当代轻型载货车用柴油机发展趋势课件.ppt

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1、安徽全柴动力股份有限公司2014-07-19,当代轻型载货车用柴油机发展趋势,目 录,二、轻型载货车用柴油机技术发展,三、技术发展存在问题,一、轻型载货车用柴油机排放法规,四、营销体系与服务体系变化,五、企业概况,一、轻型载货车用柴油机排放法规,排放法规,我国从2000年开始执行车用柴油机排放标准，截止今年已执行到国四阶段，2018年全国范围实施国V排放标准。,柴油车单车排放量下降趋势,北京地方环保将走在全国前列京环发【2014】67号-关于重型车排放控制有关规定的通知，要求2014年底前，新增重型柴油车全部实施机动车第五阶段排放标准，其中市行政区内使用的重型柴油车建议安装DPF，采用其他技术

2、路线发动机，WHTC颗粒数（PN）小于6X10（12）；2014年底前，低速货车执行与轻型货车同等标准，即施行国IV标准（N1类）；2014年底，北京市交通委示范100辆第六阶段排放标准的公交车；2015年，轻型柴油车执行国V排放标准（N1类） ，办理长期进京证的外埠轻型柴油车辆，必须达到第四阶段及以上排放标准；2016年力争实施第六阶段机动车排放标准，基本与欧洲同步。,排放法规,一、轻型载货车用柴油机排放法规,车用柴油机技术路线,一、轻型载货车用柴油机技术发展,随着国家排放法规的日益严格，国内各柴油机企业根据自身特点对上述诸多柴油机新技术均开展了一定的研究开发，并不同程度地获得了应用，推动我

3、国车用柴油机产品从传统技术向现代先进技术过渡。 从国二到国三是一次跳跃式发展，由机械控制系统转为电子控制系统。 国内轻型柴油机国技术路线为电控燃油系统+EGR技术。 燃油系统：主要以高压共轨技术、电控单体泵技术、电控VE泵技术为主。,共轨,单体泵,VE泵,国三技术路线,二、轻型载货车用柴油机技术发展,采用电控高压共轨技术 提高燃油喷油喷射压力，通过对燃油喷射的灵活控制，改善燃烧、降低废气中的颗粒物排放。 电控单体泵技术 燃油喷射由各自的独立喷射单元来完成。控制喷油正时和喷油量，从而达到提升柴油机排放性能的目的。 电控VE泵 通过转速和油门位置信号，调整喷油正时从而达到排放控制目的。, EGR技

4、术 废气再循环装置（EGR）是将排气的一部分返回进气系统，减缓燃烧速率、降低燃烧最高温度从而抑制NOx生成的装置。 为了将更大量的废气回流到进气系统中，我公司采用了高性能的EGR冷却器来冷却废气，使得混合后的进气温度和燃烧温度进一步降低，再通过标定推迟喷油正时，并适当增加EGR率，大幅降低NOx，使4A/4B发动机达到欧IV排放工程目标,二、轻型载货车用柴油机技术发展,国三技术路线,三种技术路线的对比,二、轻型载货车用柴油机技术发展,国三技术路线,国4产品的开发基本上采用两种技术方案：一是SCR技术通过优化缸内燃烧过程尽量控制颗粒产生，再机外后处理采用尿素溶液对氮氧化物进行选择性催化还原；另一

5、是EGR+DPF技术，通过废气再循环在机内抑制氮氧化物的产生，再机外后处理采用颗粒捕集器减少颗粒排放。由于SCR体积较大需要占据较大的整车布置空间，而且成本较高，目前国内重型柴油车采用此路线较普遍。 出于对后处理成本、开发标定难易程度以及整车布置空间考虑，我国轻型柴油机更侧重于EGR+DOC+POC路线，来满足国四排放标准。 燃油系统选择高压共轨或者电控单体泵均能满足法规要求，但共轨燃油系统排放一致性更容易控制。 N1类（3.5T)轻卡以及皮卡柴油机，采用VP泵（全电控VE泵）+EGR+DOC/双DOC的技术路线，满足整车国四排放要求。,国四技术路线,二、轻型载货车用柴油机技术发展,DOC+P

6、OC后处理器工作原理:,DOC的主要作用：DOC是一种氧化型催化转化器，能够通过氧化作用净化柴油发动机尾气排放中的CO/HC和颗粒物中的SOF部分。氧化NO生成NO2，用于POC的碳处理。POC主要作用：POC是一种部分流式（直通式）圆形蜂窝状的陶瓷载体颗粒捕集器。柴油发动机排放尾气流经POC时，一部分发动机排气直接进入开放的孔道并排入大气, 而另一部分排气进入后端封闭的通道中, 这样这部分排气中的颗粒物被POC捕获收集在壁上, 从而达到降低柴油尾气颗粒物排放的要求。POC(颗粒氧化催化转化器)主要通过催化氧化方式降低废气中颗粒的含量。这种后处理装置与DPF和SCR相比,产品体积最小,而且不需

7、要消耗额外燃油进行再生。,二、轻型载货车用柴油机技术发展,国四技术路线,全柴全系列国四产品表,匹配的整车厂家,二、轻型载货车用柴油机技术发展,国五技术路线,N2类（总质量3.5T）国V技术路线有两种： 第一种后处理技术为EGR+DOC+DPF； 第二种后处理技术为DOC+SCR。N2类京V技术路线由于北京环保对颗粒数（PN）的严格要求，详见京环发【2014】67号，两种： 第一种后处理技术为EGR+DOC+DPF； 第二种后处理技术为DOC+SCR+DPF。N1类国V技术路线 N1类整车由于排放标准GB 18352.5-2013 轻型汽车污染物排放限值及测量方法增加了PN（颗粒物数量）要求，所

8、以必须采用EGR+DOC+DPF技术路线。,二、轻型载货车用柴油机技术发展,DPF工作原理：DPF又称微粒捕集器，即采用过滤材料对排气进行过滤捕集，是一种物理性的降低排气颗粒方法，过滤效率可达90%以上，颗粒会积存在过滤器内，导致发动机背压升高，当压力损失达到一定值，需要进行燃烧除去颗粒物以达到再生捕集器目的。,SCR工作原理:SCR又叫选择性催化还原，SCR转化器的催化作用具有很强的选择性，氮氧化物的还原反应被加速。,二、轻型载货车用柴油机技术发展,国五技术路线,国V两种技术路线对比,二、轻型载货车用柴油机技术发展,国五技术路线,国六技术路线,颗粒个数限值的新要求导致壁流式DPF成为满足欧六

9、要求的必需装置NOx下降幅度又要求EGR和SCR技术的采用因此EGR+SCR +DPF是达到欧6阶段排放要求的主流技术（部分N1类轻型发动机采用EGR+DOC+DPF能够满足排放要求）,N2类ESC/ETC排放限值,N2类WHSC/WHTC欧六排放限值,二、轻型载货车用柴油机技术发展,采用技术：冷却EGRVGT增压器空空中冷电子节气门DOC+DPF压差传感器排温传感器NOx传感器尿素喷射泵尿素箱尿素混合器,国六技术路线,二、轻型载货车用柴油机技术发展,三、技术发展存在问题,1、油品问题： 目前，国内多数城市尚未实现国四油的供应，柴油品质差、柴油标准的制修订严重滞后于汽车工业发展的需要，对柴油机

10、技术的发展以及各种新技术、 改善柴油机排放措施的应用造成障碍，也是排放标准推迟的主要原因。（但新一届政府大力推行的一系列政策，油品质量已得到较大改观）2、关键零部件问题 目前国4核心零部件主要是国外企业在国内设立独资公司的国外零部件供应商，很少有合资企业，之所以采用独资方式，是因为这种投资方式可以保证技术的长期垄断性，可以为其带来超额的垄断利润。 国内供应商的技术和产品并不成熟，产品性能尚有待于完善，而且自主品牌的某些产品尚在实验室阶段，距离商品化还有一定的时间和很长的路要走，国内主要柴油机产品的国IV技术路线基本还是采用国外背景的核心零部件供应商。3、成本与价格问题 目前国内轻型柴油机的主要

11、使用人群还是个体经商户、农民等，其主要还是作为谋生的手段或工具来用，主要考虑其功能性的需求，对产品价格和使用成本敏感，在国产品核心零部件国产化率不高，成本大幅上涨、后期使用和维修成本过高的背景下，国4及更高标准产品在此类人群中推广存在难度。,4、发动机标定技术： 目前，满足柴油机国V及更高排放要求的后处理路线为DPF和SCR两种技术路线，国内柴油机企业大部分没有完全掌握国V的标定技术，而如果同燃油系统来合作开发，开发费用都在千万元以上，因此先进的标定技术（尤其是DPF主动再生技术）也是制约现阶段国内柴油机制造企业技术发展升级的一道屏障。,三、技术发展存在问题,三、技术发展存在问题,5、发动机结

12、构 国V以上发动机强化程度非常高，通常升功率能达到45KW/L左右，因此也要求发动机结构设计采用更先进的技术（如下）。然而目前国内企业的先进发动机主要技术来源有如下几种，要么直接引进先进发动机的生产许可，要么花费高昂费用请AVL、FEV技术咨询公司进行开发，要么测绘国外发动机进行逆向设计。因此缺乏先进发动机结构设计能力，也是技术发展存在的问题。 高强度、低变形量的发动机本体结构； 高流量系数，低涡流比的四气门缸盖； 减小气门传动机构往复运动质量的双顶置凸轮轴设计； 消除气门间隙的滚子摇臂，液压挺住； 传动机构更为紧凑的链传动和带传动设计,四、营销体系与服务体系变化,1、高端轻卡发动机是市场发展

13、趋势 随着国家政策法规要求轻型柴油机实现达标排放，用户要求其要有良好的经济性、动力性和舒适性，催生了中高端轻柴这两年的快速发展，从目前来看此类产品主要为江铃、庆铃、福田、南汽等自产自销发动机。 中高端发动机产品研发周期长、生产资金投入大、生产成本高，但产品毛利也高，符合经济社会发展的方向，是轻型柴油机行业发展到一定阶段的必然趋势。2、竞争格局形成 轻型柴油机市场的竞争格局基本形成，一是具有欧系和日系血统的整车企业自产的发动机，如江铃、庆铃、南京依维柯、东风朝柴等；二则是中外合资企业，如大柴、福田康明斯等，第三是本土自主品牌企业，包括全柴、玉柴、锡柴、云内、莱动和扬柴等。从产销量上看，主要以本土

14、自主品牌发动机为主。 这几年，国内卡车市场正处于成长期，市场竞争激烈，主流企业对于动力配套的认识也进入一个新阶段，越来越重视动力体系的建设，对高端发动机做了细致的战略规划，比如福田汽车、江淮汽车等。对于产销规模不是很大，自建发动机项目无法达到规模经济的汽车企业而言，很长一段时间将仍需要外购动力系统。这就要求独立发展的轻型柴油机企业，必须加快产品结构的再调整，以获得新的发展机会和空间。,四、营销体系与服务体系变化,3、柴油机由过去的纯机械系统，发展为机电一体化，智能化。 售后服务也由过去的“扳手+螺丝刀”模式变为现在的故障诊断仪、数字万用表以及工具箱的模式。 对服务人员的要求也大幅度提高，能看懂

15、电器原理图、熟悉电控系统控制原理、了解后处理系统已成为服务人员的基本技能。,四、营销体系与服务体系变化,4.、严格按照故障诊断程序来进行故障诊断，杜绝误诊断，误操作。,五、企业概况,全柴集团是全椒县属国有企业，成立于1949年1970年进入单缸柴油机行业1998年全柴动力成功上市2001年成功实现多缸柴油机产业的结构调整形成了以柴油机发动机产业为主，高品质铸造、汽车零部件、塑料管材等共同发展的多元化产业结构,中国机械500强企业国家火炬计划重点高新技术企业中国内燃机行业排头兵企业安徽省百强企业 安徽省优秀高新技术企业安徽省创新型企业安徽省省级企业技术中心,五、企业概况,在产品开发过程中，全柴通

16、过对外合作、技术引进、自主开发等，广泛采用包括现代柴油机分析技术，性能预测技术，噪音、功率检测技术等。,概念设计,五、企业概况,燃烧开发,试验分析技术,仿真计算,研发成果,国家级科技计划5项,地方科技计划5项,五、企业概况,研发成果,公司拥有专利125件，发明专利3件，有17件发明专利进入实审状态。,五、企业概况,参与制定的国家和行业标准6项,研发成果,五、企业概况,根据中国汽车工业协会统计，全柴2013年产销发动机47万多台，位居国内四缸发动机企业产销第一位。,五、企业概况,产量从2001年的1.6万台迅速增长到目前的40多万台，部分产品的市场占有率超过全国的50%。在2009年金融危机期间，全柴多缸柴油机销售同比逆势增长了76%。,柴油机产量及增长率图,参与制定的国家和行业标准6项,研发成果,五、企业概况,小结 从国标准的实施条件看，尽管国四油品、尿素供应不到位；尽管配套设施不健全还困扰生产企业和用户；尽管政府监管还存在漏洞，可能导致市场竞争不公平；尽管国四标准的升级会带来成本的大幅上升；尽管服务商的能力建设还不能满足客户的要求。 汽车国标准的实施作为行业发展、科学技术发展和社会进步的必然趋势，势在必行。,谢谢！,安徽全柴动力股份有限公司,