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　　2012年3月13日，中國(guó)首臺(tái)大功率缸內(nèi)高壓直噴壓燃式天然氣發(fā)動(dòng)機(jī) (簡(jiǎn)稱“HPDI發(fā)動(dòng)機(jī)”)上市發(fā)布儀式在北京釣魚臺(tái)舉行。這一技術(shù)創(chuàng)新成果，由中國(guó)首家研發(fā)和生產(chǎn)缸內(nèi)直噴天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的合資公司??濰柴動(dòng)力西港新能源發(fā)動(dòng)機(jī)有限公司推出。該項(xiàng)目的開發(fā)成功，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)天然氣缸內(nèi)直噴發(fā)動(dòng)機(jī)在應(yīng)用領(lǐng)域的空白。

　　第五代燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)

　　我國(guó)目前擁有全球最大的裝備制造業(yè)市場(chǎng)，同時(shí)裝備制造業(yè)的高速發(fā)展對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展也起到了重要的推進(jìn)作用。但不可否認(rèn)的是，在工程機(jī)械產(chǎn)品給人們帶來財(cái)富的同時(shí)，也消耗了大量資源，并在一定程度上加重了日益嚴(yán)重的環(huán)境污染。另一方面，我國(guó)2011年內(nèi)燃機(jī)行業(yè)產(chǎn)量7700萬臺(tái)，這些產(chǎn)品將消耗燃油約2.7億噸，達(dá)到了我國(guó)燃油消耗總量的59.27%，而我國(guó)原油對(duì)外依賴度達(dá)到了60%，僅內(nèi)燃機(jī)行業(yè)的燃油消耗就相當(dāng)于我國(guó)進(jìn)口原油的總量。面對(duì)嚴(yán)峻的環(huán)境壓力，如何通過技術(shù)進(jìn)步走出低碳環(huán)保的道路將是實(shí)現(xiàn)我國(guó)可持續(xù)發(fā)展的重要課題。

　　用更先進(jìn)的技術(shù)推動(dòng)綠色環(huán)保發(fā)動(dòng)機(jī)的生產(chǎn)進(jìn)程，是濰柴動(dòng)力履行社會(huì)責(zé)任的實(shí)際行動(dòng)。多年來，濰柴動(dòng)力一直致力于生態(tài)技術(shù)，其技術(shù)研發(fā)水平一直走在中國(guó)內(nèi)燃機(jī)行業(yè)前列。與此同時(shí)，濰柴動(dòng)力還是我國(guó)新能源發(fā)動(dòng)機(jī)科技攻關(guān)計(jì)劃項(xiàng)目承擔(dān)單位，以強(qiáng)大的生產(chǎn)、技術(shù)能力與多家國(guó)際知名公司在新能源氣體發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域有著廣泛合作。

　　2008年，濰柴動(dòng)力股份有限公司聯(lián)合加拿大西港創(chuàng)新公司、香港培新投資有限公司共同合資成立濰柴動(dòng)力西港新能源發(fā)動(dòng)機(jī)有限公司。合資公司擁有以高壓直噴為核心的國(guó)際領(lǐng)先的天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)，集研發(fā)、生產(chǎn)、銷售于一體，致力于向中國(guó)及國(guó)際市場(chǎng)提供應(yīng)用于重型卡車、城市公交、船用、發(fā)電及工程機(jī)械等領(lǐng)域的天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)系列產(chǎn)品。

　　燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)在經(jīng)歷了四代產(chǎn)品的發(fā)展之后，目前已經(jīng)在公交、卡車、裝載機(jī)以及船舶等各個(gè)領(lǐng)域得到了相對(duì)廣泛的應(yīng)用。合資公司結(jié)合濰柴動(dòng)力卓越的藍(lán)擎發(fā)動(dòng)機(jī)平臺(tái)，通過引進(jìn)加拿大西港的高壓直噴技術(shù)，經(jīng)過潛心研發(fā)，終于成功使國(guó)際領(lǐng)先的高壓直噴天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)落戶中國(guó)。本次發(fā)布的產(chǎn)品屬于第五代燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品，該產(chǎn)品使用天然氣為主要燃料，同時(shí)保證了原柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力、扭矩和效率，給傳統(tǒng)的火花塞點(diǎn)燃式天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)帶來了一次革命性的科技創(chuàng)新。該項(xiàng)目的開發(fā)成功，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)天然氣缸內(nèi)直噴發(fā)動(dòng)機(jī)在應(yīng)用領(lǐng)域的空白，這將是中國(guó)天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展史上的一個(gè)里程碑。

　　HPDI溯源

　　根據(jù)天然氣噴射壓力高低，缸內(nèi)直噴天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)可以分為低壓噴射和高壓噴射兩種。低壓噴射天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)是在進(jìn)氣閥關(guān)閉后，將天然氣噴入氣缸，在著火之前形成均質(zhì)的預(yù)混合氣并采用電火花點(diǎn)火或噴入少量引燃油使混合氣燃燒。由于天然氣是在進(jìn)氣閥關(guān)閉后噴射，因而噴射壓力比較低，通常在0.2~1.0MPa之間。采用缸內(nèi)直噴后，提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的有效充氣效率，因而發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率提高了9%左右。但是，低壓缸內(nèi)直噴發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒過程類似于火花點(diǎn)火天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)，因而發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比較低，限制熱效率進(jìn)一步提高。另外，由于仍然需要采用節(jié)氣門通過節(jié)流作用調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的充量，在中小負(fù)荷條件下節(jié)流損失大。

　　天然氣高壓缸內(nèi)直噴技術(shù)是在壓縮上止點(diǎn)前用高壓方式噴入天然氣，通過噴入的微量柴油引燃或電熱塞助燃天然氣，實(shí)現(xiàn)天然氣的非均質(zhì)混合氣擴(kuò)散燃燒。因而能夠很好地解決低壓缸內(nèi)直噴和缸外供給天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)存在動(dòng)力性差、熱效率不高及中小負(fù)荷性能不良等問題。采用天然氣高壓缸內(nèi)直噴技術(shù)，發(fā)動(dòng)機(jī)不需要節(jié)氣門，因而不存在節(jié)氣門節(jié)流損失及因天然氣引起的容積效率損失。由于以天然氣的燃燒為主，因而具有無可見煙度排放的特點(diǎn);同時(shí)采用擴(kuò)散燃燒方式，可具有與柴油機(jī)相當(dāng)?shù)腃O和HC排放性能。

　　濰柴HPDI發(fā)動(dòng)機(jī)所采用的技術(shù)基于Philip Hill博士在20世紀(jì)80年代早期的研究，利用高壓共軌直噴燃料系統(tǒng)，在壓縮上止點(diǎn)前用5%的柴油噴入氣缸引燃，95%的天然氣以300bar的壓力噴入到火焰中成為主燃料燃燒做功，由此顆粒物質(zhì)排放降低70%，CO2降低約20%，達(dá)到“國(guó)V”排放標(biāo)準(zhǔn)。而柴油機(jī)要達(dá)到“國(guó)V”排放則需要采用成本較高的SCR(Selective Catalyst Reduction選擇性催化還原系統(tǒng))。

　　環(huán)保與經(jīng)濟(jì)

　　對(duì)于HPDI發(fā)動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)，濰柴動(dòng)力董事長(zhǎng)譚旭光總結(jié)說：“HPDI發(fā)動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)是使用清潔環(huán)保的天然氣，因而具有兩個(gè)特性，一個(gè)是環(huán)保性好，一個(gè)是經(jīng)濟(jì)性好，可以給用戶帶來實(shí)惠和利潤(rùn)�！�

　　使用HPDI發(fā)動(dòng)機(jī)，經(jīng)濟(jì)效益顯著。首先，天然氣價(jià)格低于柴油價(jià)格;其次，無節(jié)流閥發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載控制，節(jié)省了燃料的消耗;高壓直噴噴嘴根據(jù)共軌噴射發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)，能夠進(jìn)一步提升性能，降低燃料消耗、排放和噪音。因此，用戶的燃料成本可大幅度降低。

　　就可靠性來說，HPDI發(fā)動(dòng)機(jī)零部件與柴油機(jī)通用性高，無需改動(dòng)活塞和發(fā)動(dòng)機(jī)本體，其運(yùn)轉(zhuǎn)形式與柴油機(jī)相同，可靠性能夠達(dá)到同功率柴油機(jī)水平。由于排氣溫度低，有潛在的更高的可靠性。此外，HPDI發(fā)動(dòng)機(jī)無需空燃比的控制，可避免爆震和失火。其熱負(fù)荷也低于火花塞點(diǎn)燃式燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)。

　　HPDI發(fā)動(dòng)機(jī)保持了與原柴油機(jī)相同的功率和扭矩(WP12HPDI藍(lán)擎發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率為480hp/2100rpm,最大扭矩為1970N?m/1200~1500rpm)，其動(dòng)力性與柴油機(jī)完全相同，比火花塞點(diǎn)燃式燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)功率和扭矩提高20%，可以解決點(diǎn)燃式燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)高原功率不足的問題。

　　隨著中國(guó)節(jié)能環(huán)保及能源多樣化政策的進(jìn)一步落實(shí)，高壓直噴天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)在中國(guó)將有著不可估量的市場(chǎng)前景。同時(shí)，濰柴動(dòng)力也正在致力于推廣該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于更廣泛的天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)平臺(tái)上，從而推動(dòng)我國(guó)天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的跨越式發(fā)展。