双燃料发动机与普通柴油机的技术经济对比分析

柴油——天然气双燃料发动机介绍耿志勇【摘要】本文通过对双燃料系统进行原理、系统优缺点介绍,经济性进行分析,认为双燃料发动机比柴油发动机有更大的推广潜力,使人们对双燃料重卡相对于柴油重卡有有比较深刻的认识.【期刊名称】《汽车实用技术》【年(卷),期】2014(000)002【总页数】2页(P52-53)【关键词】双燃料;柴油;发动机【作者】耿志勇【作者单位】西安兰德新能源汽车技术开发有限公司,陕西西安710043【正文语种】中文【中图分类】U464.11CLC NO.:U464.11Document Code:AArticle ID:1671-7988(2014)02-52-02随着中国汽车工业的发展，中国石油进口对外依存度已经超过国内外公认的能源警戒安全线。

柴油作为战略性物资，商用车数量逐年上升，每年冬季柴油供应不上已经成为常态。

随着人们对环境要求越来越高，PM2.5已经被作为城市环境考量指数最重要的一个指标。

柴油车排放物包含的颗粒物就是造成PM2.5上升的一个重要推动要素。

而天然气燃烧后产生物主要是CO2和水，对环境没有任何危害。

双燃料发动机是用柴油点燃天然气和空气混合气的车用发动机，由控制系统控制燃油ECU和燃气ECU，来精确控制燃气、燃油喷射混合比例，达到合理燃烧。

该系统的工作原理是在柴油发动机车辆上加装一套天然气供给系和天然气电喷系统，从而使车辆可在纯柴油和柴油--天然气混燃两种状态运行。

混燃状态下，柴油只作为引燃和部件润滑剂作用，天然气主要提供所需动力。

该车可在柴油、柴油-天然气之间自由切换。

还可根据当地气源情况，选择CNG或者LNG作为车辆燃料。

1. 采用系统外挂式安装，对原柴油机无改动；2. 改装后动力性、驾驶性、发动机性能与原机相同；3. 天然气对柴油的综合替代率可达到70%以上，全负荷时可达85%以上；4. 在LNG加气站建设不完善的情况下，车辆可灵活选择纯柴油或柴油-天然气混燃两种状态运行；5. 由于天然气自身燃料特性：辛烷值高、抗爆震性好，因此发动机在混燃模式下将更加平顺，安全；同时发动机的噪音也将会显著降低；提高发动机的使用寿命。

双燃料发动机与普通柴油机
性能对比简析
双燃料钻井发动机与普通柴油机从使用性能相比,在运行过程中具有很多优点具体如下：
1、功率和普通柴油机相同，完全能够满足负荷要求。

2、正常运行时燃气平均流量为60m3/h（保守数值，根据现场情况可继续增大流量），按每立方米天然气可发功率3KW计，一天可节省柴油881.28Kg，天然气价格按2元/立方米，柴油按8000元/吨。

则一天至少可节省4170.24元。

3、启动方便，发动机操作人员能在很短时间内熟练操作。

4、使用灵活，既可选择双燃料，也可选择纯柴油模式运行，满足不同燃料时的需求。

5、转速稳定，稳定调速率≤3%。

由于采用德国进口电子调速器，可使稳定调速率≤3%，即使负荷突变时也能保持转速稳定。

6、增加各缸的缸温、排温显示，非常便于观察各缸的工作情况。

某缸工作不正常时可及时解决。

并设置有缸温高报警、排温高报警、水温高报警、油压低报警、超速保护，确保发动机安全运行。

中高速柴油机应用柴油甲醇双燃料技术环保升级及其经济性和可行性分析姚春德天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室电话：022-2740 6649，手机：131 **** ****Email：arcdyao@1.概述随着经济的发展，我国的石油需求不断增加，目前的石油进口量已经接近60%，超过国际能源安全线。

根据我国“缺油、少气、相对富煤”的能源资源禀赋，以及汽车工业快速增长的势头，我国的石油对外依存度还将会进一步增高。

石油能源安全的问题也将会逐步扩大。

但是，作为我国重要的化工产品甲醇却有着严重的过剩产能。

甲醇的生产资料广泛。

煤炭、天然气和焦炉气以及生物质都可以生产。

特别是焦炉气生产甲醇是我国一大特色。

我国每年焦炉气资源非常丰富，在生产焦炭过程中产生的大量焦炉气只有部分得到利用，很多被直接排放或放空燃烧，造成极大浪费。

近年来，这种情况逐步得到好转，将开发利用生产甲醇。

现在焦炉气产甲醇的比例已经占到近20%。

我国是国际上最大甲醇生产国，年产甲醇量占全球产量的近一半。

甲醇已具有的产能远超过现有的化工产品需要，产能的冗余将近一半。

过剩的产能给经济结构形成很大的压力。

因此，能否用甲醇替代紧缺的石油，是一个十分值得关注的问题。

甲醇虽然是化工原料，但是也是很好的燃料，不仅因为其含氧、高汽化潜热的特性使其燃烧时十分清洁，而且甲醇常温、常压下是液体，储存运输都十分方便、安全。

更重要的是，甲醇一旦泄露到环境中，可以自然降解。

因而将甲醇应用到内燃机上一直是内燃机追求的目标。

自上世纪80年代以来，内燃机便开始应用甲醇作为替代燃料，目前在用的车辆达15万辆之多，这些甲醇车辆每年替代汽油超过百万吨。

但是，由于甲醇的特性，一直难以在柴油机上应用。

我国柴油消耗量，每年消耗量近2亿吨（2012年和2013年分别达到1.69和1.70亿吨）。

柴油不仅消耗量大，而且排放很差，其排放的炭烟颗粒是对环境空气质量的重要污染源之一。

用甲醇替代柴油，不仅可以减少柴油用量，同时也能够减少污染。

柴油甲醇双燃料发动机动力性与经济性试验分析
薛玉荣;苏铁熊
【期刊名称】《机械研究与应用》
【年(卷),期】2009(022)006
【摘要】介绍了柴油引燃甲醇双燃料燃烧对柴油机动力性和经济性的影响. 在1台单缸、直喷、中冷柴油机上采用柴油引燃甲醇双燃料进行试验.结果显示甲醇柴油双燃料发动机在中高负荷及中高转速下运转可获得较好的燃油经济性.选择适当的引燃柴油量,双燃料发动机的动力性可以达到甚至超过原柴油的动力性.
【总页数】3页(P47-49)
【作者】薛玉荣;苏铁熊
【作者单位】中北大学,山西,太原,030051;山西机电职业技术学院,山西,长
治,046011;中北大学,山西,太原,030051
【正文语种】中文
【中图分类】TK44
【相关文献】
1.某LNG/柴油双燃料发动机动力性及经济性测试 [J], 王国盛;马世辉;赵开新
2.甲醇柴油双燃料发动机甲醇掺烧比例的正交试验研究 [J], 王利军;宋睿智;邹洪波;刘圣华;李彧
3.柴油引燃甲醇双燃料发动机排放性能试验分析 [J], 薛玉荣;苏铁熊
4.引燃柴油量对甲醇/柴油双燃料发动机性能和排放的影响 [J], 邹洪波;王利军;刘
圣华
5.柴油/LPG双燃料发动机动力性能的试验研究 [J], 朱红波;梅卫江;王蒙
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双燃料发动机技术浅析摘要：对柴油／天然气双燃料发动机的基本燃烧过程及工作特点：换气短路损失，高压缩比，小负荷工作等作了介绍，并对双燃料发动机的两种典型结构预燃室双燃料发动机、直喷式双燃料发动机以及双燃料发动机未来主要的发展趋势作了阐述。

关键词：发动机；天然气；柴油引言随着石油资源的逐渐紧缺，寻找发动机替代能源成为各国政府和相关研究机构共同关注的问题。

天然气(NG)的主要成份是CH。

，它是一种清洁燃料。

和石油资源相比，中国拥有比较丰富的天然气资源，从能源供应结构出发，中国政府首先鼓励和支持天然气汽车的发展。

双燃料发动机(一般指柴油／天然气发动机)，以天然气为主要燃料，可以克服柴油机NO 和PM高排放的缺点，使发动机在整个工作过程中几乎可以无烟运行，并且与中国现阶段的天然气供应状况相适应，因此具有良好的发展前景。

1 双燃料发动机技术由于天然气在常温下为气体，因此作为车用燃料时必须压缩(CNG)或液化(I NG)。

表1是天然气的燃料特性与其它车用燃料特性的对比。

从天然气的特性可以看出，天然气具有比较高的单位质量热量，比较高的辛烷值(RON)，正是因为这种特殊性质，天然气既可以作为压燃式发动机燃料，在柴油／天然气双燃料发动机中使用，也可以作为单一燃料点燃式发动机的燃料 J。

1．1燃烧特性双燃料发动机的主要燃料天然气，在进入缸内时存在不同程度的均相混合过程，缸内的可燃混合气是在上止点附近通过喷射少量柴油引燃，与柴油机点火方式类似，高压喷射进入缸内的引燃柴油雾化并依靠高温的压缩空气加热着火，着火的引燃柴油再将混合气点燃。

双燃料发动机工作时同时燃烧柴油和天然气，天然气是主要做功燃料，柴油仅用于引燃天然气。

由于2种燃料的不同物理性质，使得双燃料发动机燃烧过程类似于柴油机，其主要燃烧特点是：a．天然气十六烷值很低，可燃性能差，因此发动机的最高燃烧压力和温度较低，表现为发动机工作柔和，NO 排放比柴油机低。

图1为双燃料发动机的着火延迟与燃料当量比的关系 j，CH 的着火延迟比柴油大许多，这导致燃烧拖后，热效率降低；另外，发动机随负荷的增大，着火延迟期缩短，最佳点火喷油时刻推后，而天然气的着火延迟期在小负荷时随负荷增加而增大，在中大负荷时随负荷增加而减小。

甲醇柴油机双燃料发动机的动力性和经济性的浅析打开文本图片集摘要：在一台柴油机基础上，采用气道口电控喷射甲醇，缸内柴油引燃甲醇的方式，开发了电控甲醇/柴油双燃料样机，试验结果表明，它能使甲醇对柴油的替代率达到35.1%，经济性基本保持不变，而汽车的加速与原发动机相比，双燃料模式的最高爆发压力下降，排烟和NO大幅度下降，该方法能精确控制甲醇喷射量，能使燃烧达到最佳状态。

关键词：柴油机；甲醇；双燃料；经济性；动力性甲醇是一种环保型、可再生的生物质燃料，在柴油机的运作上用甲醇代替柴油几乎不能做到。

可以利用其他手段和措施来完成。

所以开发了控制甲醇喷射的电控装置。

使用双燃料法，可以把甲醇喷进氣管，在空气中进行混合，进入气缸后用柴油进行引燃。

控制方案中，是利用柴油机冷启动。

低速。

暖机孝妇河的工作状态下，使用纯柴油，在负荷之后使用甲醇，用这种方式保证原机的启动性能，降低负荷喷入甲醇造成的有害物体排放。

一、柴油——甲醇混合燃料选择燃料过程中，甲醇十六烷值要比柴油小很多。

所以，在使用过程中过多的掺混甲醇会让混合燃料的十六烷值变得很低，试验甲醇的掺混量不大于20%。

1.不同燃料负荷特性分析柴油机小负荷的燃烧使用混合燃料耗油会高于或者跟燃烧柴油时的耗油率（图2）。

这种现象的原因跟低负荷燃烧时产生的雾化特性不好有关系。

根据负荷的不断增大，然后机燃用甲醇一柴油混合油的耗油率鄙视用柴油的耗油率低，经济性能有所提高。

从而改善了柴油机的经济性。

2.不同掺醇率对双喷射柴油机的燃烧及性能影响图3是甲醇喷射提前角12℃A，柴油喷射提前角17℃A的条件下，改变掺醇率时所测得的有关性能及排放曲线。

从图3看出，观察掺醇率从78.2%到达92.6%时，烟度靠近O的线值，基本上是无烟燃烧；HC、CO的排放水平都比较低；随着掺醇率的升高耗线也随着上升；噪音没有发生很大的变化，但是总的水平会比较高。

当掺醇率从78.2%增加至84.8%时，燃料燃烧百分率为10%和90%所对应的曲轴转角相同，但是在掺醇率84.8%的条件下，所处曲轴转角为11℃A。

双燃料发动机与普通柴油机的技术经济对比分析摘要】：本文件简要介绍2000型柴油/天然气双燃料发动机的技术特点，以及双燃料发动机与普通柴油机的区别，并以配备D J 4 0 钻机动力为例，从经济效益方面对双燃料发动机与普通柴油机进行对比分析，最终为优选双燃料发动机提供依据。

【关键词】：双燃料发动机柴油机以气代油降耗减排替代率随着世界能源需求的迅速增长，石油钻井对于新型钻井动力，特别是利用廉价、清洁、丰富的天然气资源作为钻井动力提出迫切要求，同时随着国家对环保愈来愈重视，对节能、减排提出了更高的要求。

“以气代油”双燃料发动机项目已经列入国家“十五”重大技术装备研制项目，经过3年攻关、研发，已经取得长足进步，目前已经开始装备我国石油工业。

双燃料发动机既能在柴油与天然气双燃料状态下工作，又能在纯柴油状态下正常工作，还能实现柴油和双燃料之间的方便转换。

运行过程中，发动机以燃烧天然气为主，柴油作为引燃燃料仅占原机柴油量的10%－15%，运行工况下能实时控制引燃柴油量、天然气喷射量和喷射缸数，使发动机在全部运行工况下都可达到最低的燃料消耗，并大幅度降低了有害气体排放。

以济南柴油机股份有限公司研发成功的2000系列双燃料发动机为例，该发动机不但具有普通柴油机的优点性能，而且技术先进、工作可靠，不仅可以完全满足钻井生产频繁起下钻、冲击载荷大的特殊工况，还可以充分利用钻井现场丰富的天然气资源。

主要区别双燃料发动机是在普通柴油机的基础上，对控制系统、进气系统等主要系统部件进行选型和优化设计。

既保证发动机在正常负荷下以天然气为主要燃料，还能在纯柴油状态下正常运行，由于采用了先进的多执行器智能化控制，以双燃料发动机在具有气机的静态平稳性的同时，还具有柴油机的动态快速响应性。

它的动力性能好，尤其抗冲击载荷能力强。

双燃料状态时，柴油的消耗量基本保持不变，综合替代率可达60%以上，负荷增加所需的能量全部由天然气提供。

运转时，纯柴油和双燃料之间切换非常方便。