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燃料噴射系統(tǒng)該換代了

  • 發(fā)布時間:2015-11-13 01:31:10  來源:科技日報  作者:佚名  責任編輯:羅伯特

  靠近餐飲區(qū),有一個不大的展臺,藍色的背景板前,兩臺記者不曾見過的儀器持續(xù)發(fā)出“噠噠”的聲響,陸續(xù)有人被吸引至此詢問,并時不時露出驚訝的表情。這是上周第十四屆中國國際內(nèi)燃機及零部件展覽會上的一幕。

  整個國家會議中心內(nèi),可以見到各類內(nèi)燃機主機及零部件、再制造技術(shù)和產(chǎn)品、發(fā)電設(shè)備與分布式能源、專用制造裝備以及相關(guān)技術(shù)和服務(wù)?!吨袊圃?025》的出臺以及“一帶一路”戰(zhàn)略的落實,促進了亞非歐國家和地區(qū)交通運輸、能源建設(shè)的推進,也為高品質(zhì)內(nèi)燃機產(chǎn)品提供了廣闊前景,而自主核心技術(shù)將是我國內(nèi)燃機技術(shù)起跳的著力點。

  這家不大的企業(yè)來自山東濰坊,目前名不見經(jīng)傳,但很有可能改變我國燃氣發(fā)動機的產(chǎn)業(yè)格局,原因是他們手中握有自主研發(fā)的氣體發(fā)動機多點電控噴射系統(tǒng)以及該系統(tǒng)的核心,噴射閥。

  現(xiàn)狀:國外占領(lǐng)燃料噴射系統(tǒng)市場

  發(fā)動機工業(yè)難度最高的核心技術(shù)是什么?

  在濰坊力創(chuàng)電子科技有限公司總工王秀強眼里,是發(fā)動機的燃料噴射系統(tǒng)。

  “遺憾的是,這個領(lǐng)域基本為國外所壟斷,國內(nèi)企業(yè)基本上沒有任何市場地位?!蓖跣銖姼嬖V記者,在汽油機行業(yè),主流燃料噴射技術(shù)為化油器階段時,我國尚存在相當數(shù)量的化油器生產(chǎn)企業(yè),然而,隨著排放法規(guī)的升級、嚴格以后,電噴技術(shù)路線逐步成為行業(yè)的主流,我國的化油器生產(chǎn)企業(yè)由于創(chuàng)新滯后,很快被淘汰出局,汽油機燃料噴射從此成為外企的天下。

  柴油機燃油噴射系統(tǒng)在國Ⅱ階段以前,民族品牌曾經(jīng)得到了較快的發(fā)展。但國Ⅲ階段以后,以德國“博世”、美國“德爾?!?、日本“電裝”為代表企業(yè)開發(fā)的高壓共軌技術(shù)逐步開始應(yīng)用,到了國Ⅳ階段以后,高壓共軌技術(shù)路線已經(jīng)成為行業(yè)首選甚至必選,傳統(tǒng)的噴油技術(shù)將很快被淘汰,國內(nèi)的大部分油泵油嘴企業(yè)面臨很尷尬的境地,長久的安逸與滿足現(xiàn)狀,技術(shù)上已被國外發(fā)達國家遠遠地甩在了后邊,短時間很難望其項背,行業(yè)中出現(xiàn)了不上馬高壓共軌產(chǎn)品“等死”,上馬“早死”的悲哀局面。

  天然氣等氣體燃料儲量豐富,價格低廉,且作為一種清潔能源,近幾年發(fā)展很快,以氣體燃料為動力的氣體發(fā)動機,得以迅速的發(fā)展,這為我們帶來了新的機遇,盡快開發(fā)先進的氣體發(fā)動機電控噴射系統(tǒng),發(fā)展民族品牌,搶先市場先機,是國內(nèi)行業(yè)的共同責任。

  遺憾的是,在該技術(shù)領(lǐng)域,目前又被國外企業(yè)搶得先進,據(jù)了解,國內(nèi)主流的天然氣發(fā)動機生產(chǎn)企業(yè),采用的氣體燃料噴射系統(tǒng),主要還是來自美國的伍德沃德、德國的海茵茨曼、博世等國外公司。

  持續(xù)的創(chuàng)新滯后,為整個行業(yè)敲響了警鐘。值得慶幸的是,由于發(fā)展時間較短,國外主流氣體發(fā)動機噴射系統(tǒng)的技術(shù)方案,仍處于起步階段,預混技術(shù)路線先天的技術(shù)缺陷,為國內(nèi)企業(yè)的創(chuàng)新并最終超越,提供了可能。

  方向:新一代的多點電控噴射技術(shù)

  “單點預混技術(shù)路線,將空氣與天然氣在進氣管道中預先按一定比例混合,然后在發(fā)動機進氣沖程時進入氣缸內(nèi)燃燒做功,其技術(shù)特征與汽油機的化油器模式類似,該路線技術(shù)落后,價格昂貴。發(fā)動機的動力性、經(jīng)濟性、排放指標都相當不理想,且存在爆炸等安全隱患,國外公司雖然在該方面做了大量的工作,但由于技術(shù)路線的先天缺陷,一直為行業(yè)所詬病。

  研發(fā)類似于汽油機多點電噴技術(shù)的氣體發(fā)動機電控多點噴射技術(shù),大幅度提高氣體發(fā)動機的整體水平,是行業(yè)的共同期望。

  力創(chuàng)團隊在本次展會,成功推出了凝聚其心血的氣體發(fā)動機新一代核心技術(shù)產(chǎn)品——電控多點噴射系統(tǒng),其產(chǎn)品共展出了兩大系列:應(yīng)用于車機的車用氣體發(fā)動機電控多點噴射系統(tǒng)和用于發(fā)電機組、船級等大型、超大型氣體發(fā)動機的電控多點噴射系統(tǒng),并展出了兩套系統(tǒng)的核心部件:電磁氣體噴射閥和液控氣體噴射閥,其中電磁氣體噴射閥,可滿足單缸100kW以下的氣體發(fā)動機需求,液控氣體噴射閥,可滿足單缸1000kW以下的氣體發(fā)動機的需要,兩套系統(tǒng),配套范圍包括了世界上所有的發(fā)動機。產(chǎn)品總共取得了6項發(fā)明專利,12項實用新型專利,一項國際專利也在申報過程中。

  記者了解到,系統(tǒng)的組成部分大致有,電控單元(ECU)、噴射閥、傳感器、線束、火花塞等。ECU就是發(fā)動機的“大腦”,對整個發(fā)動機進行控制。而傳感器則是一套數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),隨時檢測發(fā)動機的狀態(tài)。根據(jù)進行運算,ECU給噴射閥發(fā)送指令噴氣,指揮火花塞點火。

  在幫著記者解析技術(shù)原理的過程中,王秀強先講了個小故事:不久前,力創(chuàng)公司同上海交大和山東大學的行業(yè)知名專家交流時談到,公司已經(jīng)成功開發(fā)出了氣體發(fā)動機電控

  多點噴射系統(tǒng),行業(yè)專家連說不可能,絕對不可能,國內(nèi)外公司還沒有成功的先例,主要瓶頸是噴射閥,因為世界上還沒有發(fā)現(xiàn)哪家公司能生產(chǎn)出該產(chǎn)品,直到力創(chuàng)公司讓他們看到了產(chǎn)品并合作進行了測試,他們才信服并大加贊賞。

  核心:突破限制的噴射閥

  專家當時否定這個方案的原因是,“因為做不出這個噴射閥”。沒錯,噴射閥就是核心中的核心。

  力創(chuàng)的多點順序氣門前噴射(缸內(nèi)直噴)技術(shù)路線,可以使天然氣發(fā)動機的動力性能有很大的提升,并降低了氣耗量,同時降低了有害物質(zhì)的排放,提高燃料經(jīng)濟性。但天然氣噴射閥的設(shè)計非常具有挑戰(zhàn)性。

  “噴射閥的響應(yīng)特性與噴射量之間是相互矛盾的。”王秀強介紹說,追求較高的噴射響應(yīng)特性時往往會限制噴射量,而追求較大噴射量時往往會犧牲閥的響應(yīng)特性。力創(chuàng)科技的技術(shù)人員創(chuàng)新性的專利技術(shù)突破這些限制,完美解決了噴射速度和噴射量的平衡。

  這個閥的原理,說起來比較簡單點,由于氣體燃料相比液體燃料,體積增加600多倍,為滿足發(fā)動機需求,要把閥門做得很大??蓡栴}是,氣體也是有壓力的,較大的氣體壓力作用在閥門上,會產(chǎn)生較大的作用力,閥門的控制需要獨特的設(shè)計,此前這是一個國內(nèi)外都沒解決的問題。“我們做了兩個閥片,壓力平衡掉了。”王秀強說出了“核心機密”,但他不擔心,這個原理別人知道了,也做不出來。

  據(jù)介紹,目前國際上還沒有公司掌握這項技術(shù)。國內(nèi)外也曾出現(xiàn)過同類天然氣噴射閥,但其僅能滿足小功率天然氣發(fā)動機實現(xiàn)多點順序噴射的需要——力創(chuàng)的電磁氣體噴射閥和電控液壓氣體噴射閥兩套專利體系使氣體噴射閥產(chǎn)品覆蓋100kW至數(shù)10000kW功率段的多點順序噴射的需求。不僅如此,力創(chuàng)科技的技術(shù)人員還解決了這種噴射閥的生產(chǎn)工藝問題,確保產(chǎn)品批量生產(chǎn)的性能與質(zhì)量,并且目前已經(jīng)完成了產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)測試準備工作。

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