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

2021山东济南

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为何采用天然气作为汽车燃料环保方面----天然气为清洁燃料；经济方面----天然气价格廉价；燃料结构----中国缺油多气。汽车排放对北京大气环境的污染汽车排放所占比例%大气主要污染物清华大学和北京环保局提供我国汽车及能源状况我国石油产量与缺口现状及预测亿吨我国汽车燃气化现状25个城市正在推进示范工程；已建成加气站500余座；已改造车辆约50万辆车辆燃气化分布98%汽油车2%柴油车为什么柴油车燃气化进展缓慢柴油机为压燃式而天然气为非压燃燃料，所以天然气不能直接取代柴油；柴油机型号繁多，结构差异较大，改造困难；目前国内所采用的系统大多较为落后，改装效果不明显。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柴油机天然气燃料电控喷射系统CNG单燃料发动机为什么要降压缩比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/5.9G230/2750.84Cummins8.3C/8.3G275/3500.79CumminsL10/L10G300/3300.91DDCS-50/50G270/3250.83双燃料发动机的燃烧过程

天然气发动机的压缩比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。双燃料系统的种类机械式双燃料系统；电控单点喷射双燃料系统；电控多点喷射双燃料系统。天然气发动机性能过量空气系数各种燃烧过程发动机的热效率天然气发动机燃料消耗与柴油机比较天然气发动机动力效率与柴油机比较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2000台左右，采用的系统大都为机械混合式系统。

混合式天然气燃料供给系统空气滤清器发动机混合式天然气燃料供给系统的问题混合器为负压吸入层流混合,天然气计量不精确，空气与燃气混合不充分,燃烧效率低;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。解决途径空燃比控制方法降低进气道压力—减少进气量；采用断缸喷气—提高喷气缸的燃气浓度。空燃比控制方法柴油-天然气双燃料电喷发动机柴油机柴油-天然气双燃料电控喷射系统

天然气高马赫数喷射方法燃气喷射阀与发动机进气系统的匹配图

双燃料发动机天然气替代率%负载〔1100RPM，1800RPM〕%天然气替代率

单燃料发动机的优缺点

优点：排放较低；运行经济。双燃料发动机的优缺点

优点：对原机根本不做改动；功率与原机相同；热效率较高本钱较低缺点运行经济性不显著；需两种燃料箱。3鲁德柴油-天然气双燃料电喷系统开发柴油天然气双燃料电喷系统

的指导思想柴油-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、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平安保护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１０％－２５％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％－９０％的柴油由天然气替代。电喷系统用天然气减压阀输入压力：1.72~24.8MPa；输出压力：0.45~1.225MPa流量：0~125lb/hr最大压力变化：69kPa温度范围：-40°C~125°C电控系统所用传感器4柴油天然气双燃料电喷发动机

试验报告柴油-天然气双燃料电控系统特点该系统适合于直列泵柴油机；天然气燃料采用高马赫数喷射，使空气与燃料充分混合；引燃燃油可精确控制,使燃烧更充分，排放更干净;天然气燃料的使用率可到达80%以上;发动机功率，驾驶性与原机相同。5双燃料对发动机寿命的影响

CAT3174B双燃料发动机1000小时耐久性试验双燃料发动机1000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燃气替代率（%）88.286.988.3燃料消耗(lb/hp-hr)0.3370.3340.329发动机机油分析—烟尘吸收率发动机工作时间〔H〕A%发动机机油分析—铁含量发动机工作时间〔H〕Fe(PPM)发动机机油分析—TBN发动机工作时间〔H〕TBN双燃料对发动机寿命的影响延长发动机寿命，增大发动机保养间隔时间，降低更换机油费用。6市场预测及经济效益分析柴油天然气双燃料系统潜在市场

重庆内蒙古柴油-天然气双燃料系统的用途运输车辆公交车辆发电机组运输船舶.斯太尔LNG拖车实施柴油/LNG双燃料效益测算

拖车营运率取80%，全年有292天营运;平均每天运行400公里,一年运行116800公里;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;市场天然气高价4元/方，低价1.9元/方，按本地价2.1元/方、天然气替代率按60%计算,双燃料模式每年节约燃料费用为(116800/100)*45*7.3*0.4+(116800/100)*45*2.1*0.6=219700.8元.383688元-219700.8元=163987.2元单程双燃料模式比全柴油模式燃料费用