北京柴發動力技術有限公司總經理 王景恒
現役內燃機是指商用車、工程機械、農業機械、船舶、發電機組、內燃機車等正在使用的柴油發動機�，F役內燃機再制造升級，即以再制造技術為手段，匹配燃氣電控系統和相關專用件，制造全新的清潔能源動力，置換原車輛的現役內燃機。
一、現役內燃機再制造升級理念的主要依據
1、當前內燃機能耗大、污染嚴重，亟待轉型
據統計，當前中國內燃機產品保有量約為3億臺，2012年中國內燃機消耗商品燃油2.81億噸，占中國消耗總量的58.7%，與世界先進水平相比，平均每臺油耗高出15%～20%。內燃機排放二氧化碳量占中國二氧化碳排放總量的10%，氮氧化物排放量占排放總量的30%，權重比例大，排放的顆粒物已成為城市霧霾的主要成分。
2、順應國家政策，響應政府號召
2009年，哥本哈根氣候會議，中國政府宣布：到2020年單位國內生產總值二氧化碳排放比2005年下降40％到45％。
國務院提出“十二五”目標：非化石能源占一次能源消耗比重達11.4%，GDP能耗降低16％，碳排放降低17％。
2013年，國辦發12號文件《關于加強內燃機工業節能減排的意見》進一步提出內燃機節能減排具體指標。
3、天然氣－替代能源大勢所趨
清潔、安全、儲量豐富、熱值高等特質，被公認為石油的理想替代能源，尤其是LNG能源，在車、船等動力上逐漸廣泛使用。與汽、柴油車相比，LNG汽車綜合污染物排放量可減少85%，而且沒有鉛、苯等致癌物質以及硫化物的排放，可減少煤和石油用量，降低碳排放，間接改善環境污染。
4、現有“油改氣”模式的節能減排實效性不足
內燃機行業過分強調新機制造，對現役發動機關注不夠，生產模式單一。新機投放量與投放速度不足，與市場龐大的保有量相比比例太低，如若淘汰舊機、制造新機又會造成資源和能源的重復消耗、增加二次排放，形成惡性循環。
二、柴發動力的“再制造升級”方案
1、通過對天然氣汽車運營狀況的調查，發現大多數LNG發動機普遍存在以下三個問題：
（1）可靠性欠佳。因高溫，發動機裂缸蓋、燒氣門、溶活塞、損壞渦輪增壓器等事故發生頻率高。
（2）經濟性不佳。普遍油氣比在1：1.15以上，加之故障率高。
（3）動力性不好。與同等排量柴油機相比，動力下降約20%以上。
2、基于以上不足，我們柴發公司提出以下解決方案
（1）運用再制造技術，保障燃氣機機械性能；
通過和再制造國家重點實驗室合作，我們對發動機的基礎零部件進行再制造修復，使用專用設備加工尺寸還原，使其達到新機裝配標準。如缸體、飛輪、飛輪殼、齒輪室、曲軸、連桿等，還有起動機、發電機、空壓機等配件。
（2）優化設計并定制燃氣機專用件及相關系統；
針對天然氣發動機的燃燒特性，公司對以下五類零部件進行優化重新設計制造。
a、缸蓋
重新設計氣缸蓋，增加點火系統，更換天然氣專用氣門座圈、專用氣門，改變匹配間隙。
b、運動件
重新設計匹配活塞、活塞環與缸套、軸瓦、凸輪軸等。
c、配套件
針對天然氣發動機的熱特性，重新設計匹配水泵、機油泵等散熱裝置的匹配，以保證發動機的熱平衡，提高發動機使用壽命。
針對天然氣發動機增壓壓力控制功能，依據負荷變化，重新設計匹配渦輪增壓器，控制增壓系統壓力，提高系統安全性，保證動力性。
d、進氣系統
重新設計制造進氣管，以保證可燃混合氣均勻分配到每個氣缸，增加空氣流速，提高低轉速時的充氣系數，實現低轉速大扭矩。
e、排氣系統
改進排氣歧管設計，在渦輪增壓器前加裝排溫傳感器，通過EMS進行高排溫保護，控制排氣溫度，故障率大幅降低，提高可靠性。
（3）電控系統無縫嵌入，燃氣動力完美釋放；
燃氣電控系統采用的是公司戰略合作伙伴美國Omnitek公司專有系統。經聯合研發與調試，采取先進的電子控制策略，最終實現電控系統與所有零部件的最佳匹配。
a、閉環控制
EMS系統采用德國博世寬譜五線氧傳感器，實現閉環控制。過量空氣系數（λ值）可以達到1.65（空燃比達到 26.6:1）。通過ECU的精確控制，λ值可精確保持在設定范圍內，實現真正意義的稀薄燃燒。
b、高能多次點火
高能點火技術，針對天然氣發動機的燃料理化特性，點火電壓可達 42000V，點火能量最高可達 80mJ，確保缸內可燃混合氣成功點燃，避免失火現象發生。
c、獨立點火線圈設計
每個氣缸對應一個點火線圈，即獨立點火線圈設計，使點火系統性能可靠，降低故障率。
d、專用銥金火花塞
中心電極為銥金，側電極為釔金，點火能量高，專為燃氣發動機設計的更冷型火花塞。
e、專用高壓點火線
專為燃氣發動機設計，內置電容，具有反充電功能，提高點火能量。
（4）突破性的標定策略；
標定策略即目標標定和自標定，其突破傳統發動機控制系統標定方法，更多的工作交給計算機。
（5）針對性的機車匹配方案。
通過對機車使用情況的統計分析和數據計算，優化發動機的萬有特性曲線，有針對的進行數據匹配。
三、性能測試與裝機測試表現
公司再制造升級的天然氣（LNG）發動機，經大連實驗室嚴格檢測，以及實際裝機路試，主要性能指標表現出色，較好的解決了上述天然氣發動機的問題。主要指標特點表現為以下四個方面：
1、環保性好
產品出廠可滿足歐州Ⅲ號排放，加裝后處理系統可滿足歐洲Ⅴ號排放，即將完成歐洲Ⅵ號排放測試。在尾氣排放方面可減少綜合污染物排放85%以上，其中PM2.5減少97%以上，且無鉛、苯等致癌物質以及硫化物的排放。
2、經濟節省
空燃比可達到26.6:1，λ=1.65以上，實現了真正意義上的稀薄燃燒，1L柴油=1NM天然氣，燃料成本可節約40%以上。
CP10NG360E3D天然氣發動機外特性測試數據
3、動力強勁
在空燃比稀薄狀況下，確�；旌蠚馊紵尫拍芰坎蛔�。根據不同的轉速及工況下點火提前角ECU自主控制多次點火，并始終保持混合氣最佳的有效容積率，保證燃氣充分燃燒和能量充分發揮，使動力不低于原內燃機，且有提升。
CP10NG380E3U LNG發動機外特性曲線圖
4、可靠性高
發動機渦輪增壓器前測試排溫與原內燃機近同，除正常保養易耗件外，故障率大幅度降低。
CP12NG420E3D與市場主流機型排溫對比
5、裝機案例表現
四、結束語
面對能源危機，面對環境污染，內燃機節能減排刻不容緩。柴發動力始終以“改善人類呼吸環境”為己任，誠摯攜手業內同行，為改善能源結構平衡，為生態文明建設做出一點貢獻，為我們賴以生存的星球、為子孫后代留下碧水藍天。