重型柴油機(jī)的技術(shù)優(yōu)勢及發(fā)展方向

1、重型柴油機(jī)的重型柴油機(jī)的技術(shù)優(yōu)勢及發(fā)展方向技術(shù)優(yōu)勢及發(fā)展方向?yàn)H柴動力股份有限公司副總裁濰柴動力股份有限公司副總裁 佟德輝佟德輝2012.5.23. 重慶重慶內(nèi)容提要一、重型柴油機(jī)技術(shù)優(yōu)勢一、重型柴油機(jī)技術(shù)優(yōu)勢二、柴油機(jī)未來發(fā)展方向二、柴油機(jī)未來發(fā)展方向三、濰柴技術(shù)特色三、濰柴技術(shù)特色一、重型柴油機(jī)技術(shù)優(yōu)勢一、重型柴油機(jī)技術(shù)優(yōu)勢二、柴油機(jī)未來發(fā)展方向二、柴油機(jī)未來發(fā)展方向三、濰柴技術(shù)特色三、濰柴技術(shù)特色內(nèi)容提要重型商用車動力重型商用車可能采用如下動力驅(qū)動重型商用車可能采用如下動力驅(qū)動l 柴油機(jī)l 氣體機(jī)l 生物燃料發(fā)動機(jī)l 混合動力l 純電動其它動力作為重型商用車動力的不足l 氣體機(jī) 與柴油機(jī)相

2、比，功率密度小 天然氣能量密度小，儲能裝備自重大 我國天然氣產(chǎn)地分布不均衡，加氣網(wǎng)點(diǎn)不普及 存儲量大；在某些國家，價格便宜l 生物燃料及其它代用燃料 來源有限，不足以替代柴油l 混合動力（目前劣勢） 在車輛條件下，大功率電池及電能轉(zhuǎn)換技術(shù)尚未掌握l 純電動汽車 在車輛條件下，大功率電池及電能轉(zhuǎn)換技術(shù)尚未掌握 充電的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)尚需時日一、重型柴油機(jī)技術(shù)優(yōu)勢一、重型柴油機(jī)技術(shù)優(yōu)勢二、柴油機(jī)未來發(fā)展方向二、柴油機(jī)未來發(fā)展方向三、濰柴技術(shù)特色三、濰柴技術(shù)特色內(nèi)容提要2021-10-167l 制造：先進(jìn)技術(shù)與制造成本的矛盾制造：先進(jìn)技術(shù)與制造成本的矛盾l 運(yùn)行：排放和燃油耗的矛盾運(yùn)行：排放和燃油耗的矛

3、盾 附件保障和燃油耗的矛盾附件保障和燃油耗的矛盾 在排放、油耗和可靠性的狹縫中求發(fā)展在排放、油耗和可靠性的狹縫中求發(fā)展內(nèi)燃機(jī)工業(yè)所面臨的挑戰(zhàn)發(fā)展趨勢-動力性l 法規(guī)規(guī)定最大列車總重法規(guī)規(guī)定最大列車總重49Tl 平原地區(qū)高速公路最大坡度平原地區(qū)高速公路最大坡度3%l 80 km/h上上3%坡需功率配置坡需功率配置9 kW/T 中國未來重卡動力發(fā)展的需求中國未來重卡動力發(fā)展的需求450 kW發(fā)展趨勢-可靠性l 增大排量，減小強(qiáng)化程度l 降低轉(zhuǎn)速，減小磨損和摩擦損失l 采用更高性能材料（如機(jī)體、缸蓋CGI材料）l 保證關(guān)鍵部位的適時冷卻10國5國4 國3國6發(fā)展趨勢-排放法規(guī)的加嚴(yán)11國國5國國4達(dá)

4、到歐6排放所需的技術(shù)措施歐歐6國國3發(fā)展趨勢-經(jīng)濟(jì)性 減少燃油消耗減少燃油消耗和降低降低CO2CO2排放排放是柴油機(jī)技術(shù)發(fā)展的永恒主題。內(nèi)燃機(jī)的理論最高能量轉(zhuǎn)換效率第 13頁 The engine lose 20-25% of the fuel energy due to the irreversibility of the unrestrained (non-equilibrium) combustion. 第 14頁 典型柴油機(jī)的能量分配FuelCombustion lossHeat TransferExhaustGas Exchange lossFrictionBMEPB F G Ex

5、Ht CAccessoryBrake Power41.7%Fuel Energy100%Indicated Power 48.5%Exhaust22.3%Heat Transfer 29.2%Gas Exchange2.8%Friction2.1%Accessory1.9%Typical Diesel Engine-Highway Cruise Condition第 15頁活塞式發(fā)動機(jī)的可能最大有效熱效率（BTE）If not, with our current engine architecture,generally speaking, it is around 60%.內(nèi)燃機(jī)的有效熱效率

6、能達(dá)到內(nèi)燃機(jī)的有效熱效率能達(dá)到85%?Yes, if1. Control our combustion reaction closer to equilibrium2. Non slider-crank architecture 3. Cycle compounding 4. OthersHow to get there?第 16頁 TechnologiesCombustionHigh CR, Fully Expanded Cycles, Advanced combustion modes, Combustion in-loop ControlFuel SystemHigh injection

7、 pressure and precise injection controlTurboImproved Turbocharger EfficienciesIncreased Map Width and Thermal/Mech LimitsTurbocompoundElectrically assisted turboAftertreatmentIncrease NOx Reduction Efficiency (95% Cycle Average)Reduce dP through after-treatment SystemsBase EngineReduce Engine SpeedF

8、riction and Parasitic ReductionsThermal Management for A/T PerformanceEngine Block and Head Weight ReductionIncreased Cylinder Pressure CapabilityVariable Valve ActuationCylinder Deactivation / Displacement on DemandWaste HeatRecoveryOrganic Rankine Cycle實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)60%的有效熱效率（的有效熱效率（BTE）的能量分配）的能量分配第 17頁 Fro

9、m Wayne Eckerles 2011 SAE paper 北京燃油價格的發(fā)展目前93#汽油：8.33元/升，0#柴油：8.31元/升，按平均漲幅到2020年13元/升目前93#汽油：8.33元/升，0#柴油：8.31元/升，按平均漲幅，到2020年13元/升2020年年未來降低油耗和CO2排放的有效措施l 提高發(fā)動機(jī)機(jī)械效率提高發(fā)動機(jī)機(jī)械效率l 減小排量減小排量 + 混合動力混合動力l 余熱和廢氣能量余熱和廢氣能量l 減小摩擦副損失減小摩擦副損失l 減小附件損耗，應(yīng)用可變附件減小附件損耗，應(yīng)用可變附件l 優(yōu)化進(jìn)氣系統(tǒng)（包括增壓器和優(yōu)化進(jìn)氣系統(tǒng)（包括增壓器和EGR）l 優(yōu)化排氣系統(tǒng)優(yōu)化排氣

10、系統(tǒng) 節(jié)油潛力在節(jié)油潛力在10%以上以上增加成本增加成本2萬元萬元提高發(fā)動機(jī)機(jī)械效率l 提高部分負(fù)荷的機(jī)械效率提高部分負(fù)荷的機(jī)械效率l 制動能量的回收制動能量的回收節(jié)油潛力在節(jié)油潛力在8%左右左右增加成本增加成本30萬元萬元減小排量+混合動力l 動力渦輪動力渦輪l 郎肯循環(huán)郎肯循環(huán)l 熱電發(fā)電熱電發(fā)電節(jié)油潛力在節(jié)油潛力在5%左右左右增加成本增加成本20萬元萬元余熱和廢氣能量利用一、重型柴油機(jī)技術(shù)優(yōu)勢一、重型柴油機(jī)技術(shù)優(yōu)勢二、柴油機(jī)未來發(fā)展方向二、柴油機(jī)未來發(fā)展方向三、濰柴技術(shù)特色三、濰柴技術(shù)特色內(nèi)容提要 濰柴集團(tuán)濰柴集團(tuán) 揚(yáng)揚(yáng) 柴柴 漢漢 德德 株株 齒齒 法士特法士特 發(fā)動機(jī)發(fā)動機(jī)（優(yōu)質(zhì)）（優(yōu)質(zhì)）變速箱變速箱（優(yōu)質(zhì)）（優(yōu)質(zhì)）車橋車橋（優(yōu)質(zhì)）（優(yōu)質(zhì)）+動力總成動力總成 濰柴集團(tuán)優(yōu)勢-動力總成資源動力總成協(xié)同優(yōu)化 以牽引車為例，濰柴從以下方面通過匹配優(yōu)化降低油耗 發(fā)動機(jī)自身MAP標(biāo)定，降低原始油耗 動力總成優(yōu)化，匹配變速箱和小速比后橋，使發(fā)動機(jī)在經(jīng)濟(jì)油耗區(qū)運(yùn)行 對整車廠提出優(yōu)化建議，減少整車附件功率損失動力總成優(yōu)化效果對比動力總成優(yōu)化效果對比節(jié)油率節(jié)油率燃油價和重型車節(jié)油經(jīng)濟(jì)性2012年2020年油價達(dá)到油價達(dá)到22