DDF發(fā)動(dòng)機(jī)的未來(lái)

1、DDF發(fā)動(dòng)機(jī)的現(xiàn)狀與未來(lái)天然氣將成為汽車的重要能源3全世界天然氣汽車增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)柴油卡車改用天然氣5 科學(xué)家預(yù)測(cè)：重型商務(wù)車中最終將有75%左右的車輛燃用天然氣，而燃用柴油的車輛大約只有25%。 天然氣汽車中包括CNG汽車、L-CNG汽車、LNG汽車。當(dāng)然還有一部分是DDF汽車。DF發(fā)動(dòng)機(jī)是時(shí)代的要求DDF發(fā)動(dòng)機(jī)是時(shí)代的新要求隨著能源形勢(shì)的發(fā)展，人們對(duì)內(nèi)燃機(jī)的要求也在發(fā)生變化?，F(xiàn)在，人們不僅需要天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)，而且需要雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)。所謂雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)是指可以燃燒兩種不同燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)。例如：柴油-天然氣，柴油-甲醇，汽油-天然氣。雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)有兩種基本形式： （1）dual-fuel engine（DF

2、 engine,DDF）兩種燃料混合燃燒，或者叫做摻燒。 （2）bi-fuel engine 兩種燃料分別單獨(dú)燃燒，例如：某些出租車，即可以燃燒汽油，又可以燃燒天然氣。具有代表性的是日本JFE工程公司。該公司對(duì)大型在用柴油發(fā)電機(jī)組進(jìn)行DDF化改造，目前已經(jīng)成為一項(xiàng)專門技術(shù)。到目前為止，已經(jīng)接受了9項(xiàng)業(yè)務(wù)，時(shí)間長(zhǎng)的的已經(jīng)穩(wěn)定運(yùn)行了20,000小時(shí)?？煽啃詢?yōu)良?，F(xiàn)在，DDF發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)不僅用于在用柴油機(jī)改造，而且用于新的DDF發(fā)動(dòng)機(jī)制造。應(yīng)用DDF技術(shù)新生產(chǎn)56MW的DDF發(fā)動(dòng)機(jī)，作為商品供應(yīng)給客戶。DDF發(fā)動(dòng)機(jī)的8個(gè)數(shù)字 0柴油機(jī)零改動(dòng)； 1和原來(lái)的柴油機(jī)性能一樣； 2兩種模態(tài)工作； 3降低燃料費(fèi)

3、用三成； 44個(gè)小時(shí)改造完成； 55個(gè)工作日教會(huì) 66個(gè)月保修； 77個(gè)月內(nèi)收回改裝成本。DF發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)現(xiàn)狀12 最大替代率（100%柴油）燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 （r/min）100%柴油燃燒溫度測(cè)量噴嘴頭部最高溫度：30013解決噴嘴頭部溫度過(guò)高柴油燃燒率 （%） 標(biāo)準(zhǔn) 加銅套14DDF發(fā)動(dòng)機(jī)噴油嘴內(nèi)熱對(duì)偶15T噴嘴頭和IMEP與假定的加載過(guò)程圖1 混雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理?氣缸內(nèi)壓力、壓力升高率與爆震之間的關(guān)系。決定爆震的最主要因素是噴油提前角度。-18-DDF發(fā)動(dòng)機(jī)的基本循環(huán) IntakeCompressionCombustion燃?xì)膺M(jìn)入先導(dǎo)噴射優(yōu)點(diǎn) :在需要的情況下，DDF發(fā)動(dòng)機(jī)可以燃燒柴油

4、在100%的負(fù)荷下工作。燃燃 氣氣 : 95%: 95%燃燃 油油 : 5%: 5% -19-DDF發(fā)動(dòng)機(jī)特點(diǎn)DDF發(fā)動(dòng)機(jī)的突出優(yōu)點(diǎn) 1、降低營(yíng)運(yùn)成本 主要燃料：天然氣 2、環(huán)保效果 大幅降低COX，SOX和CO2排放量; 3、穩(wěn)定運(yùn)行 先導(dǎo)噴射系統(tǒng) 可運(yùn)營(yíng)天然氣或柴油的任任何一種燃料。 4、出色的可靠性 主要成分：柴油發(fā)動(dòng)機(jī) 5、清潔燃燒和減少維護(hù)成本 6、現(xiàn)有資產(chǎn)的有效利用 發(fā)的設(shè)備投入清華的世界上的一種新動(dòng)向，特別是亞洲地區(qū)的東南亞、印度等國(guó)家和地區(qū)，對(duì)于家用發(fā)電機(jī)組等，為了降低發(fā)電成本希望采用價(jià)格比較便宜的天然氣替代柴油或重油。因此，在發(fā)電設(shè)備中出現(xiàn)了一種發(fā)電設(shè)備天然氣化的去趨勢(shì)。22

5、DDF的三大難題 在高負(fù)荷工況下，因?yàn)榉艧徇^(guò)多，DDF發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)產(chǎn)生一些問(wèn)題。 DDF常見(jiàn)的的三大難題： 1）噴油嘴頭部溫度 2）預(yù)點(diǎn)火 3）爆震23噴油嘴頭部溫度過(guò)高 柴油機(jī)噴油嘴：燃油冷卻作用； DDF噴油嘴：小噴油量 噴油嘴頂端溫度高，增加了積碳形成率 可能導(dǎo)致重大變化和耐久性問(wèn)題 噴射器前端的溫度取決于三種熱流量： . 1）燃?xì)庀驀娮?. 2）噴嘴向柴油 . 3）噴嘴頭部向冷卻液 噴嘴堵死，DDF發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)困難24安裝三個(gè)LNG氣瓶25柴油機(jī)柴油機(jī)-DDF-DDF-天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的比較天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的比較項(xiàng)目DDF天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)和柴油機(jī)主體結(jié)構(gòu)完全一樣和柴油機(jī)的工作原理不同，壓縮比不

6、同，結(jié)構(gòu)參數(shù)差異較大性能參數(shù)和柴油機(jī)一樣，有時(shí)比柴油機(jī)稍好一些精心調(diào)整，可以比柴油機(jī)更好一些汽車活動(dòng)范圍原則上沒(méi)有限制只能在天然氣加氣站充分保證的范圍內(nèi)活動(dòng)經(jīng)濟(jì)性保持柴油機(jī)的高壓縮比，高效率運(yùn)行費(fèi)用比較低相對(duì)來(lái)說(shuō)，天然氣汽車最省錢改車難易程度原則上任何柴油機(jī)均可方便地改造成DDF發(fā)動(dòng)機(jī)有些柴油機(jī)可以改造成天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)，有些柴油機(jī)則費(fèi)時(shí)、費(fèi)力、難以完成。26A12V190ZLA12V190ZL柴油機(jī)柴油機(jī)DDFDDF改裝方案改裝方案 我們已經(jīng)基本上掌握了將大型柴油機(jī)發(fā)電系統(tǒng)改造成DDF發(fā)電機(jī)組的技術(shù)。 大型DDF發(fā)電機(jī)組的主要特點(diǎn)是： （1） 節(jié)約運(yùn)行成本； （2） 柴油機(jī)結(jié)構(gòu)不變，輸出功率不降

7、低； （3） 燃料靈活：雙燃料或柴油均可運(yùn)行； （4） 操作安全、排放明顯降低； （5） 機(jī)組壽命更長(zhǎng)，維護(hù)服務(wù)周期更長(zhǎng)。 DDF大型發(fā)電機(jī)組照片發(fā)電機(jī)組燃料消耗及成本的比較博世公司的DDF系統(tǒng)博世公司的DDF客車博世公司的DDF客貨車DDF發(fā)動(dòng)機(jī)特點(diǎn) 1、減營(yíng)運(yùn)成本 主要燃料：天然氣 2、環(huán)保 減少NOx，SOx和CO2排放量 3、穩(wěn)定運(yùn)行 先導(dǎo)噴射系統(tǒng) 可運(yùn)營(yíng)天然氣或柴油的任一燃料 4、 出色的可靠性 主要成分：柴油發(fā)動(dòng)機(jī) 5、清潔燃燒和減少維護(hù)成本 6、在用資產(chǎn)的有效利用 -37-經(jīng)濟(jì)性和排放指標(biāo)n經(jīng)濟(jì)性：n發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行成本：降低30%左右n （與天然氣的價(jià)格直接相關(guān)）。nCO2 排放 降

8、低 30% nSOx排放 降低 95% nNOx排放 降低 20% nPM排放 降低 95% n(與燃燒柴油相比)DDF車輛的排放效果最新研究結(jié)果：可以降低顆粒排放：95%-39-改裝后主要燃料 天然氣 先導(dǎo)燃料柴油改裝前：主要燃料 柴油DDFDDF改裝究竟要做些什么改裝究竟要做些什么? ? “ 雙燃料 ” 發(fā)動(dòng)機(jī) “ 柴油 ” 發(fā)動(dòng)機(jī)將柴油機(jī)轉(zhuǎn)換成雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)。將柴油機(jī)轉(zhuǎn)換成雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)。40安裝三個(gè)LNG氣瓶-41- 雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)更改要點(diǎn)雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)更改要點(diǎn)大型DDF發(fā)動(dòng)機(jī)改裝典型實(shí)例排氣系排氣系統(tǒng)統(tǒng)Air/Gas 進(jìn)進(jìn)氣系氣系統(tǒng)統(tǒng)燃油燃油噴噴射系射系統(tǒng)統(tǒng)缸缸頭頭活塞活塞連連桿桿更改前更改

9、前更改后更改后-42-DDF發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)框圖 A主控制器（Fuel, Gas）S鎮(zhèn)壓了的空氣增壓器Air空濾水空冷排氣Gas Admission Valve氣閥控制器轉(zhuǎn)速傳感器截?cái)嚅y燃?xì)庾屍鋲毫φ{(diào)節(jié)閥油箱油泵噴油泵CamA活塞噴油器調(diào)速器去渦輪增壓器DDF發(fā)動(dòng)機(jī)燃?xì)馊紵谐?LNGLNG發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力和效率不斷提升發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力和效率不斷提升近年來(lái)研發(fā)的天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的效率已經(jīng)可以和同等的柴油機(jī)相比美。 LNG 發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒范圍 過(guò)濃爆震相對(duì)于燃起來(lái)說(shuō)，空氣量過(guò)多或過(guò)少都不行。此外，輸出功率越高，可以運(yùn)行的范圍越窄。必須調(diào)整空燃比。DDF發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒特點(diǎn) 1、先導(dǎo)噴射柴油的燃燒； 2、在想到噴射的預(yù)混

10、合區(qū)域內(nèi)甲烷的燃燒； 3、火焰通過(guò)甲烷空氣混合氣的傳播過(guò)程； 4、剩余燃?xì)獾捏w積點(diǎn)火的可能性。根據(jù)負(fù)載和多個(gè)參數(shù)，其中每個(gè)部分將有助于為不同程度的累積熱釋放。術(shù)語(yǔ)柴油替代率來(lái)量化每個(gè)燃料能源供應(yīng)總量的貢獻(xiàn)。它在圖7中進(jìn)一步說(shuō)明。 Cat 399 fuel curve on engine with modified pistons and aftercooling Fuel curve of typical conversion where knock limit is cause for measurable gas fuel limiting Fuel curve on ECI Mitsub

11、ishi test engine, Low BMEP rating provides higher replacements http:/ 互換性雙方向燃料発電機(jī)雙方向燃料発電機(jī)製品雙方雙方向燃料発電機(jī)向燃料発電機(jī)雙方向雙方向燃料発電機(jī)燃料発電機(jī)製造業(yè)者後方。覧最役立情報(bào)選。、我選択雙方向燃料発電機(jī)雙方向燃料発電機(jī)関係製品pvc黒 , 検出器 , 耐火 近提供。更新日付:2014-04-20 中國(guó)DDF發(fā)電機(jī)組推向國(guó)際 : CCEC Cummins KTA38-G 燃料: 0#天燃 燃料裝置: PT (G) - EFC : Heinzmann 安定作動(dòng)狀態(tài)下最高取替率: 65%-70% 可変的

12、作動(dòng)狀態(tài)下最高取替率: 50%-55% 消費(fèi)(50%取替率): 77L/hr 天燃(50%取替率): 86m3/hr 博世公司：推動(dòng)DDF產(chǎn)業(yè)發(fā)展博世將推動(dòng)中國(guó) DDF產(chǎn)業(yè)DDF系統(tǒng)是高壓共軌系統(tǒng)與天然氣系統(tǒng)的智能組合，排放可以達(dá)到歐六標(biāo) 準(zhǔn)。另外博世擁有其核心技術(shù)和完善的售后服務(wù)網(wǎng)絡(luò)。博世公司從1927年成功推出柴油機(jī)燃油系統(tǒng)，促進(jìn)柴油機(jī)產(chǎn)業(yè)成功走向全世界，成為柴油機(jī)產(chǎn)業(yè)的第二座里程碑。在其后的將近100年的時(shí)間內(nèi)，博世公司以其強(qiáng)大的技術(shù)力量和經(jīng)濟(jì)實(shí)力，為柴油機(jī)事業(yè)的發(fā)展做出巨大貢獻(xiàn)，是名符其實(shí)的柴油機(jī)燃料系統(tǒng)領(lǐng)袖企業(yè)。1998年，第一個(gè)裝配有博世系統(tǒng)的火花塞點(diǎn)火式天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)在歐洲上市；2

13、006年，博世巴西公司研究 出雙燃料天然氣技術(shù)；2008年，隨國(guó)外發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)入到中國(guó)市場(chǎng)的裝有博世系統(tǒng)的單燃料火花塞點(diǎn)火式天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)投放中國(guó)市場(chǎng)。博世公司在柴油共軌系統(tǒng)和天然氣供給系統(tǒng)方面都是卓有成果的。DDF系統(tǒng)正是柴油和天然氣系統(tǒng)的智能組合，具有特殊的優(yōu)勢(shì)。博世公司已經(jīng)研發(fā)成功的EG4或EGC10控制單元是DDF系統(tǒng)的主要零部件。對(duì)于單燃料和雙燃料系統(tǒng)，都具有很好適用性 在歐洲市場(chǎng)，商用車主要以柴油燃料系統(tǒng)，在北美和南美市場(chǎng)上，中型和輕型車比較廣泛采用天然氣，在中國(guó)市場(chǎng)上，主要是重型商用車采用天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)。國(guó)家發(fā)改委在上調(diào)天然氣出廠基準(zhǔn)價(jià)的文件中指出，理順車用天然氣 與汽油比價(jià)關(guān)系。各地要

14、按照與90號(hào)汽油最高零售價(jià)格不高于0.75：1的比價(jià)關(guān)系，理順車用天然氣價(jià)格，保持車用氣的合理比價(jià)。博世從1998年開(kāi)始供應(yīng)天然氣動(dòng)力系統(tǒng)，目前已經(jīng)在 全球市場(chǎng)累計(jì)銷售了超過(guò)60萬(wàn)套。在中國(guó)作為提供系統(tǒng)及專業(yè)服務(wù)的供應(yīng)商，將持續(xù)致力于服務(wù)日益增長(zhǎng)的市場(chǎng)和行業(yè)需求。2013年9 月9 日，在第十二屆中國(guó)國(guó)際內(nèi)燃機(jī)及零部件展覽會(huì)上，博世推出一款新動(dòng)力技術(shù)柴油- 天然氣雙燃料系統(tǒng)。博世公司的DDF控制系統(tǒng)概況北京擁有世界最大天然氣公交車隊(duì)。北京今年新增的天然氣公交車也將超過(guò)3000 輛根據(jù)“十二五”規(guī)劃，天然氣加氣站從2000 座增加至5000 座。目前柴油車加油站有上百萬(wàn)個(gè)，搭載雙燃料系統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)的

15、車輛， 在遇到?jīng)]有氣供給的情況下，也能正常的行駛，因?yàn)樗梢酝ㄟ^(guò)柴油機(jī)來(lái)輸出動(dòng)力。此外，當(dāng)用了一段時(shí)間以后，將這輛車作為二手車交易出去，比如賣到農(nóng)村去，它也是極具價(jià)值的，仍是一臺(tái)優(yōu)質(zhì)的柴油車。柴油跟汽油相比，我們從油耗的角度講是節(jié)省30%。再加天然氣燃燒效率好一點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上效率還有10% 到15% 的提高。在一份博世提供的資料中，20102015年，中國(guó)天然氣的供應(yīng)能力、進(jìn)口量、管道運(yùn)輸能力、新增天然氣儲(chǔ)量等都會(huì)有大跨度的發(fā)展，由此也形成 了博世的基本判斷天然氣在中國(guó)汽車領(lǐng)域的應(yīng)用將被列為優(yōu)先發(fā)展之列。尤其是與國(guó)外天然氣車型比例結(jié)構(gòu)有些不同的是，當(dāng)前包括卡車和客車在內(nèi)，中重型 天然氣商用車已

16、成為中國(guó)市場(chǎng)未來(lái)的主導(dǎo)發(fā)展方向。市場(chǎng)調(diào)查公司更是預(yù)測(cè)：20122017年，中國(guó)中重型天然氣商用車的復(fù)合年均增長(zhǎng)率將高達(dá)26%。而 看到中國(guó)未來(lái)將實(shí)施更加多元化的國(guó)家能源戰(zhàn)略，更可以說(shuō)是博世準(zhǔn)備出擊天然氣市場(chǎng)的重大政策依托。 康明斯的康明斯的DDFDDF發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)用于鉆井、壓裂等作業(yè)中，減少柴油的用量，降低排放DDF大型發(fā)電機(jī)組 我們已經(jīng)基本上掌握了將大型柴油機(jī)發(fā)電系統(tǒng)改造成DDF發(fā)電機(jī)組的技術(shù)。 大型DDF發(fā)電機(jī)組的主要特點(diǎn)是： （1） 節(jié)約運(yùn)行成本； （2） 柴油機(jī)結(jié)構(gòu)不變，輸出功率不降低； （3） 燃料靈活：雙燃料或柴油均可運(yùn)行； （4） 操作安全、排放明顯降低； （5） 機(jī)組壽命更長(zhǎng)，

17、維護(hù)服務(wù)周期更長(zhǎng)。 DDF大型發(fā)電機(jī)組照片發(fā)電機(jī)組燃料消耗及成本的比較五、沃爾沃沃爾沃FMFM系列系列 DDFDDF重卡重卡FMFM系列油甲烷柴油重卡的特點(diǎn)系列油甲烷柴油重卡的特點(diǎn) 最近，沃爾沃公司推出了新型FM系列甲烷柴油重卡這就是油氣混雙燃料重卡，即DDF。 和普通柴油機(jī)相比，特殊部分： 1.安裝了多個(gè)氣體噴射閥； 2.特殊燃料箱:使天然氣保持液態(tài)、 適當(dāng)?shù)膲毫?140的暖水瓶； 3.一個(gè)經(jīng)過(guò)改動(dòng)的觸媒轉(zhuǎn)化器。FM系列-沃爾沃油氣重卡-DDF 該車型的實(shí)地測(cè)試于2010年在瑞典和英國(guó)進(jìn)行。 沃爾沃卡車公司在全球首次推出滿足歐5排放標(biāo)準(zhǔn)的柴油天然氣混雙燃料（DDF）發(fā)動(dòng)機(jī)。 沃爾沃卡車公司

18、表示：“這一獨(dú)特技術(shù)使我們可以將天然氣的優(yōu)勢(shì)與柴油機(jī)的高燃油效率相結(jié)合，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油效率比火花塞點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)高出30-40%，因此，配備此款發(fā)動(dòng)機(jī)的卡車節(jié)油性能要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)卡車?！盕M系列-沃爾沃油氣重卡-DDF 沃爾沃卡車公司的測(cè)試試驗(yàn)表明： 可靠性甲烷柴油技術(shù)可以提供與傳統(tǒng)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)同樣高的可靠性。 操縱性類似于傳統(tǒng)的柴油重卡。 油氣自動(dòng)切換如果液化氣用完，系統(tǒng)將自動(dòng)轉(zhuǎn)換為柴油。儀表盤上的控制燈將提醒駕駛?cè)藛T。FM系列-沃爾沃油氣重卡-DDF 1. 沃爾沃聲稱：在柴油機(jī)中使用液化天然氣，成功地實(shí)現(xiàn)了重卡在長(zhǎng)途運(yùn)輸作業(yè)中的應(yīng)用。這在歐洲是首創(chuàng)。 2. 與柴油機(jī)相比，天然氣技術(shù)可以減少

19、10 %碳排放量。長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，提高天然氣使用率已成為沃爾沃卡車公司邁出的重要一步，以求實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步減少二氧化碳排放量。 3. 它的節(jié)油技術(shù)被廣為接受； 4. 大大降低了長(zhǎng)途運(yùn)輸中的碳排放量。 FM系列-沃爾沃油氣重卡-DDF 新型FM系列甲烷柴油重卡的一例： 最大功率的發(fā)動(dòng)機(jī)（D13C） 最大活動(dòng)范圍：車貨總重40噸的重卡，保持正常行駛，燃料箱中存儲(chǔ)的LNG可行駛500公里。 天然氣替代率：可達(dá)75%，其余是柴油。 天然氣和柴油比率根據(jù)汽車實(shí)時(shí)工況調(diào)整?；?本 參 數(shù)最大馬力460 馬力最大扭矩2300 Nm氣 缸131-158壓 縮 比 17.8排放水平 歐-5D13C油氣混雙燃料（DDF）發(fā)動(dòng)機(jī)特性參數(shù)沃爾沃MF13油氣混雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的特性FM系列-沃爾沃油氣重卡-DDF 與傳統(tǒng)的天然氣點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)相比，PM系列： 效率：可以提高30至40； 燃油耗：降低25。 與柴油機(jī)相比：省油30%或更高； 排放：比柴油機(jī)的排放更低。FM系列-沃爾沃油氣重卡-DDF 沃爾沃FM系列油氣混雙燃料（DDF）重卡將首先在歐洲銷售。最先進(jìn)入天然氣基礎(chǔ)設(shè)施相對(duì)完善的荷蘭、英國(guó)和瑞典。 計(jì)