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)動機介紹

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）

本文通過對雙燃料系統(tǒng)進行原理、系統(tǒng)優(yōu)缺點介紹，經(jīng)濟性進行分析，認為雙燃料發(fā)動機比柴油發(fā)動機有更大的推廣潛力，使人們對雙燃料重卡相對于柴油重卡有有比較深刻的認識。

雙燃料；柴油；發(fā)動機

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

引言

隨著中國汽車工業(yè)的發(fā)展，中國石油進口對外依存度已經(jīng)超過國內(nèi)外公認的能源警戒安全線。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)。隨著人們對環(huán)境要求越來越高，PM2.5已經(jīng)被作為城市環(huán)境考量指數(shù)最重要的一個指標。柴油車排放物包含的顆粒物就是造成PM2.5上升的一個重要推動要素。而天然氣燃燒后產(chǎn)生物主要是CO2和水，對環(huán)境沒有任何危害。

1、系統(tǒng)原理

雙燃料發(fā)動機是用柴油點燃天然氣和空氣混合氣的車用發(fā)動機，由控制系統(tǒng)控制燃油ECU和燃氣ECU，來精確控制燃氣、燃油噴射混合比例，達到合理燃燒。

該系統(tǒng)的工作原理是在柴油發(fā)動機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)運行。混燃狀態(tài)下，柴油只作為引燃和部件潤滑劑作用，天然氣主要提供所需動力。該車可在柴油、柴油-天然氣

之間自由切換。還可根據(jù)當?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

1. 采用系統(tǒng)外掛式安裝，對原柴油機無改動；

2. 改裝后動力性、駕駛性、發(fā)動機性能與原機相同；

3. 天然氣對柴油的綜合替代率可達到70%以上，全負荷時可達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)動機在混燃模式下將更加平順，安全；同時發(fā)動機的噪音也將會顯著降低；提高發(fā)動機的使用壽命。

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)分為基于機械泵（含EGR）發(fā)動機、高壓共軌電控發(fā)動機的系統(tǒng)方案。

（一）機械泵車用發(fā)動機方案：

基于機械泵（含EGR）發(fā)動機的系統(tǒng)方案：雙燃料ECU 控制步進電機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到和原機相同的功率。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)動機的方案：

基于電控發(fā)動機的系統(tǒng)方案：原機控制系統(tǒng)的柴油噴射驅(qū)動線轉(zhuǎn)接至模擬負載盒，轉(zhuǎn)速信號、油門位置信號、水溫信號、柴油軌壓信號等都可從原車各個信號截取，共享原車已有的信號。原機沒有的傳感器（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都可對柴油噴嘴進行控制。原機的柴油噴射的控制權(quán)，通過外部的繼電器進行切換，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間由雙燃料ECU控制，在不適合使用燃氣的情況下（如燃氣噴嘴斷路、傳感器失效等），切斷燃氣噴射，并將系統(tǒng)控制權(quán)歸還原機系統(tǒng)。若該系統(tǒng)完全失效，則整機的控制權(quán)自動移交給原機的控制系統(tǒng)。

4、經(jīng)濟性

我們以8X4載貨車，WP10.336發(fā)動機為例，平均替代率80%，以百公里油耗40升來比較柴油價格：7.30元/升，天然氣價格：3.55元/標方。

比較項目 柴油原機 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標方百公里花費 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)省燃料費用：109元，整車按全年行駛10萬公里，每年可以節(jié)省燃料費用：10.9萬元。

5、結(jié)語

綜合以上各點，顯而易見雙燃料重卡有明顯的經(jīng)濟性優(yōu)勢，尤其對于在用車改制有明顯的社會效益和經(jīng)濟效益。

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。