西港HPDⅠ技术推动LNG在交通运输领域的应用

王 瑞 文

西港HPDⅠ技术推动LNG在交通运输领域的应用

王 瑞 文

西港HPDI系统在不损失性能、效率的同时，保持了原有的压缩比、更少的排放和更经济的燃油性，经济效益和减排效益都获得极大提升。

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具有较好的清洁性和经济性，在交通领域得到广泛应用。LNG在我国交通运输领域的规模应用可以追溯到2008年，首先被应用在公交车上，随后在重卡领域迅速发展。不过，随着LNG应用领域的扩大，其动力性能不足的问题日渐凸显。主要体现在车辆低速重载启动或者爬坡时，发动机转矩不足，车辆动力性跟不上，导致车辆无法启动或者爬坡行驶缓慢甚至停车；对于船舶而言，当其停泊时需要发动机倒转，快速响应，然而目前的火花塞点火(SI)LNG发动机响应速度难以满足船舶停泊的需求。

随着新技术的进入和应用，上述问题将被有效解决。美国西港公司推出的缸内高压直喷系统(HPDI系统)，可以有效提高天然气发动机的动力性。

表1 HPDI 发动机与火花塞点火发动机性能对比

据了解，西港HPDI系统采用独有的HPDI喷嘴设计，并加入了一体化燃料存储和供应模块，与柴油机相比，在不损失性能、效率的同时，保持了原有的压缩比、更少的排放和更经济的燃油性，经济效益和减排效益都获得极大提升。

HPDI系统的高效与其独有的专利设计密不可分。据介绍，在发动机模块部分，HPDI喷嘴采用共轨喷嘴,直接取代柴油喷嘴，可独立喷射柴油和天然气，喷射压力达30 MPa，并且不需要预混燃料，无节气门，也不需要改动空气进气系统，因此不会产生爆振风险，并且保持了原机的压缩比；在车用LNG存储及供给模块部分，车载LNG储罐内部的低温液压泵也进行了独有的专利设计，一体化燃料存储和供应模块，集成了汽化器和加注装置的容器，液压驱动的线型活塞泵，使得液化天然气被输送出泵之前由汽化器转化成30 MPa高压气体，燃油经济性获得极大提升。配备西港HPDI技术的发动机可广泛应用于重型卡车、矿山车、长途客车、火车机头以及轮船。

为了有效检验实际运行中HPDI发动机的性能与燃油经济性，西港(中国)公司与其合作伙伴在山东进行了实地测试。在相同载荷、相同实验项目、相同路面、相同驾驶员的条件下，HPDI发动机与柴油机相比，动力相当，100 km成本下降约25%～34%；与普通气体机相比，成本节约15%，并且动力更加强劲，较高挡位爬坡也更加容易。

HPDI发动机不仅性能表现优秀，而且对不同温度的天然气都具有很强的适应性。对于目前我国车用LNG市场上存在的2种温度LNG的现状，HPDI完全适应－160 ℃零压LNG和－140 ℃有一定饱和压力的LNG。