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伴随着油价快速回涨，大家又将目光重新锁定在了更为节能的天然气重卡上，2017年第一季度，天然气重卡共销售了9353辆，同比增长超过450%，这样的成绩让很多卡车企业纷纷看好该市场今年的表现。然而，如今的天然气重卡技术和两年之前并没有太大变化，天然气发动机不如柴油机有劲儿的问题依然存在，这不禁让小编产生了疑问：在油气差价并不明显的当下，而且是高效率、大马力卡车驰骋的年代，天然气重卡真的会受到用户青睐么？
其实大家有所不知，天然气重卡早已有技术能够克服动力差这一劣势，只是随着天然气重卡市场的下滑，该技术被主机厂雪藏了。这一技术就是缸内高压直喷系统HPDI，它到底如何让天然气发动机的动力性媲美柴油机，来，我们一同来认识下它的作用。
传统天然气发动机动力性差
近年来我国能源危机凸显，而天然气拥有着清洁、储量大、价格便宜等多方面优势，天然气发动机技术逐渐走进人们的视线。随着天然气市场不断被开发，我国已经在天然气发动机领域取得了相当丰硕的成果。例如，国内知名的潍柴、玉柴、锡柴等主机厂先后推出了天然气发动机，不仅被广泛应用在陕汽、一汽解放等天然气卡车上，大批的公交车上也换上了天然气这一清洁能源。
别看天然气发动机和柴油机在外观上没有太大的不同，但按工作原理来讲，它更像是汽油机。众所周知，柴油机点火是采用压燃式，而天然气机却和与汽油机一样采用点燃方式。这是因为原柴油机拥有着17:1的压缩比，如此高的压缩比对天然气发动机来说非常不利，要知道天然气的抗暴指标辛烷值为130，当压缩比超过14时，燃烧极易产生爆燃，增加了发动机工作的不稳定性。所以，天然气机将柴油机原缸盖的喷油器孔改为了火花塞孔，与之增加的还有点火模块、火花塞、正时系统的等组成的点火系统。
国内首台HPDI天然气发动机
从其结构的变化上我们可以知道，天然气发动机取消了柴油机上高压喷射系统，而这正是很多驾驶过天然气车辆的司机反映，和柴油机相比，天然气发动机的加速性较差的根本原因所在。
天然气发动机的燃料供给系统采用的是混合器式，即燃料吸入预混合室，均质预混合后再喷入缸内进行点燃，属于“量调节”；柴油机采用高压直喷技术，是通过控制燃油量的“质调节”。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。2种不同的喷射方式带来的不仅是发动机动力上的差距，在经济性方面也存在着一定不足(这里指的不能充分燃烧)，因为混合式喷射的方式也让一些燃料无法充分燃烧，导致燃料消耗较大。
HPDI让天然气机和柴油机一样完美
缸内高压直喷（HPDI）系统顾名思义，就是依靠高压来迫使燃料进入已经充满空气的燃烧室，但是它取消了火花塞这一部件，其点火方式与柴油机的燃油喷系统一样。
HPDI原理图
可是没有火花塞怎么点火呢？它的工作原理是在发动机压缩冲程完成时，活塞达到上止点前，将5%的柴油首先喷入气缸内作为“液体火花塞”，柴油与缸内的高压高温空气混合后迅速燃烧，然后迅速将另外95%的天然气以30MPa的压力喷入火焰中，此时喷入的天然气以分层稀薄燃烧为主，氧含量充足，燃烧速度加快；同时，通过混合器“质调节”的方式能够适应发动机负荷的变化，可以大大改善传统天然气发动机的在中低负荷时性能不良的情况。
HPDI技术有2大关键技术，其一便是它那独特的高压共轨喷嘴技术，可独立喷射燃油和天然气，如此一来，既取消掉了天然气发动机的预混合室，也避免了天然气高压产生爆震的风险。另一关键技术便是缸内直喷发动机控制单元(ECU)，该系统可不是简单的控制天然气喷射量就足以了，要知道发动机在低负荷和高负荷下天然气的喷射量也是不同的，而且气体的喷射定时对天然气发动机的燃烧速率和排放都有很大影响，缩短喷射时刻与点火时刻可以明显缩短燃烧期。所以ECU不仅要准确判断喷气时刻，更要精准控制喷气时长。
其实早在2012年，潍柴联合西港已经推出了国内首台采用高压直喷技术的天然气发动机。当时为了检验实际运行中HPDI发动机的性能与燃油经济性，该款发动机还特地在山东省进行实地测试。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，百公里成本下降了约25%-34%；与普通气体机相比，成本节约了15%，并且动力性强劲，较高挡位爬坡也更加容易。
目前，该技术一直没有广泛应用在天然气重卡上，主要是受制于成本因素，一辆天然气重卡要比普通柴油车价格贵4~5万元，如果加入HPDI技术，这个价格恐怕还要高出许多。
在今年两会上，国家强调使用清洁能源车辆，这对天然气重卡来说绝对是一利好因素。但强调归强调，是小编希望国家在天然气重卡支持力度方面能做到和新能源车一样，大力推广高端、节能的清洁能源产品。只有用户在使用过程中充分感受到了天然气重卡经济实惠、可靠性高，且动力不比柴油车差，自然而然，会逐渐导向天然气重卡市场。
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