HPDI技术推动发动机绿色环保进程

On March 13, the ceremony of put out into market was held in DiaoYuTai in Beijing, for the first set of large power engine in China, a cylinder internal High Pressure Direct Injection pressure ignition natural gas engine (“HPDI Engine” for short).This technical innovation fruit is put out by the Westport New Energy Power Engine Co., Ltd., Weichai Power.The successful development of this project has filled in blank in the application field of natural gas cylinder internal direct injection engine, which will be a milestone in the development history of natural gas engine in China.

自1872年天然气发动机问世 三十年代初由意大利人率先采用天然气作为汽车燃料 七十年代燃气汽车技术逐渐发展 九十年代后天然气汽车数量迅速增加。目前 两用燃料单点喷射系统和单一燃料 天然气或液化石油气 闭环多点顺序喷射系统相继问世 而闭环多点顺序喷射系统是当今燃气发动机电控技术发展的主流和方向。

如今 天然气发动机迎来了新的技术。3月13日 中国第一台大功率缸内高压直喷压燃式天然气发动机 (简称“HPDI发动机” 上市发布仪式在北京钓鱼台举行。这一技术创新成果 是由中国首家研发和生产缸内直喷天然气发动机的合资公司——潍柴动力西港新能源发动机有限公司推出的。该项目的开发成功,填补了国内天然气缸内直喷发动机在应用领域的空白 这将是中国天然气发动机发展史上的一个里程碑。

何为HPDI技术 HPDI技术是基于Philip Hill博士在20世纪八十年代早期的研究 采用高压共轨直喷燃料系统 在压缩上止点前用5%的柴油喷入气缸引燃 95%的天然气以30MPa的压力喷入火焰中成为主燃料燃烧做功。HPDI技术只需在柴油本体机上安装高压直喷喷嘴 无需增加节流阀 无需额外点火装置 能在对原有柴油发动机结构改动小、且保持原柴油机热效率高、动力性能好的同时 降低排放 节省燃料成本。目前 HDPI技术是惟一能与柴油发动机性能相媲美的技术 可广泛应用于大马力天然气重型卡车。

就可靠性来说 HPDI发动机零部件与柴油机通用性高 无需改动活塞和发动机本体 其运转形式与柴油机相同 可靠性达到同功率柴油机水平。由于排气温度低 有潜在的更高的可靠性。此外 HPDI发动机无需空燃比的控制 可避免爆震和失火。其热负荷也低于火花塞点燃式燃气发动机。就经济性而言 HPDI发动机的有效热效率与柴油机相同 综合燃气消耗比点燃式发动机降低20%～25%。就动力性能而言 HPDI发动机保持了与原柴油机相同的功率和扭矩 其动力性与柴油机完全相同 比火花塞点燃式燃气发动机功率和扭矩提高20% 可以解决点燃式燃气发动机高原功率不足的问题。以WP12HPDI与WP12燃气发动机比较WP12HPDI蓝擎发动机的额定功率为352kW/2100r/min,最大扭矩为1970N·m/1200～1500r/min 而WP12燃气发动机的额定功率最高为279kW/2200r/min,最大扭矩为1500N·m/1400～1600r/min。就排放而言 HPDI发动机达到国V排放水平。HPDI发动机采用氧化型催化器 与柴油机相比颗粒物质排放降低70% CO2降低约20%。而柴油机要达到国Ⅴ排放需要采用成本较高的SCR Selective Catalyst Reduction 选择性催化还原系统 。

从使用者的角度来看 HPDI发动机经济效益显著。首先 天然气价格低于柴油价格 其次 无节流阀发动机负载控制 节省了燃料的消耗 高压直喷喷嘴根据共轨喷射发动机设计 能够进一步提升性能 降低燃料消耗、排放和噪音。因此 用户的燃料成本可大幅度降低。

HPDI发动机的问世推动了重型汽车产业绿色环保进程。这也是多年来潍柴动力落实科学发展观的实际行动。潍柴动力技术研发水平一直走在中国内燃机行业前列。与此同时 潍柴动力还是中国政府新能源发动机科技攻关计划项目承担单位 以强大的生产、技术能力与多家国际知名公司在新能源气体发动机领域有着广泛合作。

2008 年 潍柴动力股份有限公司联合加拿大西港创新公司、香港培新投资有限公司共同签署合资成立潍柴动力西港新能源发动机有限公司。合资公司拥有以高压直喷为核心的国际领先的天然气发动机技术 集研发、生产、销售于一体 致力于向中国及国际市场提供应用于重型卡车、城市公交、船用、发电、工程机械等领域的天然气发动机系列产品。

结合潍柴动力卓越的蓝擎发动机平台 通过引进加拿大西港的高压直喷技术 合资公司经过潜心研发 终于成功使国际领先的高压直喷天然气发动机落户中国。该发动机使用天然气为主要燃料 同时保证了原柴油发动机的动力、扭矩和效率 给传统的火花塞点燃式天然气发动机带来了一次革命性的科技创新。