王 瑞 文

西港HPDⅠ技術(shù)推動LNG在交通運(yùn)輸領(lǐng)域的應(yīng)用

王 瑞 文

西港HPDI系統(tǒng)在不損失性能、效率的同時(shí)，保持了原有的壓縮比、更少的排放和更經(jīng)濟(jì)的燃油性，經(jīng)濟(jì)效益和減排效益都獲得極大提升。

Westport HPDI Technology H e l p L N G’s W i d e Application in Transport Industry

C o m p a r i n g t o d i e s e l engine, the HPDI system, developed by US based Westport Company, has features of keeping the same compression ratio, reducing total volume of exhaust gas and increasing fuel economy without losing any capability and efficiency, so that both economic increasing and emission reducing are in good shape.

由于LNG具有較好的清潔性和經(jīng)濟(jì)性，在交通領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。LNG在我國交通運(yùn)輸領(lǐng)域的規(guī)模應(yīng)用可以追溯到2008年，首先被應(yīng)用在公交車上，隨后在重卡領(lǐng)域迅速發(fā)展。不過，隨著LNG應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，其動力性能不足的問題日漸凸顯。主要體現(xiàn)在車輛低速重載啟動或者爬坡時(shí)，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩不足，車輛動力性跟不上，導(dǎo)致車輛無法啟動或者爬坡行駛緩慢甚至停車；對于船舶而言，當(dāng)其停泊時(shí)需要發(fā)動機(jī)倒轉(zhuǎn)，快速響應(yīng)，然而目前的火花塞點(diǎn)火(SI)LNG發(fā)動機(jī)響應(yīng)速度難以滿足船舶停泊的需求。

隨著新技術(shù)的進(jìn)入和應(yīng)用，上述問題將被有效解決。美國西港公司推出的缸內(nèi)高壓直噴系統(tǒng)(HPDI系統(tǒng))，可以有效提高天然氣發(fā)動機(jī)的動力性。

表1 HPDI 發(fā)動機(jī)與火花塞點(diǎn)火發(fā)動機(jī)性能對比

據(jù)了解，西港HPDI系統(tǒng)采用獨(dú)有的HPDI噴嘴設(shè)計(jì)，并加入了一體化燃料存儲和供應(yīng)模塊，與柴油機(jī)相比，在不損失性能、效率的同時(shí)，保持了原有的壓縮比、更少的排放和更經(jīng)濟(jì)的燃油性，經(jīng)濟(jì)效益和減排效益都獲得極大提升。

HPDI系統(tǒng)的高效與其獨(dú)有的專利設(shè)計(jì)密不可分。據(jù)介紹，在發(fā)動機(jī)模塊部分，HPDI噴嘴采用共軌噴嘴,直接取代柴油噴嘴，可獨(dú)立噴射柴油和天然氣，噴射壓力達(dá)30 MPa，并且不需要預(yù)混燃料，無節(jié)氣門，也不需要改動空氣進(jìn)氣系統(tǒng)，因此不會產(chǎn)生爆振風(fēng)險(xiǎn)，并且保持了原機(jī)的壓縮比；在車用LNG存儲及供給模塊部分，車載LNG儲罐內(nèi)部的低溫液壓泵也進(jìn)行了獨(dú)有的專利設(shè)計(jì)，一體化燃料存儲和供應(yīng)模塊，集成了汽化器和加注裝置的容器，液壓驅(qū)動的線型活塞泵，使得液化天然氣被輸送出泵之前由汽化器轉(zhuǎn)化成30 MPa高壓氣體，燃油經(jīng)濟(jì)性獲得極大提升。配備西港HPDI技術(shù)的發(fā)動機(jī)可廣泛應(yīng)用于重型卡車、礦山車、長途客車、火車機(jī)頭以及輪船。

為了有效檢驗(yàn)實(shí)際運(yùn)行中HPDI發(fā)動機(jī)的性能與燃油經(jīng)濟(jì)性，西港(中國)公司與其合作伙伴在山東進(jìn)行了實(shí)地測試。在相同載荷、相同實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、相同路面、相同駕駛員的條件下，HPDI發(fā)動機(jī)與柴油機(jī)相比，動力相當(dāng)，100 km成本下降約25%～34%；與普通氣體機(jī)相比，成本節(jié)約15%，并且動力更加強(qiáng)勁，較高擋位爬坡也更加容易。

HPDI發(fā)動機(jī)不僅性能表現(xiàn)優(yōu)秀，而且對不同溫度的天然氣都具有很強(qiáng)的適應(yīng)性。對于目前我國車用LNG市場上存在的2種溫度LNG的現(xiàn)狀，HPDI完全適應(yīng)－160 ℃零壓LNG和－140 ℃有一定飽和壓力的LNG。