高压共轨电控柴油-天然气双燃料重卡匹配及应用研究.pdf

节能与新能源汽车 汽 车 实 用技 术 AU TO M BI I E A P PLI E D T E CH NO 1 0G Y 2 O 1 3 第1 期 2 0 l 3 N 0．1 高压共轨电控柴油一 天然气双燃料重卡 匹配及应用研 究 袁 凯 西安兰德新能源汽车技术开发有限公司，陕西 西安 7 1 0 0 4 3 摘 要柴油 天然气双燃料重卡是在传统高压共轨电控柴油车的基础上，增加一套天然气供给系 统和双燃料控制系统进行匹配研究的。 该双燃料重卡可以工作在纯柴油和柴油． 天然气双燃料两种 模式下，增加了车辆的行驶里程 并且在双燃料模式下 ，天然气 以平均 8 0 ％以上的替代率 ，提高 了车辆的经济性。 关键词 高压共轨 ；双燃料重卡 ；替代率 中图分类号 U 4 6 9 ． 7 4 文献标识码A文章编号 1 6 7 1 7 9 8 8 2 0 1 3 0 1 6 7 0 3 S t ud y o n M a t c h i ng a n d Ap pl i c a t i o n o f El e c t r o n i c - c o nt r o l Di e s e l Na t ur a l Ga s Dua l - f ue l Ve h i c l e wi t h Hi g h - pr e s s ur e Co m mo n- r a i l 物 a nKa i X i ’ a n L a n d e Ne w E n e r g y V e h i c l e T e c h n o l o gy De v e l o p me n t C O． ， L t d ，S h a a n x i Xi ’ a n 7 1 0 0 4 3 Abs t r a c t Th e d i e s e l -n a t u r a l g a s d u a l -- f ue l v e h i c l e wa s ma t c h e d b a s e d o n a n e l e c t r o ni c c o n t r o l d i e s e l v e hi c l e wi t h hi g h p r e s s u r e c o mmo n r a i l ，wi t h t h e a d d i t i o n o f g a s s u p p l y s y s t e m a nd d u a l f ue l e l e c t r o n i c c o n tro l s y s t e m．Th e d ua l f u e l ve h i c l e c a n wo r k a t p u r e d i e s e l mo d e an d d i e s e l n a t u r a l g a s d ua l fu e l mo d e ．I n t h e d i e s e l n a t u r a l g a s d u a l - f u e l mo d e ， t h e a ve r a g e s u bs t i tut i o n r a t e o f n a t ur a l g a s t o d i e s e l i s o v e r 8 0 ％，wh i c h h i 曲l y i mp r o v e s t h e e c o n o m y o f t h e d u a l - fue l v e h i c l e a n d i n c r e a s e s t h e v e h i c l e mi l e a g e ． Ke y wo r ds h i g h - p r e s s u r e c ommo n- r a i l ； du a l - f ue l v e h i c l e； s u bs tit utio n r a t e CLC No ． U4 6 9 ． 7 4 Do c u me n t c o d e A Ar ti c l e I D 1 6 7 1 ． 7 9 8 8 2 0 1 3 0 1 ． 6 7 ． 0 3 引言 目前，国内燃油价格不断上涨，车辆运营成本 越来越高，给重型卡车用户带来很大的经济压力。 我 国天然气储量丰富，价格低廉 ，气体特性很适合 作者简介袁凯 ，助理工程师，就职于西安兰德新能源汽车 技术开发有限公司，研究方向为整车电控及替代能源技术。 作为发动机的燃料。柴油． 天然气双燃料发动机的成 功研制，为双燃料重卡的应用提供 了有力的条件， 天然气低廉 的价格 能够 为用户带来很好 的经济 效 益；同时，天然气作为清洁能源 ，天然发动机有效 的降低了 NO x的排放 ，改善了车辆的排放质量。因 此 ，在 当前市场情况下，柴油． 天然气双燃料重卡的 研制具有重大的意义。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 3年第 1 期 袁凯 高压共轨 电控柴 油． 天然气双燃料 重卡匹配及应用研 究 6 8 1 、双燃料系统匹配原理 该柴油． 天然气双燃料商用 车技术方案 是基 于 高压共轨电控柴油车基础上进行的，在整车结构基 础上增加 一套天然气供给系统和柴油． 天然气双燃 料电控 系统。双燃料系统匹配结构如 图 1 所示 。 传 德 器 绷 件 图 1 柴 油一 天然气双燃料重型商用车匹配结构 图 供气系统主要包括天然气储气瓶、燃气滤清 器 、安全电磁 阀、稳压器、喷气 阀组 气轨 、混合 器 以及燃气管道等。天然气可根据当地气源的不同 选择压缩天然气 C NG或液化天然气 L NG ，本 文 以 L NG 为例进行说明。L NG钢瓶通过汽化器将 天然气加热从液态转化为气态 ， 输出 1 ． 2 MP a的天然 气 ，经过燃气滤清器进行杂质过滤，通 向电磁安全 阀 控制气路的通断 ，再通过稳压器将天然气压力 调节为 0 ． 8 MP a ，接入喷气阀组，通过燃气电磁 阀的 开通将天然气经混合器喷入发动机进气总管中，由 发动机 的 自然 吸气将天然气 吸入 缸 内进行燃烧做 功。 双燃料电控系统主要包括传感器组件 、双燃 料控制单元 以下称双燃料 E C U 、模式管理器 、 模式转换开关 K 以及 电气线束等。双燃料 E C U 根 据发动机各传感器信号监控当前车辆 的运行状况 ， 当模式转换开关闭合 ，发动机各参数满足进入双燃 料的要求， 双燃料 E C U控制模式管理器将原机柴油 喷射驱动信号屏蔽， 此时的喷油器 由双燃料 E C U进 行控制，同时根据 当前发动机参数控制燃气 电磁 阀 进行天然气喷射 ；通过少量 的柴油引燃天然气进行 混合燃烧做功，达到与原发动机相 同的功率输 出， 保证双燃料重卡与传统车辆的动力性一致。 2 、双燃料重卡 的工作模式 双燃料重卡最大的优势是，通过双燃料控制系 统的控制 ，车辆可以不受燃料 的限制 ，可 以工作在 纯柴油和柴油． 天然气双燃料两种模式下。 2 ． 1纯柴油模式 纯柴油模式即为原柴油机工作状况 ，双燃料模 式转换开关断开或发动机参数不满足双燃料条件， 车辆工作原柴油模式下，双燃料控制系统只做监控 作用，天然气气路处于断开状态 。 2 ． 2 柴油一 天然气双燃料模式 当模式转换开关闭合，车辆在行驶过程 中发动 机参数满足进入双燃料模式条件 时，车辆进入双燃 料模式；此时，柴油的喷射和天然气的喷射都由双 燃料 E C U进行控制 ， 可 以灵活的控制柴油与天然气 的配 比及喷射提前角 ，达到最佳的燃烧效果，提高 车辆的经济性。当双燃料系统出现故障时，车辆 自 动退 出双燃料模式进入纯柴油模式继续运行，不影 响车辆 的正常运转。 3 、双燃料重卡经济性分析 根据热值原理， l _ 0 4标方的天然气释放 出和 1 L 柴油相同的热量； C N G的价格为每标方 3 ． 5 5 元； L N G 的价格为每公斤 5 ． 3 元 ，换算得每标方 3 ． 5 4元；两 者价格基本相 同。假设车辆运行百公里消耗 4 0 L柴 油，需要费用 3 1 0元。 当天然气对柴 油的替代率为 7 0 ％ 时，使用柴油 1 2 L ，天然气 2 8 1 ． 0 4标方 。 所需 费用l 2 7 ． 7 5 2 8 1 ． 0 4 3 ． 5 5 1 9 6 ． 3 8 元 。 共节省 3 1 0 - 1 9 6 ． 3 8 ／ 3 1 0 3 6 ． 7 ％ 百公里节省1 1 3 ． 6 2 元 平均每公里节省 1 ． 1 4元 4 、应用案例分析 柴油一 天然气双燃料重卡应用主要在我国气源 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m