HPDI 技术在天然气商用车中的应用

汽车实用技术2016年第2期轻量化与节能AUTOMOBILE APPLIED TECHNOLOGY2016NO.210.16638/j.cnki.1671-7988.2016.02.047HPDI技术在天然气商用车中的应用王江鹏,冯凡,薛强,金茜(陕西重型汽车有限公司,陕西西安710200)摘要:论文对HPDⅠ(高压缸内直喷)技术在天然气商用车中的应用进行了分析研究,对其市场前景进行简要分析,并从HPDⅠ系统的技术优势、发动机控制技术方案、供气系统技术方案、动力性及经济性研究五个方面进行了具体的阐述。研究表明HPDI技术在天然气商用车上应用具有无与伦比的优势,发展前景广阔。关键词:HPD(高压缸内直喷);天然气;商用车;动力性;经济性中图分类号:U4696文献标识码:A文章编号:1671-7988(2016)02-136-02Application of HPDI on NG commercial vehiclesWang Jiangpeng, Feng Fan, Xue Qiang, Jin QianShaanxi Heavy-duty truck Co, Ltd. Shaanxi Xi an 710200)Abstract: This paper focuses on the analysis and study of HPDI(High Pressure Direct Injection) applications onNG(Natural Gas)commercial vehicles and analysis of its market outlook. This paper also expounds HPDI technology in 5aspects, which are HPDI's advantages, engine control architecture, gas supply system, performances and fuel economy, etcThis study shows that HPDI application on NG commercial vehicles has great advantages and bright futuresKeywords: HPDI(High Pressure Direct Injection); Natural Gas; Commercial Vehicles; Performances; Fuel EconomyCLC NO. U4696 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2016)02-136-02统可靠性等固有特性影响,在较高海拔地区无法正常运行,引言并且如果功率进一步提升,会面临燃料经济性下降、冷却系受宏观经济影响,在柴油价格上涨,运输行业运价低迷,统可靠性下降、点火系统可靠性下降等问题。而建立在新平客户用车成本增加、盈利空间下降的大环境下。天然气商用台之上的HPDI(高压缸内直喷)技术很好的突破了现有技术车以降低运营成本、创造更大的利润为主要突破口,很好的及平台束缚,能够满足市场对更广泛地区适用性、更大功率满足了客户需求,得到了广泛的应用天然气发动机的需求。1、现状2、HPD|技术优势目前的天然气发动机控制以燃气预混合技术为平台,压当前,市场上占主流的天然气发动机,无论是单点电喷缩比为11.6:1,无论是美国 woodword控制系统,还是日本还是多点电喷,采用的都是与汽油机相似的火花塞点燃式燃Eτ control控制系统,以及澳大利亚的AEC控制系统基本均烧技术,这类天然气发动机使用成本比柴油机节约不少,但为此平台技术,差别仅是可靠性、控制精确性、功能多样性其节约的成本主要来源于天然气与柴油的价格差。但热效率不同。而随着天然气配套设施的日趋完善,国际燃油价格的低于柴油发动机,如此一来,搭载气体机的大功率商用车辆日益高涨,天然气重型商用车产品市场进一步急剧扩大在起步和重载行驶时,势必无法达到像柴油车一样的高效率场对天然气产品的个性化要求也进一步具体和细化。以燃气运行。而HPD发动机的运行方式跟柴油机十分相似,高压直预混合技术为平台的天然气商用车因受制于压缩比、点火系喷喷嘴也是根据柴喷时动机的形式来设计,因此,它的功率和中国煤化工平,比点燃式作者简介:王江鹏,就职于陕西重型汽车有限公司气体发动机高出CNMHG,比点燃式气137车实用技术2016年第2期体发动机的气耗低5%-9%6、经济性3、HPD|发动机与相同配置柴油机相比,动力性相当,百公里燃料成本HPDⅠ〔高压缸内直喷)技术是在压缩冲程上止点前喷入下降了约25%;与普通气体机相比,经济性提高5%~9%,最约为5%柴油,作为引燃剂,形成火焰,约95%天然气以30Ma小燃料消耗率降低约10%。首先往复式低温高压柱塞泵消除的压力喷射到火焰中成为燃烧的主要燃料。了环境温度对燃气压力的影响,直接从气瓶中泵取发动机所(1)首先以少量柴油压燃点火,不仅提高了发动机的压缩需的燃料,使系统对燃料的消耗能够精确控制,同时,高压比、又不需要点火系统,避免使用当前市场主流的单点或多直喷喷嘴具备分配、计量、定时、喷射天然气和柴油两种燃点火花塞点燃式燃烧技术,提高燃烧效率:料的功能,能够进一步提升系统精确控制性能,进而降低(2)其次作为主燃料的天然气以高压喷入缸内,利用高压燃料消耗。气流运动将柴油、天然气、空气进行充分混合,使燃料燃烧7、推广应用更加充分,提高燃烧效率(3)HPDI发动机压缩比可达到17:1,基本达到柴油机PDI发动机零部件与柴油机通用性高,无需改动发动机水平,与普通LNG发动机(火花塞单点点火,点火能量小,本体,同时可靠性达到同功率柴油机水平。由于其热效率高,燃烧速度慢,其压缩比最高为12:1)相比,具有明显优势排气温度会因此降低,故有更高的潜在可靠性达到国五排放增加成本相对较小,易于推广应用,对降供给系统低机动车尾气排放,保护大气环境具有重要意义。HPDI重型商用车与柴油车相比:一氧化碳排量降低60%,二氧化碳降为了实现发动机的高效率,必须要有一套非常成熟的天然气储存和供给系统。HPDI供给系统采用液化天然气(LNG)低20%,碳氢化合物降低70%,氮氧化合物降低45%,颗粒物排放降低70%,有利于实现汽车工业对能源环境的可持续发作为车用天然气的存储形式,其主要部件为插入瓶体的往复式低温高压柱塞泵。安装在发动机端的取力油泵驱动该柱HPDI技术的性能符合市场和整车企业对LNG车辆技术的塞泵工作,燃料供给系统的ECU与发动机ECU联动控制泉出期望。3~5年后,HPD技术会因为技术的成熟和国产化后成液体的数量,使燃气在泵体内气化且加压至30Na、温度满本大幅度降低而得到广泛应用。其整车成本仍会较普通天然足发动机的需求,保证供给发动机的燃气温度、压力、流量气商用车产品高出一定的差距,但已在市场可以接受的范围稳定可靠(1)区别于现有平台的车用LNG气瓶外置汽化器与外置自增压器,极大地提高了气瓶及供气系统的安全性8、总结(2)区别于现有平台的车用LNG气瓶自增压系统,燃气供通过对HPDI系统的优势、HPD发动机及供给系统技术给系统的稳定性和自动化程度得到大幅提高,这一点对不了方案、动力性以及经济性等方面的论述,显而易见HPDI技术解LNG特性的车辆驾驶员非常重要。在商用天然气车领域具有绝对优势,随着HPDI各项技术的发5、动力性展和完善,HPDI汽车凭借自身无与伦比的优势将会给我们带来不可估计的经济效益。该技术将成为天然气发动机燃烧理通过对搭载HPDI发动机的天然气商用车进行动力性试论上的又一革命,成为商用车发展史上的重要里程碑,标志验,田DI发动机继承了柴油机在高原区域所表现的优良性着中国的天然气商用车将迎来一个全新的时代能,能够很好的适应高原地区环境。搭载普通天然气发动机的商用车在280以下区域运行不存在问题,但在2800参考文献3500m区间就较为吃力,在海拔3500m以上区域发动机功率[l林在犁,张笑波,谷达红刘爱军天然气-柴油双燃料发动机高压直损失大约在50%以上,车辆根本无法正常运行。由于HPDI的喷技术初探[内燃机2013.8工作原理与柴油机较为类似,经实车试验表明,样车可在[2]耿志勇李丽君柴油-天然气双燃料重卡简介及市场前景分析[.4767m高海拔地区正常工作,具有与柴油车相同的动力性能汽车实用技术20128中国煤化工CNMHG