DDF发动机的未来

1、DDF发动机的现状与未来天然气将成为汽车的重要能源3全世界天然气汽车增长态势柴油卡车改用天然气5 科学家预测：重型商务车中最终将有75%左右的车辆燃用天然气，而燃用柴油的车辆大约只有25%。 天然气汽车中包括CNG汽车、L-CNG汽车、LNG汽车。当然还有一部分是DDF汽车。DF发动机是时代的要求DDF发动机是时代的新要求随着能源形势的发展，人们对内燃机的要求也在发生变化。现在，人们不仅需要天然气发动机，而且需要双燃料发动机。所谓双燃料发动机是指可以燃烧两种不同燃料的发动机。例如：柴油-天然气，柴油-甲醇，汽油-天然气。双燃料发动机有两种基本形式： （1）dual-fuel engine（DF

2、 engine,DDF）两种燃料混合燃烧，或者叫做掺烧。 （2）bi-fuel engine 两种燃料分别单独燃烧，例如：某些出租车，即可以燃烧汽油，又可以燃烧天然气。具有代表性的是日本JFE工程公司。该公司对大型在用柴油发电机组进行DDF化改造，目前已经成为一项专门技术。到目前为止，已经接受了9项业务，时间长的的已经稳定运行了20,000小时。可靠性优良。现在，DDF发动机技术不仅用于在用柴油机改造，而且用于新的DDF发动机制造。应用DDF技术新生产56MW的DDF发动机，作为商品供应给客户。DDF发动机的8个数字 0柴油机零改动； 1和原来的柴油机性能一样； 2两种模态工作； 3降低燃料费

3、用三成； 44个小时改造完成； 55个工作日教会 66个月保修； 77个月内收回改装成本。DF发动机的技术现状12 最大替代率（100%柴油）燃烧发动机转速 （r/min）100%柴油燃烧温度测量喷嘴头部最高温度：30013解决喷嘴头部温度过高柴油燃烧率 （%） 标准 加铜套14DDF发动机喷油嘴内热对偶15T喷嘴头和IMEP与假定的加载过程图1 混双燃料发动机工作原理?气缸内压力、压力升高率与爆震之间的关系。决定爆震的最主要因素是喷油提前角度。-18-DDF发动机的基本循环 IntakeCompressionCombustion燃气进入先导喷射优点 :在需要的情况下，DDF发动机可以燃烧柴油

4、在100%的负荷下工作。燃燃 气气 : 95%: 95%燃燃 油油 : 5%: 5% -19-DDF发动机特点DDF发动机的突出优点 1、降低营运成本 主要燃料：天然气 2、环保效果 大幅降低COX，SOX和CO2排放量; 3、稳定运行 先导喷射系统 可运营天然气或柴油的任任何一种燃料。 4、出色的可靠性 主要成分：柴油发动机 5、清洁燃烧和减少维护成本 6、现有资产的有效利用 发的设备投入清华的世界上的一种新动向，特别是亚洲地区的东南亚、印度等国家和地区，对于家用发电机组等，为了降低发电成本希望采用价格比较便宜的天然气替代柴油或重油。因此，在发电设备中出现了一种发电设备天然气化的去趋势。22

5、DDF的三大难题 在高负荷工况下，因为放热过多，DDF发动机会产生一些问题。 DDF常见的的三大难题： 1）喷油嘴头部温度 2）预点火 3）爆震23喷油嘴头部温度过高 柴油机喷油嘴：燃油冷却作用； DDF喷油嘴：小喷油量 喷油嘴顶端温度高，增加了积碳形成率 可能导致重大变化和耐久性问题 喷射器前端的温度取决于三种热流量： . 1）燃气向喷嘴 . 2）喷嘴向柴油 . 3）喷嘴头部向冷却液 喷嘴堵死，DDF发动机启动困难24安装三个LNG气瓶25柴油机柴油机-DDF-DDF-天然气发动机的比较天然气发动机的比较项目DDF天然气发动机发动机结构和柴油机主体结构完全一样和柴油机的工作原理不同，压缩比不

6、同，结构参数差异较大性能参数和柴油机一样，有时比柴油机稍好一些精心调整，可以比柴油机更好一些汽车活动范围原则上没有限制只能在天然气加气站充分保证的范围内活动经济性保持柴油机的高压缩比，高效率运行费用比较低相对来说，天然气汽车最省钱改车难易程度原则上任何柴油机均可方便地改造成DDF发动机有些柴油机可以改造成天然气发动机，有些柴油机则费时、费力、难以完成。26A12V190ZLA12V190ZL柴油机柴油机DDFDDF改装方案改装方案 我们已经基本上掌握了将大型柴油机发电系统改造成DDF发电机组的技术。 大型DDF发电机组的主要特点是： （1） 节约运行成本； （2） 柴油机结构不变，输出功率不降

7、低； （3） 燃料灵活：双燃料或柴油均可运行； （4） 操作安全、排放明显降低； （5） 机组寿命更长，维护服务周期更长。 DDF大型发电机组照片发电机组燃料消耗及成本的比较博世公司的DDF系统博世公司的DDF客车博世公司的DDF客货车DDF发动机特点 1、减营运成本 主要燃料：天然气 2、环保 减少NOx，SOx和CO2排放量 3、稳定运行 先导喷射系统 可运营天然气或柴油的任一燃料 4、 出色的可靠性 主要成分：柴油发动机 5、清洁燃烧和减少维护成本 6、在用资产的有效利用 -37-经济性和排放指标n经济性：n发动机运行成本：降低30%左右n （与天然气的价格直接相关）。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(与燃烧柴油相比)DDF车辆的排放效果最新研究结果：可以降低颗粒排放：95%-39-改装后主要燃料 天然气 先导燃料柴油改装前：主要燃料 柴油DDFDDF改装究竟要做些什么改装究竟要做些什么? ? “ 双燃料 ” 发动机 “ 柴油 ” 发动机将柴油机转换成双燃料发动机。将柴油机转换成双燃料发动机。40安装三个LNG气瓶-41- 双燃料发动机更改要点双燃料发动机更改要点大型DDF发动机改装典型实例排气系排气系统统Air/Gas 进进气系气系统统燃油燃油喷喷射系射系统统缸缸头头活塞活塞连连杆杆更改前更改

9、前更改后更改后-42-DDF发动机结构框图 A主控制器（Fuel, Gas）S镇压了的空气增压器Air空滤水空冷排气Gas Admission Valve气阀控制器转速传感器截断阀燃气让其压力调节阀油箱油泵喷油泵CamA活塞喷油器调速器去涡轮增压器DDF发动机燃气燃烧行程 LNGLNG发动机的动力和效率不断提升发动机的动力和效率不断提升近年来研发的天然气发动机的效率已经可以和同等的柴油机相比美。 LNG 发动机的燃烧范围 过浓爆震相对于燃起来说，空气量过多或过少都不行。此外，输出功率越高，可以运行的范围越窄。必须调整空燃比。DDF发动机的燃烧特点 1、先导喷射柴油的燃烧； 2、在想到喷射的预混

10、合区域内甲烷的燃烧； 3、火焰通过甲烷空气混合气的传播过程； 4、剩余燃气的体积点火的可能性。根据负载和多个参数，其中每个部分将有助于为不同程度的累积热释放。术语柴油替代率来量化每个燃料能源供应总量的贡献。它在图7中进一步说明。 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:/ 互換性双方向燃料発電機双方向燃料発電機製品双方双方向燃料発電機向燃料発電機双方向双方向燃料発電機燃料発電機製造業者後方。覧最役立情報選。、我選択双方向燃料発電機双方向燃料発電機関係製品pvc黒 , 検出器 , 耐火 近提供。更新日付:2014-04-20 中国DDF发电机组推向国际 : CCEC Cummins KTA38-G 燃料: 0#天燃 燃料装置: PT (G) - EFC : Heinzmann 安定作動状態下最高取替率: 65%-70% 可変的

12、作動状態下最高取替率: 50%-55% 消費(50%取替率): 77L/hr 天燃(50%取替率): 86m3/hr 博世公司：推动DDF产业发展博世将推动中国 DDF产业DDF系统是高压共轨系统与天然气系统的智能组合，排放可以达到欧六标 准。另外博世拥有其核心技术和完善的售后服务网络。博世公司从1927年成功推出柴油机燃油系统，促进柴油机产业成功走向全世界，成为柴油机产业的第二座里程碑。在其后的将近100年的时间内，博世公司以其强大的技术力量和经济实力，为柴油机事业的发展做出巨大贡献，是名符其实的柴油机燃料系统领袖企业。1998年，第一个装配有博世系统的火花塞点火式天然气发动机在欧洲上市；2

13、006年，博世巴西公司研究 出双燃料天然气技术；2008年，随国外发动机进入到中国市场的装有博世系统的单燃料火花塞点火式天然气发动机投放中国市场。博世公司在柴油共轨系统和天然气供给系统方面都是卓有成果的。DDF系统正是柴油和天然气系统的智能组合，具有特殊的优势。博世公司已经研发成功的EG4或EGC10控制单元是DDF系统的主要零部件。对于单燃料和双燃料系统，都具有很好适用性 在欧洲市场，商用车主要以柴油燃料系统，在北美和南美市场上，中型和轻型车比较广泛采用天然气，在中国市场上，主要是重型商用车采用天然气发动机。国家发改委在上调天然气出厂基准价的文件中指出，理顺车用天然气 与汽油比价关系。各地要

14、按照与90号汽油最高零售价格不高于0.75：1的比价关系，理顺车用天然气价格，保持车用气的合理比价。博世从1998年开始供应天然气动力系统，目前已经在 全球市场累计销售了超过60万套。在中国作为提供系统及专业服务的供应商，将持续致力于服务日益增长的市场和行业需求。2013年9 月9 日，在第十二届中国国际内燃机及零部件展览会上，博世推出一款新动力技术柴油- 天然气双燃料系统。博世公司的DDF控制系统概况北京拥有世界最大天然气公交车队。北京今年新增的天然气公交车也将超过3000 辆根据“十二五”规划，天然气加气站从2000 座增加至5000 座。目前柴油车加油站有上百万个，搭载双燃料系统发动机的

15、车辆， 在遇到没有气供给的情况下，也能正常的行驶，因为它可以通过柴油机来输出动力。此外，当用了一段时间以后，将这辆车作为二手车交易出去，比如卖到农村去，它也是极具价值的，仍是一台优质的柴油车。柴油跟汽油相比，我们从油耗的角度讲是节省30%。再加天然气燃烧效率好一点，在此基础上效率还有10% 到15% 的提高。在一份博世提供的资料中，20102015年，中国天然气的供应能力、进口量、管道运输能力、新增天然气储量等都会有大跨度的发展，由此也形成 了博世的基本判断天然气在中国汽车领域的应用将被列为优先发展之列。尤其是与国外天然气车型比例结构有些不同的是，当前包括卡车和客车在内，中重型 天然气商用车已

16、成为中国市场未来的主导发展方向。市场调查公司更是预测：20122017年，中国中重型天然气商用车的复合年均增长率将高达26%。而 看到中国未来将实施更加多元化的国家能源战略，更可以说是博世准备出击天然气市场的重大政策依托。 康明斯的康明斯的DDFDDF发动机发动机用于钻井、压裂等作业中，减少柴油的用量，降低排放DDF大型发电机组 我们已经基本上掌握了将大型柴油机发电系统改造成DDF发电机组的技术。 大型DDF发电机组的主要特点是： （1） 节约运行成本； （2） 柴油机结构不变，输出功率不降低； （3） 燃料灵活：双燃料或柴油均可运行； （4） 操作安全、排放明显降低； （5） 机组寿命更长，

17、维护服务周期更长。 DDF大型发电机组照片发电机组燃料消耗及成本的比较五、沃尔沃沃尔沃FMFM系列系列 DDFDDF重卡重卡FMFM系列油甲烷柴油重卡的特点系列油甲烷柴油重卡的特点 最近，沃尔沃公司推出了新型FM系列甲烷柴油重卡这就是油气混双燃料重卡，即DDF。 和普通柴油机相比，特殊部分： 1.安装了多个气体喷射阀； 2.特殊燃料箱:使天然气保持液态、 适当的压力和-140的暖水瓶； 3.一个经过改动的触媒转化器。FM系列-沃尔沃油气重卡-DDF 该车型的实地测试于2010年在瑞典和英国进行。 沃尔沃卡车公司在全球首次推出满足欧5排放标准的柴油天然气混双燃料（DDF）发动机。 沃尔沃卡车公司

18、表示：“这一独特技术使我们可以将天然气的优势与柴油机的高燃油效率相结合，从而使发动机的燃油效率比火花塞点火式发动机高出30-40%，因此，配备此款发动机的卡车节油性能要远远高于传统卡车。”FM系列-沃尔沃油气重卡-DDF 沃尔沃卡车公司的测试试验表明： 可靠性甲烷柴油技术可以提供与传统柴油发动机同样高的可靠性。 操纵性类似于传统的柴油重卡。 油气自动切换如果液化气用完，系统将自动转换为柴油。仪表盘上的控制灯将提醒驾驶人员。FM系列-沃尔沃油气重卡-DDF 1. 沃尔沃声称：在柴油机中使用液化天然气，成功地实现了重卡在长途运输作业中的应用。这在欧洲是首创。 2. 与柴油机相比，天然气技术可以减少

19、10 %碳排放量。长远来看，提高天然气使用率已成为沃尔沃卡车公司迈出的重要一步，以求实现进一步减少二氧化碳排放量。 3. 它的节油技术被广为接受； 4. 大大降低了长途运输中的碳排放量。 FM系列-沃尔沃油气重卡-DDF 新型FM系列甲烷柴油重卡的一例： 最大功率的发动机（D13C） 最大活动范围：车货总重40吨的重卡，保持正常行驶，燃料箱中存储的LNG可行驶500公里。 天然气替代率：可达75%，其余是柴油。 天然气和柴油比率根据汽车实时工况调整。基 本 参 数最大马力460 马力最大扭矩2300 Nm气 缸131-158压 缩 比 17.8排放水平 欧-5D13C油气混双燃料（DDF）发动机特性参数沃尔沃MF13油气混双燃料发动机的特性FM系列-沃尔沃油气重卡-DDF 与传统的天然气点燃式发动机相比，PM系列： 效率：可以提高30至40； 燃油耗：降低25。 与柴油机相比：省油30%或更高； 排放：比柴油机的排放更低。FM系列-沃尔沃油气重卡-DDF 沃尔沃FM系列油气混双燃料（DDF）重卡将首先在欧洲销售。最先进入天然气基础设施相对完善的荷兰、英国和瑞典。 计