒng)構(gòu)成盡可能國產(chǎn)化。,柴油-天然氣雙燃料電控噴射系統(tǒng),,1、天然氣供給及計(jì)量子系統(tǒng) 2、引燃柴油的控制部件 3、發(fā)動(dòng)機(jī)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(hù),系 統(tǒng) 簡(jiǎn) 介,柴油天然氣雙燃料電噴系統(tǒng)是將單一的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)化為雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)。通過加裝該系統(tǒng)使柴油機(jī)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?jí)嚎s狀態(tài)下天然氣并進(jìn)行部件潤(rùn)滑劑， 其余60的柴油由天然氣替代。,電噴系統(tǒng)用天然氣減壓閥

8、,輸入壓力：1.7224.8MPa； 輸出壓力：0.451.225MPa 流量：0125lb/hr 最大壓力變化：69kPa 溫度范圍：-40C125C,電控系統(tǒng)所用傳感器,系統(tǒng)的核心技術(shù)及創(chuàng)新性,柴油泵柴油微量控制采用步進(jìn)電機(jī)電控技術(shù)； 天然氣流量采用數(shù)字閥并聯(lián)組合控制技術(shù)； 天然氣供給采用正壓噴射技術(shù)。,4 柴油天然氣雙燃料電噴發(fā)動(dòng)機(jī)試 驗(yàn) 報(bào) 告,,,柴油-天然氣雙燃料電控系統(tǒng)特點(diǎn),該系統(tǒng)適合于直列泵柴油機(jī)； 天然氣燃料采用高馬赫數(shù)噴射，使空氣與燃料充分混合； 引燃燃油可精確控制,使燃燒更充分，排放更干凈; 天然氣燃料的使用率可達(dá)到80%以上; 發(fā)動(dòng)機(jī)功率，駕駛性與原機(jī)相同。,5 雙燃料

9、對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)壽命的影響 CAT 3174B雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)1000小時(shí)耐久性試驗(yàn),,雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)1000小時(shí)耐久性試驗(yàn)性能數(shù)據(jù),發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油分析煙塵吸收率,發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)間（H）,A %,發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油分析鐵含量,發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)間（H）,Fe (PPM),發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油分析TBN,發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)間（H）,TBN,雙燃料對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)壽命的影響,延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)壽命， 增大發(fā)動(dòng)機(jī)保養(yǎng)間隔時(shí)間， 降低更換機(jī)油費(fèi)用。,6 市場(chǎng)預(yù)測(cè)及經(jīng)濟(jì)效益分析,柴油天然氣雙燃料系統(tǒng)潛在市 場(chǎng),柴油-天然氣雙燃料系統(tǒng)的用途,運(yùn)輸車輛 公交車輛 發(fā)電機(jī)組 運(yùn)輸船舶.,斯太爾LNG拖車實(shí)施柴油/LNG雙燃料效益測(cè)算,拖車營(yíng)運(yùn)率取80%，全年有292天營(yíng)運(yùn);

10、 平均每天運(yùn)行400公里,一年運(yùn)行116800公里; 斯太爾LNG拖車每百公里油耗為45L,柴油單價(jià)為7.3元/L,一年全柴油模式燃料費(fèi)用為：(116800/100)*45*7.3=383688元; 市場(chǎng)天然氣高價(jià)4元/方，低價(jià)1.9元/方，按本地價(jià)2.1元/方、天然氣替代率按60%計(jì)算, 雙燃料模式每年節(jié)約燃料費(fèi)用為 (116800/100)*45*7.3*0.4+(116800/100)*45*2.1*0.6=219700.8元 .383688元-219700.8元=163987.2元 單程雙燃料模式比全柴油模式燃料費(fèi)用節(jié)約163987元,節(jié)約率為42.7%;,總 結(jié)魯?shù)鹿静裼?天然氣雙燃料電控系統(tǒng)特點(diǎn),該系統(tǒng)適合于直列泵柴油機(jī)； 天然氣燃料采用正壓噴射，使空氣與燃料充分混合； 引燃燃油可精確控制,使燃燒更充分，排放更干凈; 天然氣燃料的替代率可達(dá)到60%以上; 發(fā)動(dòng)機(jī)功率，駕駛性與原機(jī)相同。,