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1、鲁德车辆燃气设备公司柴油内燃鲁德车辆燃气设备公司柴油内燃鲁德车辆燃气设备公司柴油内燃鲁德车辆燃气设备公司柴油内燃机改用天然气双燃料电喷技术机改用天然气双燃料电喷技术机改用天然气双燃料电喷技术机改用天然气双燃料电喷技术（中国车辆燃气设备网）（中国车辆燃气设备网）（中国车辆燃气设备网）（中国车辆燃气设备网）http/http/2010 山东济南2021/9/151JINAN LUDE RANQI-SHEBEI鲁德燃气鲁德燃气鲁德公司第三代柴油内燃机改用天然气电喷控制系统简介2021/9/152JINAN LUDE RANQI-SHEBEI鲁德燃气鲁德燃气为何采用天然气作为汽车燃料l l环保方面环保
2、方面-天然气为清洁燃料；天然气为清洁燃料；l l经济方面经济方面-天然气价格便宜；天然气价格便宜；l l燃料结构燃料结构-中国缺油多气。中国缺油多气。2021/9/153JINAN LUDE RANQI-SHEBEI鲁德燃气鲁德燃气我国汽车燃气化现状l25个城市正在推进示范工程；l已建成加气站500余座；l已改造车辆约50万辆2021/9/157JINAN LUDE RANQI-SHEBEI鲁德燃气鲁德燃气车 辆 燃 气 化 分 布98%汽油车2%柴油车2021/9/158JINAN LUDE RANQI-SHEBEI鲁德燃气鲁德燃气为什么柴油车燃气化进展缓慢l柴油机为压燃式而天然气 为非压燃
3、燃料，所以天然气不能直接取代柴油；l柴油机型号繁多，结构差异较大，改造困难；l目前国内所采用的系统大多较为落后，改装效果不明显。2021/9/159JINAN LUDE RANQI-SHEBEI鲁德燃气鲁德燃气2 柴油内燃机燃气设备技术柴油内燃机燃气设备技术2021/9/1510JINAN LUDE RANQI-SHEBEI鲁德燃气鲁德燃气柴油内燃机双燃料改造方案CNG单燃料发动机双燃料发动机双燃料发动机柴油机柴油机2021/9/1511JINAN LUDE RANQI-SHEBEI鲁德燃气鲁德燃气柴油机改为CNG单燃料发动机技术方案l去掉燃油系统；l换为火花塞高压点火系统；l降低发动机压缩比
4、；l增加燃气系统；l工作原理与汽油机相同。2021/9/1512JINAN LUDE RANQI-SHEBEI鲁德燃气鲁德燃气CNG单燃料发动机为什么要降压缩比目前的火花塞点火系统效率很低，只能在压缩比大约为12：1和LAMBDA为1.6下工作，而柴油机的压缩比大多在18：1以上。为了使点火系统正常工作，必须降低发动机压缩比。因此，火花点火发动机集中在低压缩温度和低LAMBDA条件下工作。2021/9/1514JINAN LUDE RANQI-SHEBEI鲁德燃气鲁德燃气卡车柴油和纯天然气发动机功率比较发动机型号额定功率（马力）纯天然气/柴油比 值Cummins5.9B/5.9G230/275
5、0.84Cummins8.3C/8.3G275/3500.79CumminsL10/L10G300/3300.91DDCS-50/50G270/3250.832021/9/1515JINAN LUDE RANQI-SHEBEI鲁德燃气鲁德燃气柴油机改为双燃料发动机技术方案l在燃油系统上加装限油装置；l增加燃气系统；l柴油仅用于点火(1020%)。2021/9/1516JINAN LUDE RANQI-SHEBEI鲁德燃气鲁德燃气双燃料发动机的燃烧过程2021/9/1517JINAN LUDE RANQI-SHEBEI鲁德燃气鲁德燃气2021/9/1518JINAN LUDE RANQI-SHE
6、BEI鲁德燃气鲁德燃气 2021/9/1519JINAN LUDE RANQI-SHEBEI鲁德燃气鲁德燃气天然气发动机的压缩比l对于双燃料发动机，既没必要也没期望将发动机的压缩比降低到低于柴油机的的压缩比。l由于预混合的燃气和空气的压缩温度总是保持在自燃温度之下，因此不存在爆震问题。l空气和甲烷的在LAMBDA为2时的自燃温度大约为1000K，由于峰值压力总是维持在70倍进气压力之下，因此，燃气和空气的混合气不会出现自燃，也不存在后期的燃气自燃而产生爆震问题。l目前的火花塞点火系统效率很低，只能在压缩比大约为12：1和LAMBDA为1。6下工作，因此，火花点火发动机集中在低压缩温度和低LAM
7、BDA条件下工作。2021/9/1520JINAN LUDE RANQI-SHEBEI鲁德燃气鲁德燃气压缩比对爆震和效率的影响压缩比压力比温度比热效率%平均/峰值1229.7732K/323K2.3228/381848.1863K/323K2.6741/432470.7952K/323K2.9540/43注：爆震在温度为1000K以上发生。2021/9/1521JINAN LUDE RANQI-SHEBEI鲁德燃气鲁德燃气双燃料系统的种类l机械式双燃料系统；l电控单点喷射双燃料系统；l电控多点喷射双燃料系统。 2021/9/1522JINAN LUDE RANQI-SHEBEI鲁德燃气鲁德燃气
8、天然气发动机性能过量空气系数2021/9/1523JINAN LUDE RANQI-SHEBEI鲁德燃气鲁德燃气各种燃烧过程发动机的热效率2021/9/1524JINAN LUDE RANQI-SHEBEI鲁德燃气鲁德燃气天然气发动机燃料消耗与柴油机比较2021/9/1525JINAN LUDE RANQI-SHEBEI鲁德燃气鲁德燃气天然气发动机动力 效率与柴油机比较2021/9/1526JINAN LUDE RANQI-SHEBEI鲁德燃气鲁德燃气目前国内柴油天然气双燃料发动机现状目前国内柴油天然气双燃料发动机已有目前国内柴油天然气双燃料发动机已有20002000台左右，采用的系统大都台左
9、右，采用的系统大都 为机械混合为机械混合式系统。式系统。2021/9/1527JINAN LUDE RANQI-SHEBEI鲁德燃气鲁德燃气混合式天然气燃料供给系统混合式天然气燃料供给系统空气滤清器发 动 机2021/9/1528JINAN LUDE RANQI-SHEBEI鲁德燃气鲁德燃气混合式天然气燃料供给系统的问题混合式天然气燃料供给系统的问题l l混合器为负压吸入层流混合混合器为负压吸入层流混合混合器为负压吸入层流混合混合器为负压吸入层流混合, , , , 天然气计量不精确，空气与天然气计量不精确，空气与天然气计量不精确，空气与天然气计量不精确，空气与燃气混合不充分燃气混合不充分燃气混
10、合不充分燃气混合不充分, , , ,燃烧效率低燃烧效率低燃烧效率低燃烧效率低; ; ; ;l l由于调节系统为机械式，无法在所有工况状态下进行优化，由于调节系统为机械式，无法在所有工况状态下进行优化，由于调节系统为机械式，无法在所有工况状态下进行优化，由于调节系统为机械式，无法在所有工况状态下进行优化，天然气替代率不高，燃料利用率较低，排放较差。天然气替代率不高，燃料利用率较低，排放较差。天然气替代率不高，燃料利用率较低，排放较差。天然气替代率不高，燃料利用率较低，排放较差。2021/9/1529JINAN LUDE RANQI-SHEBEI鲁德燃气鲁德燃气解 决 途 径l l采用天然气电子喷
11、射技术；采用天然气电子喷射技术；l l采用微电子控制技术；采用微电子控制技术；l l采用空燃比控制技术；采用空燃比控制技术；l l采用后处理催化技术。采用后处理催化技术。2021/9/1530JINAN LUDE RANQI-SHEBEI鲁德燃气鲁德燃气空 燃 比 控 制 方 法l降低进气道压力减少进气量；l采用断缸喷气提高喷气缸的燃气浓度。2021/9/1531JINAN LUDE RANQI-SHEBEI鲁德燃气鲁德燃气空 燃 比 控 制 方 法2021/9/1532JINAN LUDE RANQI-SHEBEI鲁德燃气鲁德燃气柴油-天然气双燃料电喷发动机2021/9/1533JINAN
12、LUDE RANQI-SHEBEI鲁德燃气鲁德燃气柴油机柴油柴油机柴油柴油机柴油柴油机柴油- - - -天然气双燃料电控喷射系统天然气双燃料电控喷射系统天然气双燃料电控喷射系统天然气双燃料电控喷射系统2021/9/1534JINAN LUDE RANQI-SHEBEI鲁德燃气鲁德燃气天 然 气 喷 射 阀l两通常闭型，l材料为不锈钢，l插装式结构，lPWM控制方式，l压力可达14MPa,l建议采用超音速流速，l建议采用1滤清器。2021/9/1535JINAN LUDE RANQI-SHEBEI鲁德燃气鲁德燃气2021/9/1536JINAN LUDE RANQI-SHEBEI鲁德燃气鲁德燃气
13、天然气高马赫数喷射方法2021/9/1537JINAN LUDE RANQI-SHEBEI鲁德燃气鲁德燃气燃气喷射阀与发动机进气系统的匹配图燃气喷射阀与发动机进气系统的匹配图2021/9/1538JINAN LUDE RANQI-SHEBEI鲁德燃气鲁德燃气双燃料发动机天然气替代率% 负 载（1100 RPM，1800 RPM） % 天然气替代率 2021/9/1539JINAN LUDE RANQI-SHEBEI鲁德燃气鲁德燃气单燃料发动机的优缺点 l优 点：1.排放较低；2.运行经济。l缺点1.需重新设计发动机，费用较高；2.功率下降；3.热效率较低；4.需对火花塞进行维护。2021/9/
14、1540JINAN LUDE RANQI-SHEBEI鲁德燃气鲁德燃气双燃料发动机的优缺点 l优 点：1.对原机基本不做改动；2.功率与原机相同；3.热效率较高4.成本较低l缺点1.运行经济性不显著；2.需两种燃料箱。2021/9/15413 鲁德柴油-天然气双燃料电喷系统2021/9/1542JINAN LUDE RANQI-SHEBEI鲁德燃气鲁德燃气开发柴油天然气双燃料电喷系统的指导思想l采用先进技术；l应与国内技术对接；l系统构成尽可能国产化。2021/9/1543JINAN LUDE RANQI-SHEBEI鲁德燃气鲁德燃气柴油-天然气双燃料电控喷射系统1、天然气供给及计量子系统2、
15、引燃柴油的控制部件3、发动机工况传感器4、中央电控单元ECU 天然气喷射控制 喷油量的控制 安全保护2021/9/1544JINAN LUDE RANQI-SHEBEI鲁德燃气鲁德燃气电控单元转速传感器油门执行器进气压力及温度传感器混合器喷射阀2021/9/1545JINAN LUDE RANQI-SHEBEI鲁德燃气鲁德燃气系 统 简 介 柴油天然气双燃料电喷系统是将单一的柴油发动机转化为双燃料发动机的控制系统。通过加装该系统使柴油机使用柴油与天然气两种燃料共同燃烧，其中使用的柴油用于引燃压缩状态下天然气并进行部件润滑剂， 其余60的柴油由天然气替代。2021/9/1546JINAN LUD
16、E RANQI-SHEBEI鲁德燃气鲁德燃气电喷系统用天然气减压阀l输入压力：1.7224.8MPa；l输出压力：0.451.225MPal流量：0125lb/hrl最大压力变化：69kPal温度范围：-40C125C2021/9/1547JINAN LUDE RANQI-SHEBEI鲁德燃气鲁德燃气电控天然气计量装置2021/9/1548JINAN LUDE RANQI-SHEBEI鲁德燃气鲁德燃气电控柴油计量装置2021/9/1549JINAN LUDE RANQI-SHEBEI鲁德燃气鲁德燃气系统的核心技术及创新性l柴油泵柴油微量控制采用步进电机电控技术；l天然气流量采用数字阀并联组合控
17、制技术；l天然气供给采用正压喷射技术。2021/9/15504 柴油天然气双燃料电喷发动机试 验 报 告2021/9/1551JINAN LUDE RANQI-SHEBEI鲁德燃气鲁德燃气2021/9/1552JINAN LUDE RANQI-SHEBEI鲁德燃气鲁德燃气2021/9/1553JINAN LUDE RANQI-SHEBEI鲁德燃气鲁德燃气2021/9/1554JINAN LUDE RANQI-SHEBEI鲁德燃气鲁德燃气2021/9/1555JINAN LUDE RANQI-SHEBEI鲁德燃气鲁德燃气柴油柴油- -天然气双燃料电控系统特点天然气双燃料电控系统特点l l该系统适
18、合于直列泵柴油机；该系统适合于直列泵柴油机；l l天然气燃料采用高马赫数喷射，使空气与燃料充天然气燃料采用高马赫数喷射，使空气与燃料充分混合；分混合；l l引燃燃油可精确控制引燃燃油可精确控制, ,使燃烧更充分，排放更干净使燃烧更充分，排放更干净; ;l l天然气燃料的使用率可达到天然气燃料的使用率可达到80%80%以上以上; ;l l发动机功率，驾驶性与原机相同。发动机功率，驾驶性与原机相同。2021/9/15565 5 双燃料对发动机寿命的影响双燃料对发动机寿命的影响 CAT 3174BCAT 3174B双燃料发动机双燃料发动机双燃料发动机双燃料发动机1000100010001000小时耐
19、久性试验小时耐久性试验小时耐久性试验小时耐久性试验2021/9/1557JINAN LUDE RANQI-SHEBEI鲁德燃气鲁德燃气双燃料发动机双燃料发动机双燃料发动机双燃料发动机1000100010001000小时耐久性试验性能数据小时耐久性试验性能数据小时耐久性试验性能数据小时耐久性试验性能数据工作时间（hour)02501000转 速 （RPM）160016001600功 率 （HP）234.5241.0243.5扭 矩 （NM） 140014341455燃 气 消 耗 率（当量柴油lb/hr)93.4993.7494.90柴油消耗率（lb/hr)12.5113.1212.55燃气替代
20、率（%）88.286.988.3燃料消耗(lb/hp-hr)0.3370.3340.3292021/9/1558JINAN LUDE RANQI-SHEBEI鲁德燃气鲁德燃气发动机机油分析烟尘吸收率发动机工作时间（H）A %2021/9/1559JINAN LUDE RANQI-SHEBEI鲁德燃气鲁德燃气发动机机油分析铁含量发动机工作时间（H）Fe (PPM)2021/9/1560JINAN LUDE RANQI-SHEBEI鲁德燃气鲁德燃气发动机机油分析TBN发动机工作时间（H）TBN2021/9/1561JINAN LUDE RANQI-SHEBEI鲁德燃气鲁德燃气双燃料对发动机寿命的影
21、响双燃料对发动机寿命的影响l延长发动机寿命，l增大发动机保养间隔时间，l降低更换机油费用。2021/9/1562JINAN LUDE RANQI-SHEBEI鲁德燃气鲁德燃气6 6 市场预测及经济效益分析市场预测及经济效益分析2021/9/1563JINAN LUDE RANQI-SHEBEI鲁德燃气鲁德燃气柴油天然气双燃料系统潜在市柴油天然气双燃料系统潜在市 场场 重庆内蒙古2021/9/1564JINAN LUDE RANQI-SHEBEI鲁德燃气鲁德燃气柴油-天然气双燃料系统的用途l运输车辆l公交车辆l发电机组l运输船舶.2021/9/1565JINAN LUDE RANQI-SHEBE
22、I鲁德燃气鲁德燃气斯太尔斯太尔LNGLNG拖车实施柴油拖车实施柴油/LNG/LNG双燃料效益测算双燃料效益测算 l拖车营运率取80%，全年有292天营运;l平均每天运行400公里,一年运行116800公里;l斯太尔LNG拖车每百公里油耗为45L,柴油单价为7.3元/L,一年全柴油模式燃料费用为：(116800/100)*45*7.3=383688元;l市场天然气高价4.3元/方，低价1.8元/方，按中间价3.5元/方、天然气替代率按70%计算, 双燃料模式每年节约燃料费用为 (116800/100)*45*7.3*0.3+(116800/100)*45*3.5*0.7=110376元.383688元-243878元=139810元l单程双燃料模式比全柴油模式燃料费用节约139810元,节约率为30%;2021/9/1566JINAN LUDE RANQI-SHEBEI鲁德燃气鲁德燃气总 结鲁德公司柴油鲁德公司柴油- -天然气双燃料电控系统特点天然气双燃料电控系统特点l该系统适合于直列泵柴油机；l天然气燃料采用正压喷射，使空气与燃料充分混合；l引燃燃油可精确控制,使燃烧更充分，排放更干净;l天然气燃料的替代率可达到70%以上;l发动机功率，驾驶性与原机相同。2021/9/1567
