这种引燃油量方法的确定有一些弊端:
(1)、由于所有引燃油量的标定值都是在车辆正常行驶时确定的,在减速断油时或者加速加浓时,原柴油机的喷油脉宽会发生很大的变化,而引燃油量的确定还是按照表格中的标定值来确定,这就会发生引燃油量过大或者过小的现象。引燃油量过大,燃料经济性变差;引燃油量过小,造成柴油能量太小,不能引燃天然气,从而造成发动机缺缸。
(2)、需要标定出每个特殊工况点的值,标定任务量就会增大。
3.2 比例计算法
这种方法就是巧妙利用采集来的原始喷油脉宽,经过一定的比例计算出所对应的百分比引燃油量。例如:采集到某一工况点原始喷油脉宽为1200,标定百分比为35%,则此工况的引燃油量就为1200×35%=420。
原柴油机ECU在加速补偿和减速断油工况控制策略制定上是优于我们的,而这些工况的补偿值最终都表现在喷油脉宽的变化上,所以这种标定方法避免了发动机在减速断油和加速加浓工况引燃油量不足或多余的现象。由于发动机在不同的工况下,其所需要的百分比理论油量是不同的,例如发动机在低速大扭矩时需要多的引燃油量,而在高速小扭矩时很少的引燃油量就可以引燃天然气。所以运用这种方法需要确定不同的工况区域,在不同的工况区域使用不同的百分比,大大减少了标定任务量。
3.3 MAP查表法与比例计算法路试对比
柴油/天然气双燃料的研发一开始是用MAP查表法来标定引燃油量的,在路试过程中,会发现加速无力或者爬坡无力的情况,原因就是在发动机工况发生变化时,引燃油量没有相应的补偿值,使用比例计算法则减弱了这种情况。对于两种标定方法,在路试过程中进行了对比试验。

图6 对比路试图
如上图所示为两种引燃油量标定方法的路试结果,从结果可以看出,比例计算方法是优于MAP查表方法的。
4、双燃料发动机路试结果及数据分析
目前,此双燃料技术已成功应用在斯堪尼亚泵喷嘴发动机、奔驰单体泵发动机和潍柴高压共轨柴油机上。以潍柴高压共轨发动机的路试得出以下结果:
表 1 双燃料车辆路试结果
车辆负荷
|
行驶里程数(km)
|
耗油量(L)
|
耗CNG量(方)
|
实际百里耗油量(L/100km)
|
实际百公里耗CNG量(方/100km)
|
33t
|
276
|
23.3
|
91.1
|
8.44
|
33
|
33t
|
189
|
16.39
|
60.48
|
8.67
|
32
|
33t
|
370
|
30.56
|
122.1
|
8.26
|
33
|
53t
|
95
|
8.66
|
33.25
|
9.12
|
35
|
53t
|
265
|
23.55
|
87.45
|
8.89
|
36
|
33t
|
210
|
16.59
|
69.3
|
7.9
|
33
|
53t
|
190
|
17.33
|
64.6
|
9.12
|
34
|
33t
|
95
|
8.4
|
30.4
|
8.86
|
32
|
此车辆于2010年5月中旬在山东烟台地区路试成功后,在半年时间内引燃油量,行驶已4万余公里,其中载重既有轻载33吨,也有重载52吨,路况有山地,平原,丘陵,高原等。
由此可以得出柴油/天然气双燃料车辆的燃油替代率和百公里经济性等数据。
4.1双燃料车辆燃油替代率
燃油替代率,就是在相同的载重和路况条件下,双燃料模式相比于纯柴油模式节省燃油的效率。
如: 在纯柴油模式下百公里耗油量—A(L);
双燃料模式百公里耗油量—B(L);
则燃油替代率=(A-B)/A;
由于在路试中,车辆的仪表上既可以显示出行驶里程数,也可以显示出在已行驶里程内,纯柴油模式下的百公里耗油量,这为计算燃油替代率提供了方便。经过近2000公里(负荷有轻载、重载;路况有平原、山地、高原等)的路试,8次数据记录,得到的如下图燃油替代率:

图7 奔驰双燃料发动机燃油替代率
由上图可以看出,8次的燃油替代率都达到了78%以上,并且平均燃油替代率达到了79%。也就是说,在双燃料模式下,百公里只需要用到在纯柴油模式下22%的柴油,其他的燃料都用天然气来代替。
白公里经济性,可直接反应出在双燃料模式下,百公里可节省的费用。按照目前市场每升柴油7.07元,每方天然气4.4元计算,则得到8次路试的百公里经济型。

图8 奔驰双燃料发动机混烧经济性
可以看出, 8次路试的百公里混烧经济性都在78元以上,平均百公里节省费用为86元。
5、结论
无论何种形式的电控柴油机,其引燃油量和喷气量的标定值直接决定着双燃料发动机的动力性、百公里耗油量以及百公里经济性,标定要采取现场标定与台架标定相结合的方法。
泵喷嘴和单体泵电控柴油机不存在预喷和后喷,而高压共轨电控柴油机则存在,这就要求控制策略,尤其是断油控制策略根据实际喷油形式而定,这样可以达到更好的燃油替代率。
引燃油量的确定可以采用MAP查表法也可以采用比例计算法,目前国内大部分还是以查表法为主,路试证明,采用比例计算法弥补了自主开发ECU补偿策略不足的缺点,会得到更好的动力性与燃料替代率。
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