取代柴油的油气混动？HPDI是什么鬼？

今年上半年，仅1月-5月全国燃气车的销量就已经达到了7.02万辆，创下近五年来历年同期最高纪录，而到今年六月，天然气牵引车销售更是达到了12382辆，首超柴油车。而在这背后，是油价持续上涨的背景下，车队、个人通过降低运营成本来保障自己收入的事实。按这样的势头，燃气车辆很可能持续走高，而燃气发动机技术也逐渐愈发受人关注。

文｜袁圣

图｜卡车之家

油价上涨 燃气车爆火

截至8月中旬，今年的油价已迎来了7次上涨，在此情况下相对价格较低的天然气受到了更多卡友青睐。而无论是在卡友的交谈中还是在媒体的报道中“同样的发动机，天然气（LNG/CNG）没有柴油动力强”的说法也是普遍存在的。

甚至在有些媒体的报道中，直接写到了：“天然气发动机 喷射系统没有较高的压缩比，加之天然气本身燃烧速度就慢，导致天然气难以瞬间释放能量。”而这句话，也从某些角度上来解释了为什么天然气发动机动力没有柴油强的原因。

抛开燃料本身的热值原因不说，影响燃气机动力的首要原因就是压缩比，在参考网发布的一篇来源于《内燃机与配件》杂志的一篇技术文献《高压直喷天然气发动机技术简介》中显示，柴油机的压缩比能够达到17左右。也就是说，柴油机缸内活塞下行运动到尽头与上行运动到尽头的两种情况下，其容积相差了17倍。而天然气发动机的压缩比，则一般只能做到12以下。

根据百度百科记载：“当密闭容器中的气体受到压缩时，压力是随着温度的升高而升高。若发动机的压缩比较高，压缩时所产生的汽缸压力与温度相对地提高，混合气中的汽油分子和空气结合的更加充分，油气颗粒能更加细密。又因为涡流、紊流和高压缩比所导致的良好密封效果，使得在下一刻运动中，火花塞在点火的一瞬间便能使混合气完成燃烧，释放出最大的爆发能量，成为发动机的动力输出。”

虽然百度百科是用汽油机举例的，但柴油机和燃气机也类似，高压缩比带来的高温、高压和更充分的混合，能让燃料在更短的时间内更充分的燃烧，减少热量通过发动机外壳传递出去造成的损失，所以理论上压缩比越高的发动机，动力也就越强。燃气机的压缩比更低，其动力自然也就没有柴油机好了。

与此同时，前面咱们同样提到了，有媒体报道称：“天然气本身燃烧速度就慢”，这也是一个很关键的因素。在马自达的“汽油压燃（SPCCI）”技术中有过一个解释，为什么汽油也要用压燃？因为传统汽油在点燃后，如果你将整个燃烧过程慢放，你将会看到一个火化逐渐蔓延的过程，这个过程有点像你在一杯清水中滴入一滴墨水，墨水逐渐扩散的过程。

而压燃，则是所有的油气混合物一起同时燃烧。这二者的区别有点像是拔河比赛大家轮流用力和一起用力的区别。了解完这些，咱们就有了相关的基础知识储备，这时候咱们再来聊HPDI就比较容易了解了。

HPDI是什么鬼？

其实HPDI技术并不是什么新鲜产物，早在2019年11月11日，我们就曾聊到过装载SPDI发动机的陕汽德龙X3000车型。而在最近的374批次工信部公告中，我们看到了全新的潍柴HPDI发动机被搭载到了汕德卡车型上，这款发动机符合国六二阶段排放标准。而这两款车的核心，都在于来自潍柴的HPDI双燃料发动机。

根据卡车之家百科记载：“HPDI发动机保持了与原柴油机相同的功率和扭矩（WP12HPDI蓝擎发动机的额定功率为480hp/2100rpm,最大扭矩为1970N.m/1200-1500rpm），其动力性与柴油机完全相同，比火花塞点燃式燃气发动机功率和扭矩提高20%。”

而它的工作模式也很好理解，基本上就是在压缩上止点前用5%的柴油喷入气缸引燃，95%的天然气以300bar的压力喷入到火焰中成为主燃料燃烧做功。而它在保障动力的同时，还能做到颗粒物质排放降低70%，CO2降低约20%，可以说还是比较强悍的了。

从上面的图中我们不难发现，在这款发动机的工作原理中，柴油似乎扮演的是一个“液体火花塞”的角色。而在这里面，因为柴油是相较于燃气更早预先喷射进去的，所以当天然气加压喷到缸内的时候，其实柴油理论上已经开始燃烧了。这时候，压缩比的问题就得到了一个比较好的解决，使燃气也能用上一个高压缩比来保障动力了。

与此同时，高压喷射进入缸内的天然气，能够被缸内正在燃烧的柴油快速引燃，进一步强化燃烧速度，使力量能够在短时间内尽可能的集中爆发出来，这也成为了其动力的保障。进一步来看，在保障动力的同时，享受天然气带来的低成本也就不是什么难事了。

当然，这种双燃料发动机也并不是完美的，它相较于传统点燃的燃气车，要增加油箱、油压散热器（燃气加压部分使用）、尿素罐等等。

●  编后语：

单从技术角度来看，这种动力形式让我想起了之前咱们聊过的氨柴、氢柴发动机，其一样是将柴油当做了引燃物，而这或许也将会在用车成本更高、环保要求更严格的时候为我们带来一种新的选择。那么你对这种发动机有何看法呢？欢迎在下方留言讨论。