發(fā)動機研發(fā)可研報告

1、2.5l國v柴油發(fā)動機研發(fā)項目可行性報告及經(jīng)費概算二一年六月目 錄一、項目可行性報告（一）立項的背景和意義（二）國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢（三）項目主要研究開發(fā)內(nèi)容、技術(shù)關(guān)鍵及主要創(chuàng)新點（四）項目預期目標（五）項目實施方案、技術(shù)路線、組織方式與課題分解（六）計劃進度安排（七）現(xiàn)有工作基礎(chǔ)和條件二、經(jīng)費概算（一）經(jīng)費概算列表（二）經(jīng)費概算說明2.5l國v柴油發(fā)動機的研發(fā)一、項目可行性報告（一）立項的背景和意義1項目的背景伴隨汽車產(chǎn)銷量快速增長而來的是大氣污染和石油消耗。目前，中國已成為僅次于美國和日本的第三大石油進口國。而汽車的石油消耗又占了中國石油年消耗量的50%。無疑，先進的發(fā)動機技術(shù)在汽車節(jié)

2、能、環(huán)保技術(shù)開發(fā)中起著關(guān)鍵的決定性的作用。    自20世紀末期以來，汽車排放法規(guī)日益嚴格。與美國上世紀90年代中實施的聯(lián)邦排放法規(guī)相比，于2007年全面實施的新聯(lián)邦排放法規(guī)將要求汽車氮氧化物排放降低幅度高達95%，碳氫排放物降低幅度高達84%。而于此同時，與排放相關(guān)的系統(tǒng)及零部件耐久性要求達到12萬英里。2007年美國聯(lián)邦排放標準中第五分組碳氫排放極限約為歐排放極限的一半（由于測試循環(huán)的不一致，真正的排放要求比歐排放的一半還低）。我國的國v排放標準被環(huán)保部提上了議事日程，北京市目前已經(jīng)開始研究制定機動車"國v"排放標準和油品標準相關(guān)準備工作，2012年

3、前后，北京機動車排放標準將從 “國iv”升級為“國v”，其他地區(qū)也將逐步實施。目前國家已在制訂相關(guān)政策，將發(fā)展國v柴油機技術(shù)作為汽車能源戰(zhàn)略的重要組成部分，實現(xiàn)在相當長時間內(nèi)節(jié)能環(huán)保的目標。未來我國輕型商用車用柴油機將呈增長趨勢。   這越來越嚴格的排放法規(guī)和人們對節(jié)能認識的加深，使得高效率、低排放車用發(fā)動機技術(shù)的開發(fā)受到高度的重視，從而促使傳統(tǒng)的內(nèi)燃機技術(shù)不斷創(chuàng)新。由于各國國情的不同，在環(huán)境保護及節(jié)能方面所側(cè)重的技術(shù)也有所區(qū)別。日本出于國土資源的因素，微型車輛、經(jīng)濟型車的比例較高，小排量發(fā)動機就既能滿足節(jié)能環(huán)保的要求，又能給這類車提供足夠的驅(qū)動力；而在歐洲，由于柴油便宜，

4、熱效率遠高于汽油機，使消費者容易接受柴油機驅(qū)動的汽車要比汽油機驅(qū)動的同類汽車貴10002000美元的事實。另外，柴油機的低速扭矩遠勝于汽油機，這也使偏愛汽車運動感的歐洲人更將直噴柴油機視為高科技的代表。現(xiàn)在的西歐，超過95%的輕型商用車配置的是柴油機。我國柴油機到2013年我國輕型商用車每年將新增近600萬輛，柴油輕型商用車預計占15%以上，年產(chǎn)量將達到90萬臺，市場前景巨大。該項目研究應用融合了電控共軌、4氣門、冷卻egr、poc或dpf等高技術(shù)，必將有力推動國內(nèi)柴油機行業(yè)的技術(shù)進步，并將代表我國多缸小柴機行業(yè)的最高水平。同時排放達到國，大幅度減少向大氣排氣有害物，保護人體健康和生態(tài)環(huán)境，將

5、對工程機械領(lǐng)域排放要求的觀念產(chǎn)生了革命性的影響。因此該項目的開發(fā)符合國家法規(guī)，迎合國際潮流，順應全球環(huán)保發(fā)展趨勢的新一代柴油機產(chǎn)品，在這凈化空氣，保護環(huán)境，促進經(jīng)濟與環(huán)保的可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。（二）國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢美國、歐盟、日本都在20世紀80年代開始研究和控制柴油機的排放。其中以美國最為嚴格?，F(xiàn)基本處于各自的“第階段”， 2012年實施“第階段”。為實現(xiàn)排放達到“第階段”、 “第階段”水平，歐美等發(fā)達國家大都采用了增壓中冷、ecu、電控高壓共軌、egr、可變幾何截面渦輪增壓器（vgt）、排氣后處理等技術(shù)。因此，本項目研究應用的技術(shù)達到國際先進水平。高性能、低排放、低噪聲、模塊

6、化等是柴油機發(fā)展的方向，盡管世界各主要發(fā)動機公司開發(fā)的新一代柴油機各有特點，但大體反映了以下發(fā)展趨勢：（a） 采用新型直噴式柴油機的比例不斷提高。（b） 采用增壓中冷和多氣門技術(shù)，以提高升功率。柴油機內(nèi)能燃燒的燃油量取決于氣缸內(nèi)的充氣量，幾乎所有的先進的柴油機采用了增壓中冷技術(shù)；缸徑大于100 mm以上的車用柴油機均采用了四氣門結(jié)構(gòu)，缸徑小于100 mm的車用柴油機有采用了四氣門，也有保持二氣門。柴油機的升功率已達60 kw/l。（c） 應用電控泵噴嘴、電控單體泵、高壓共軌技術(shù)，優(yōu)化噴油規(guī)律。為滿足國、國的排放法規(guī)，噴油壓力在不斷提高，其噴油壓力已超過150mpa，甚至達到200 mpa，燃油

7、噴射量、噴射壓力、噴油定時實行精確控制。（d） 實現(xiàn)排氣再循環(huán)（egr）技術(shù)。實現(xiàn)排氣再循環(huán)降價了nox，但不利于燃油經(jīng)濟性，avl等公司實現(xiàn)了egr冷卻與控制技術(shù)，極大改善了綜合性能。（e） 優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計，減少磨擦與附件損失，提高機械效率。（三）項目主要研究開發(fā)內(nèi)容、技術(shù)關(guān)鍵及主要創(chuàng)新點1 項目的主要研究開發(fā)內(nèi)容本項目是與國際著名發(fā)動機研究公司合作，研究應用電控共軌、4氣門、冷卻egr、poc或dpf等高技術(shù)開發(fā)的一種新型共軌直噴式柴油機，各項性能達到國際先進水平，結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，并具有現(xiàn)代輕型商用車柴油動力裝置的所有技術(shù)特點。滿足了輕型商用車在排放、燃油耗和舒適性等方面的嚴格要求。 11

8、總體設(shè)計和各系統(tǒng)集成考慮到輕型商用車可為發(fā)動機提供的安裝空間有限，發(fā)動機的總體結(jié)構(gòu)必須十分緊湊。為減輕發(fā)動機重量，必須用現(xiàn)代設(shè)計方法減少材料堆積，同時盡量采用輕質(zhì)材料，如鋁合金和工程塑料。為滿足最大爆發(fā)壓力達到160bar，需要采用有限元限分析技術(shù)，確保結(jié)構(gòu)強度并滿足輕量化要求。為達到輕型商用車對燃油耗、排放、舒適性、低制造成本等各方面所提出的苛刻要求。總體方案具有以下特點；1）直列、直噴式柴油機；2）電控共軌噴油系統(tǒng)；3）電動廢氣再循環(huán)裝置；4）廢氣渦輪增壓及中冷；5）4氣門技術(shù)；6）后處理技術(shù)；各個技術(shù)需要集成和優(yōu)化才能達成目標，難度極大。12主要零部件及系統(tǒng)特點（1）氣道開發(fā)和缸蓋，機體

9、在概念設(shè)計階段，將用我公司的氣流試驗臺和試制的氣道芯盒開發(fā)兩個進氣道。在限定的氣缸蓋約束條件內(nèi)，將開發(fā)有代表性的進氣道來達到所要求的氣體流動性。將采取在氣道里面填充樹脂然后切開缸蓋取出氣道的樹脂模型。該樹脂氣道芯模型將進行掃描生成三維曲面，并最終用于生成氣缸蓋三維cad模型 （已有收縮的最終形狀）。同樣的方法將被用來開發(fā)排氣道并最終生成排氣道的三維cad模型（已有收縮的最終形狀）。根據(jù)發(fā)動機的最高爆并結(jié)合我公司的鑄造加工能力，確定缸蓋材料；根據(jù)熱負荷及整機水道布置，確定缸蓋的水流模式，尤其是排氣閥區(qū)域，和進排氣一起考慮缸蓋水套設(shè)計；推薦缸蓋的高度尺寸，及上端壁厚；回油孔及呼氣；缸蓋罩殼的設(shè)計，

10、包括油氣分離方案。由于缸蓋的更改，缸體也可能需要做相應的變更，例如潤滑油道，冷卻水道和缸蓋螺栓等。（2）曲軸 考慮到氣缸最大爆發(fā)壓力達160bar，為確保曲軸具有足夠的疲勞強度，曲軸材料采用42crmo，并采取圓角淬火強化措施，為減少摩擦功和降低nvh對其幾何尺寸經(jīng)計算后優(yōu)化。（3）連桿連桿用35 crmo材料鍛造而成，其大頭孔經(jīng)優(yōu)化設(shè)計，連桿小頭孔襯套采用鋁青銅，并有三個潤滑孔，優(yōu)化了支承活塞銷的機油供應，從而改善了連桿小頭襯套與活塞銷的表面承載狀況。由于該機的總體尺寸極其緊湊，連桿軸承和主軸承的尺寸也很小，要承受160bar的爆發(fā)壓力，軸承單位面積的載荷很高，而潤滑油膜厚度又很小，要求所使

11、用的軸瓦必須具有很高的疲勞強度和耐磨性。（4）活塞和活塞環(huán)活塞由高熱強度鋁合金制成，其第1道環(huán)槽鑄入鎳銅鉻耐蝕鑄鐵圈。在活塞設(shè)計中，將采用用冷卻油道和底部噴油冷卻兩種活塞設(shè)計方案，并對兩種活塞的實測溫度比較，選擇一種廉價而有效的活塞結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。第1道活塞環(huán)為對稱矩形桶面環(huán)，其上端面的內(nèi)倒角使環(huán)扭曲，可防止形成機油積碳。第2道活塞環(huán)為斜面環(huán)，其上端面同樣有內(nèi)倒角。第三道活塞環(huán)是斜切式刮油杯，內(nèi)襯螺旋形彈簧漲圈。在設(shè)計過程中，將對第2、第3道活塞環(huán)材料用鑄鐵和滲氮鋼進行比較，從而進行選擇。（5）機油耗減少機油消耗作為排放開發(fā)的重點內(nèi)容，通過精確的三維設(shè)計計算減小氣缸變形，結(jié)合磨擦副表面處理，保證

12、柴油機的機油耗控制在0.1g/kw。h內(nèi)。（6）直噴燃燒系統(tǒng)建模cfd（vectis）模型將用來在概念設(shè)計階段改善缸內(nèi)直噴燃燒系統(tǒng)布置。該cfd模型也將包括開發(fā)的進氣道。假定缸內(nèi)直噴噴油器的噴霧特性由燃油噴射系統(tǒng)的供應商提供。我公司將利用這些數(shù)據(jù)匹配用于缸內(nèi)cfd分析的噴霧模型。結(jié)合燃燒系統(tǒng)和噴油器模型評估發(fā)動機的油氣混合形成過程。一維性能仿真（wave）將建立包括氣門重疊、進氣沖程和壓縮沖程的發(fā)動機循環(huán)。部分循環(huán)包括氣門重疊、進氣、噴油器和壓縮將用cfd在3d模型中分析。 燃燒系統(tǒng)的性能將在原型機開發(fā)階段測量。在這個階段發(fā)動機燃燒系統(tǒng)特性將用圖表顯示并和目標測量值比較。這些數(shù)據(jù)也將用于將來改

13、善燃燒模型，如果需要的話也能用來解決任何需要關(guān)注的問題。（7）氣門傳動機構(gòu)氣門由滾輪搖臂驅(qū)動，并裝有起著氣門間隙補償作用的立式液壓挺柱。為了有效地抑制噪聲，機油道在氣缸蓋中的布置必須確保不會有氣泡進入液壓挺柱。發(fā)動機停機時，直立油道中可能形成氣泡。在機油泵開始供油后，氣泡經(jīng)凸輪軸承蓋中的凹槽被壓入凸輪軸中心內(nèi)腔。這樣，向液壓挺柱供油的縱向主油道便能保持無氣泡的狀態(tài)。（8）機油泵和機油冷卻器機油泵組合設(shè)在曲軸箱底座中。為了滿足活塞噴油冷卻所需增加的機油循環(huán)量，增大機油泵齒輪寬度，同時精確計算傳動比。機油冷卻器設(shè)有6片散熱片，保證在標定轉(zhuǎn)速和全負荷時可將機油溫度限制在125，水溫限制在100。（9

14、）冷卻水泵冷卻水泵的泵水能力根據(jù)汽缸蓋的需要來確定。由于采用了長行程設(shè)計，排氣門與噴油器在空間布置上十分緊湊，以致在排氣門鼻梁區(qū)已無法布置冷卻水孔，因此應相應提高水流速度。為提高泵水壓力，適當增大水泵葉輪直徑及傳動比。在標定轉(zhuǎn)速下，保證冷卻水流量達到1.25l/s。（10）廢氣渦輪增壓器 出于成本的原因和汽車上安裝空間的限制，將增壓器渦輪的外殼與排氣管組合成一個由球墨鑄鐵制成的整體鑄鐵。增壓技術(shù)已廣泛應用在柴油機上，但傳統(tǒng)的渦輪增壓器，在低速段的空氣流量不是很大，不利于柴油機的性能，因此，本項目將采用可變幾何截面渦輪增壓技術(shù)，具有動態(tài)控制功能的可變幾何截面渦輪增壓器（vgt）替代傳統(tǒng)的渦輪增壓

15、器，它是一種采用轉(zhuǎn)動噴嘴環(huán)葉片的角度，改變?nèi)~片間的喉部尺寸來實現(xiàn)不同的噴嘴出口總面積，是通過電控系統(tǒng)來實現(xiàn)的，電控單元采集發(fā)動機的轉(zhuǎn)速、油門位置、增壓壓力和進氣溫度等參數(shù)根據(jù)發(fā)動機不同的工況，對執(zhí)行器發(fā)出控控指令，調(diào)節(jié)噴嘴出口的面積，從而改變增壓器的轉(zhuǎn)速。當發(fā)動機低速運行時，減少噴嘴出口的面積，使增壓器的壓比增高，提高了發(fā)動機的低速扭矩。而在高速時增大噴嘴出口的面積，限制增壓器的轉(zhuǎn)速和壓比不過分高，從而進一步改善燃油經(jīng)濟性和降低了排放污染物，增大了柴油機的功率。13燃燒過程的開發(fā)直噴式柴油機的混合氣形成取決于燃燒室中的空氣流動狀況和燃油噴束的特性。燃燒室中的空氣運動基本上受到兩個因素的影響：一

16、個是由進氣道形狀形成的渦流流動狀態(tài)，另一個是對橫向流動影響最大的活塞頂燃燒室縮口邊緣的形狀。此外，燃燒室盆腔的形狀也強烈地影響膨脹過程中的后續(xù)燃燒過程。燃油噴束的形成首先受到噴油器在燃燒室中的集合參數(shù)和噴油器技術(shù)參數(shù)的影響。如果能充分利用共軌噴油系統(tǒng)控制的自由度，則對噴油特性曲線形狀十分有利。這樣，噴油壓力和噴油始點等重要參數(shù)就能在任何工況下任意地進行優(yōu)化。本項目將花費6個月的時間設(shè)計活塞頂燃燒室凹腔、渦流以及噴油器和噴油嘴的配置整套方案。（1）渦流的確定為獲得良好的全負荷性能，決定對目前實際發(fā)動機可能采用的總渦流比進行一系列的研究。不同發(fā)動機的渦流比與其缸徑的關(guān)系，隨著缸徑變小，所需的渦流比

17、不斷增大。試驗計劃在一臺總渦流比為3.05.0的單缸試驗機上，對噴油參數(shù)和活塞頂燃燒室凹腔形狀進行了仔細的匹配。獲取最佳渦流比。在燃燒室透明的單缸試驗機上進行的系統(tǒng)匹配試驗中進一步驗證，高渦流水平對燃燒過程對噴油系統(tǒng)品質(zhì)波動的敏感性，（2）燃燒室形狀對直噴式柴油機而言，最重要的是活塞頂燃燒室凹腔容積相對于整個壓縮容積的比例應盡可能大。同時在保證全負荷煙度和機械耐久性達標的情況下，設(shè)計理想的燃燒室形狀和渦流的匹配?；钊斎紵野记恍螤顚Τ浞掷每諝猓M量少形成黑煙起著主要作用。燃燒室的開發(fā)分兩步進行：首先是燃燒室凹腔與渦流的相互匹配，然后再對凹腔形狀進行細致的優(yōu)化，其中應特別注意凹腔縮口處的形狀

18、。為了充分利用空氣，凹腔縮口下邊緣直徑與凹腔最大直徑之比（d1/d2）十分重要。另外，凹腔縮口上下邊緣的形狀同時決定了氣流的橫向流動狀況。但是，對在萬用特性曲線的寬廣范圍內(nèi)低排放和良好的全負荷特性之間的適當折中起決定性作用的是凹腔上邊緣的形狀，它還同時影響氣流從燃燒室凹腔中流出狀況。當噴油量增大、噴油持續(xù)期和燃燒持續(xù)期延長時，就顯示它的重要性了。（3）噴油系統(tǒng)在設(shè)計單缸試驗機時就根據(jù)燃燒室中實際的噴束特性合理地確定了噴油嘴噴孔的布置，為噴束的最佳擴散提供了良好的先決條件。所需的噴孔數(shù)很大程度上取決于渦流，對5孔、6孔、7孔噴油嘴進行對比研究。確定噴油嘴幾何參數(shù)后，接著要考慮的是為使噴油特性與燃

19、燒達到最佳匹配，共軌噴油系統(tǒng)噴油參數(shù)的優(yōu)化，其重點之一是在發(fā)動機可能出現(xiàn)的所有工況下優(yōu)化預噴油量和預噴間隔。從排放角度來看總是希望預噴油量越少越好，但由于系統(tǒng)原因，并非能一直保證達到，因此預噴油量較大時，用加大預噴間隔予以補償，如此甚至可達到與小預噴油量一樣的噪聲效果。從降低煙度、nox排放和噪聲來講，這是一種行之有效的措施。但是，這種措施卻增加了燃油耗，更為不利的是影響到了hc和co的排放。在噴油系統(tǒng)與發(fā)動機匹配時，特別重視對噴油器的改進。由于燃燒室尺寸很小的原因，所需的預噴油量比以往更小。14廢氣再循環(huán)減少柴油機nox排放的最有效措施是廢氣再循環(huán)（egr）。根據(jù)行駛載荷譜對發(fā)動機功率較大時

20、的egr進行優(yōu)化匹配。采用電動egr閥，通過控制閥升程來調(diào)節(jié)egr率。這種egr閥為壓力平衡式雙聯(lián)閥結(jié)構(gòu)，由線性電磁鐵調(diào)節(jié)到所需的閥升程，調(diào)節(jié)時間非常短，因此使發(fā)動機在較高負荷工況也能使用egr運轉(zhuǎn)。15 發(fā)動機電控單元發(fā)動機電控單元bosch公司的edc16型電控單元。此單元將設(shè)計成密封式的，這將適合用在車廂外。對此進行結(jié)構(gòu)空間優(yōu)化和高度集成，獲得緊湊的結(jié)構(gòu)尺寸。2關(guān)鍵技術(shù)及主要創(chuàng)新點（1）電控高壓共軌噴射系統(tǒng)技術(shù)。噴射壓力達到220mpa左右，并進行噴油嘴與發(fā)動機燃燒室的匹配。遵循油束沿軸向和徑向分布均勻匹配的原則，計算噴油嘴的結(jié)構(gòu)參數(shù)；用wave軟件建立噴油嘴和燃燒室燃燒網(wǎng)絡(luò)模型，優(yōu)化噴

21、油嘴參數(shù)、進氣渦流。（2）廢氣再循環(huán)（egr）技術(shù)，有效控制nox的生成。 egr率需要控制在一定的范圍，否則易使比油耗惡化，顆粒排放增加。本項目關(guān)鍵技術(shù)是試驗研究不同egr率時，放熱規(guī)律和排放的變化情況，掌握egr對燃燒和排放的影響，高精度控制egr率及改善氣缸間分配的均勻性。（3）四氣門技術(shù)技術(shù)。采用四氣門技術(shù)將明顯改善發(fā)動機性能。（4）優(yōu)化增壓中冷技術(shù)。傳統(tǒng)的渦輪增壓器，在低速段的空氣流量不是很大，不利于柴油機的性能，因此，本項目將采用可變幾何截面渦輪增壓技術(shù)，具有動態(tài)控制功能的可變幾何截面渦輪增壓器（vgt）替代傳統(tǒng)的渦輪增壓器，進一步改善燃油經(jīng)濟性和降低了排放污染物，增大了柴油機的功

22、率。（5）發(fā)動機輕量化設(shè)計技術(shù)，要求發(fā)動機體積小、重量輕的情況下具有較高的機械強度，需要應用fea仿真技術(shù)；同時需要研究應用cfd仿真計算技術(shù)，分析優(yōu)化柴油機冷卻液流動，使熱應力達到合適的分布，減小熱變形。（四）項目預期目標本項目是一種新型共軌直噴式柴油機，結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，并具有現(xiàn)代輕型商用車柴油動力裝置的所有技術(shù)特點。將通過優(yōu)化噴油系統(tǒng)和燃燒過程，充分利用共軌噴油系統(tǒng)的控制靈活性，滿足了輕型商用車在排放、燃油耗和舒適性等方面的嚴格要求。 1主要技術(shù)經(jīng)濟指標11主要技術(shù)指標 發(fā)動機型號2.5l柴油發(fā)動機發(fā)動機型式直噴、四沖程、增壓中冷特征高壓燃油噴射、四氣門氣缸數(shù)-直徑x行程(mm)4-90

23、x100排量（l）2.54壓縮比17:1標定功率/轉(zhuǎn)速(kw/r/min)75/3200最大扭矩/轉(zhuǎn)速（nm/r/min)275/1400排放國v噪聲db(a)9712主要經(jīng)濟指標 項目完成當年，實現(xiàn)小批生產(chǎn)，銷售2.5l國v柴油發(fā)動機300臺，可實現(xiàn)銷售收入1000萬，利潤80萬元，稅金70萬元。達產(chǎn)后，按年產(chǎn)1萬臺計，實現(xiàn)銷售收入28000萬，利潤2800萬元，稅金1680萬元，取得良好的經(jīng)濟效益。2.社會效益隨著人類對節(jié)約能源和環(huán)境保護的日益重視，節(jié)能和環(huán)保成為發(fā)動機技術(shù)發(fā)展的兩大主題。柴油機由于其強勁的動力、較低的油耗、卓越的可靠性等優(yōu)點，在各種動力應用領(lǐng)域得到了快速發(fā)展。隨著發(fā)動機數(shù)

24、量的增加，發(fā)動機消耗的燃油也在迅速攀升。另外由于我國發(fā)動機目前水平不高，污染較重，因此開發(fā)低耗能、低排放的柴油機是發(fā)動機企業(yè)義不容辭的社會責任。本項目產(chǎn)品融合了電控共軌、4氣門、冷卻egr、poc或dpf等復雜技術(shù)，這將有力推動我國柴油機行業(yè)的快速發(fā)展，為壯大民族工業(yè)作出貢獻。本項目的成功開發(fā)將代表我國多缸小柴行業(yè)的最高水平，標志著我公司的技術(shù)水平將與國際先進水平保持同步。3.技術(shù)應用和產(chǎn)業(yè)化應用前景目前，從國iv進入國v排放的技術(shù)升級上，國家政策導向的意圖在于幫助企業(yè)，讓企業(yè)如何在盡量減少開發(fā)投入成本的情況下向國v進行平滑升級。我公司根據(jù)自身發(fā)動機的特點，選擇成熟技術(shù)路線，可以達到預期效果。

25、升級到國v，對發(fā)動機來說，確實是個質(zhì)變。就國內(nèi)發(fā)動機市場發(fā)展來說，隨著排放法規(guī)的嚴格，發(fā)動機企業(yè)必須拿出高性能、低排放的產(chǎn)品，堅決貫徹執(zhí)行國家標準，因此，未來幾年的輕型車市場，必定是國v發(fā)動機唱主角，這是市場的發(fā)展規(guī)律，也是社會發(fā)展的必然。4.自主知識產(chǎn)權(quán)的情況公司將取得本項目的全部自主知識產(chǎn)權(quán)的研究應用成果，申請專利在5項以上，其中2項為發(fā)明專利。（五）項目實施方案、技術(shù)路線、組織方式與課題分解1項目研究方案本項目采用有限元分析、計算流體力學（cfd）等最新設(shè)計技術(shù)，使設(shè)計更精細，研制時間更短。 利用cad三維幾何圖形和圖像處理功能，在計算機上建立虛擬產(chǎn)品。 利用有限元結(jié)構(gòu)分析對零件及組合結(jié)

26、構(gòu)的應力應變和熱負荷進行分析（包括線性和非線性）。 利用概率可靠性分析預測零部件的壽命期內(nèi)的某一時間發(fā)生的故障，從而通過改進提高零部件的可靠性。利用計算流體力學（cfd）處理內(nèi)燃機缸內(nèi)進排氣、燃燒過程及燃油過程中的流體計算。利用發(fā)動機循環(huán)模擬，對發(fā)動機進行運動分析、氣體流動的分析及燃燒的分析。由于考慮了進氣與排氣、傳熱、摩擦與氣體密度變化所產(chǎn)生的能量得失，還考慮了渦輪增壓器的能量轉(zhuǎn)換，其預測結(jié)果與試驗數(shù)據(jù)十分吻合。利用圖形軟件，對計算結(jié)果實現(xiàn)動態(tài)仿真。2技術(shù)路線 本項目由下列技術(shù)環(huán)節(jié)組成。21 概念設(shè)計研究211初步的布局 發(fā)動機家族重要的考慮是發(fā)動機家族可能采用的設(shè)計變化的影響。主要研究下面

27、的問題：氣缸體設(shè)計，滿足未來氣缸壓力要求氣缸中心，氣缸冷卻給定項目要求的最小外形尺寸212性能仿真評估2.5l增壓發(fā)動機在最大爆發(fā)壓力時的性能潛力。仿真使用gt-power 1維程序代碼。在目標排放水平下，對功率、扭矩和燃油經(jīng)濟性做出預計。仿真也對共軌、冷egr、最大氣缸壓力220bar的發(fā)動機，在2013年國目標排放下的性能做出預計。213初步分析概念設(shè)計將由初步分析來支持，主要包括如下條目：l 軸頸直徑l 主軸承尺寸l 缸蓋及軸承螺栓尺寸l 增壓、最大氣缸壓力220bar對臨界曲軸和軸承臨界尺寸的影響214專利檢索進行專利檢索，確保不侵犯其他公司的專利。215報告準備總結(jié)報告，陳述概念研究

28、中發(fā)現(xiàn)的結(jié)果和推薦那些覆蓋發(fā)動機功率范圍和排放指標的策略。216概念評審會完成概念設(shè)計報告后，在公司召開會議評審概念研究結(jié)果。選擇一個設(shè)計概念作為項目主設(shè)計階段的基礎(chǔ)。22 發(fā)動機設(shè)計221發(fā)動機設(shè)計模型使用proe（版本待定）作為本項目基本cad軟件包，輸出到unigraphics或autocad。合作單位將建立一個安全的ftp網(wǎng)站與我公司共享模型。通過建模過程，進行2d和3d布置研究，目的是保證部件的所有問題和要求得到充分考慮。 合作單位將構(gòu)建完整的3dcad零件模型（下面的列出），模型適合我公司準備2d詳細圖紙。我公司將負責：222詳細圖紙l 準備圖紙包括非專利/非標準部件，組件圖、安裝

29、圖和總裝圖。所有新的部件進行細化。223 圖紙檢查與發(fā)布檢查與發(fā)布設(shè)計功能、關(guān)鍵尺寸、關(guān)鍵公差、材料規(guī)格、設(shè)計注釋等。23設(shè)計分析將進行廣泛的分析來支持設(shè)計過程，分析工作將包括如下任務(wù)：231循環(huán)仿真初步設(shè)計階段進行的循環(huán)仿真將被更新包括在實際發(fā)動機設(shè)計中執(zhí)行的變化。循環(huán)仿真的輸出結(jié)果將確定初始燃油系統(tǒng)和燃燒室特征，這些特征用于性能開發(fā)任務(wù)中。23.2連桿與活塞銷分析23.3軸承安裝和間隙23.4曲軸彎曲載荷與應力23.5關(guān)鍵的緊固件23.6配氣機構(gòu)23.7 正時驅(qū)動設(shè)計23.8機油循環(huán)評估24 fea與cfd分析24.1缸蓋feal 機械及熱載荷l 預計溫度與熱應力l 缸墊壓力l 缸徑變形l

30、 氣門座變形l 螺栓頭壓力24.2 缸體缸蓋的冷卻液流動cfdl 1d冷卻系統(tǒng)模型l 3dcfd水套模型l 流速和壓力特性l 傳熱系數(shù)l 優(yōu)化水套設(shè)計24.3 曲軸箱隔板feal 主軸承組件變形l 動載荷變形l 高載荷區(qū)疲勞分析l 確認螺栓的擰緊力24.4連桿feal 組件的變形l 動載荷變形l 大小頭孔和桿身疲勞分析l 確認桿身的強度和螺栓擰緊力25 進氣道開發(fā)在此任務(wù)期間， 使用快速成型流動箱，進行初始氣道模型的流動試驗。如果氣道不能滿足流動和渦流的要求，將進行流動箱的修改，滿足目標值。一旦開發(fā)完成，氣道注模將澆注并逆向創(chuàng)造最終氣道型芯cad模型。然后修改缸蓋cad模型符合變動后的設(shè)計。這

31、種方法比使用cfd快速廉價。26發(fā)動機性能開發(fā)26.1 項目開發(fā)試驗完成性能與排放要求，性能開發(fā)試驗是必要的。性能開發(fā)工作的結(jié)果是燃燒系統(tǒng)規(guī)格數(shù)據(jù)，將按要求進行如下任務(wù)支持性能開發(fā)： 安裝發(fā)動機 檢查初始性能（包括安裝，儀器設(shè)備） 檢查初始機油消耗和可溶性物質(zhì)對微粒排放的貢獻。 評估噴油孔尺寸、數(shù)目對性能與排放的影響 評估待選的油泵凸輪型線對性能與排放的影響 egr系統(tǒng)的匹配 進行噴油定時的調(diào)整，測量nox和微粒 評估待選的氣門凸輪型線對性能與排放的影響 評估輸送閥，高壓油管內(nèi)部直徑 冷啟動/白煙開發(fā) 確定批產(chǎn)燃油系統(tǒng)標定一旦批產(chǎn)燃油系統(tǒng)被確定，新的燃油系統(tǒng)將從供應商訂購進行性能驗證和變質(zhì)因子

32、試驗。第二臺發(fā)動機被用于這個試驗。26.2 性能驗證和變質(zhì)因子試驗進行第二臺發(fā)動機和燃油系統(tǒng)試驗，保證設(shè)計滿足性能與排放目標。這第二臺發(fā)動機將進行變質(zhì)因子試驗。這個試驗是epa要求的，測量經(jīng)過耐久試驗后排放值的變化。成功地完成這個試驗意味著這個級別的發(fā)動機可以準備進行認證試驗了。epa沒有指定變質(zhì)因子試驗過程。發(fā)動機生產(chǎn)商必須確定典型的工作循環(huán)，開發(fā)一個試驗，目的在于制造發(fā)動機的典型磨損。通常，使用加速試驗（高速高負荷）減少變質(zhì)因子試驗周期。然而一般試驗周期是10003000小時。在耐久試驗過程中，定期進行排放試驗，以確定排放在整個發(fā)動機壽命中的變化。評估實際應用中發(fā)動機的工作循環(huán)，開發(fā)試驗過

33、程，進行變質(zhì)因子試驗。26.3 性能驗證在完成項目開發(fā)后，進行最終性能驗證試驗。27 發(fā)動機機械將進行如下任務(wù)，保證發(fā)動機可靠性和耐久性： fuji 紙試驗測量缸墊壓力載荷分布 關(guān)鍵緊固件評估 測量缸徑變形和一臺原型機的氣缸表面粗糙度 在運轉(zhuǎn)的發(fā)動機上測量活塞和活塞頭溫度 測量推桿應變保證配氣系統(tǒng)性能 map潤滑和冷卻系統(tǒng)性能（溫度和壓力測量） 機油消耗測量 噪聲測量 超速試驗8小時準備機械開發(fā)報告，歸檔試驗結(jié)果推薦設(shè)計變化消除試驗中發(fā)現(xiàn)的問題。28耐久試驗支持28.1 耐久試驗計劃這個試驗計劃用來識別和解決初期死亡故障和建立發(fā)動機b10和b15壽命。28.2 耐久試驗進行除變質(zhì)因子試驗外的耐

34、久試驗，包括在性能開發(fā)任務(wù)里。并在試驗前后提供客戶現(xiàn)場耐久試驗支持。機械開發(fā)專家?guī)椭蛻暨M行預試驗測量，和識別耐久試驗前發(fā)動機的問題。在第一個耐久試驗結(jié)束后，計劃第二次訪問來參與拆卸和檢查耐久發(fā)動機。第二次訪問期間或以后，提供可能的設(shè)計或生產(chǎn)過程的變化來解決試驗中發(fā)現(xiàn)的問題。 3.組織方式 本項目是一個大型開發(fā)項目，為了有效地執(zhí)行需要一個有影響力和有效的管理和組織機構(gòu)，合作單位和我公司建立了一個最有經(jīng)驗項目管理組織以確保項目的成功實施。合作單位還將提供一些其使用的一些方法和技術(shù)培訓。合作單位的設(shè)計和研發(fā)小組是由在柴油機設(shè)計和研發(fā)領(lǐng)域有很多年工作經(jīng)驗的工程師組成。我公司也同樣組成了工作經(jīng)驗豐富的

35、研發(fā)隊伍。合作單位已經(jīng)專門從事項目管理很多年，許多項目組成員已經(jīng)在合作單位或世界上主要的發(fā)動機制造廠從事過發(fā)動機開發(fā)的管理工作，其中包括中國客戶。此項目是合作單位與我公司建立長久合作關(guān)系的第一步，相信雙方的合作肯定能夠建立起一支強勁的團隊，開發(fā)出高質(zhì)量并能滿足中國市場的柴油機。4.課題分解合作單位將負責發(fā)動機的布置設(shè)計和機體、氣缸蓋等部件的分析，我公司在合作單位的支持下，將負責許連桿等部件的設(shè)計。公司執(zhí)行詳細設(shè)計工作以及樣件的采購。公司還負責用于試驗的樣機的裝配。然后合作單位將在我公司工程師的共同參與下執(zhí)行所有的性能研發(fā)試驗。公司在合作單位的幫助和支持下，執(zhí)行最終的耐久性試驗。項目責任分工表負

36、責（計劃，執(zhí)行，完成）贊成（評審，同意/反對），s 支持（協(xié)助，聯(lián)系）i通知（接受信息），c咨詢（建議）內(nèi)容公司合作單位1項目啟動1.1項目管理ir1.2項目設(shè)計評估a，s r1.3啟動會議a，s r2概念設(shè)計研究2.1初步布置rr2.2性能模擬rr2.3初步分析rr2.4專利研究rr2.5概念設(shè)計報告rr2.6概念設(shè)計評審會議a，s r3發(fā)動機設(shè)計3.1發(fā)動機設(shè)計模型r，i，ar，s3.2具體輸入資料ir3.3我公司詳圖rs，c，a3.4所有權(quán)和標準部件s，ar3.5檢查和發(fā)放rr3.6設(shè)計發(fā)放系統(tǒng)i，sr4設(shè)計分析4.1-4.9設(shè)計分析ir5cae和cad分析和報告5.1-5.5cae和c

37、ad分析和報告ir6供應商選擇rr7進氣道研發(fā)ir8樣機安裝rc，s9發(fā)動機性能研發(fā)9.1性能研發(fā)試驗rr9.2性能證明試驗rr10發(fā)動機機械研發(fā)rr11耐久性試驗11.1耐久性研發(fā)計劃i，ar11.2耐久性試驗rc12epa排放認證ir13最終報告和會議i，ar（六）計劃進度安排2010-06-01 至2010-10-01 概念設(shè)計研究，在目標排放水平下，對功率、扭矩和燃油經(jīng)濟性做出預計2010-10-01 至2010-12-31 發(fā)動機設(shè)計，進行2d和3d布置研究，確定組件圖、安裝圖和總裝圖2011-01-01 至2011-03-31 設(shè)計分析 ，各主要零部件的強度負荷分析2011-04-

38、01 至2011-10-01 缸蓋、機體冷卻系統(tǒng)進行fea與cfd分析2011-10-02 至2012-02-01 進氣道開發(fā)2012-02-02 至2012-08-31 發(fā)動機性能開發(fā)，確保達到動力性、經(jīng)濟型、排放性指標2012-09-01 至2012-12-31 發(fā)動機機械，保證發(fā)動機可靠性和耐久性2013-01-01 至2013-6-30耐久試驗支持2013-7-01至2013-12-31客戶試裝（七）現(xiàn)有工作基礎(chǔ)和條件（1）公司從1975年開始生產(chǎn)高速柴油機，目前已形成了485、490、493、495、498、4105六大系列，二百多個變型產(chǎn)品的完整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，排放達到“歐”，并向“歐i

39、v”邁進。技術(shù)處于國內(nèi)領(lǐng)先地位，填補國內(nèi)多項空白，并全部具有自主知識產(chǎn)權(quán)。產(chǎn)品應用于輕型汽車、廂式貨車等，與一汽集團、南汽集團、江淮汽車、北汽福田等國內(nèi)大企業(yè)建立了戰(zhàn)略合作關(guān)系。（2）新產(chǎn)品xc4d25q3u國車用柴油發(fā)動機，應用了增壓中冷、egr等多項先進技術(shù)，為本項目的開發(fā)積累豐富的技術(shù)和經(jīng)驗。其中xc4d25q3u歐車用柴油發(fā)動機適合于輕型汽車、suv、城市中巴等用途。（3）現(xiàn)在公司每年以3-5個新產(chǎn)品的開發(fā)速度向前推進，目前已擁有五個國家級重點新產(chǎn)品和五個國家級火炬計劃項目。擁有直噴燃燒室、薄壁鑄造、內(nèi)置egr等10項技術(shù)專利。目前公司擁有的重大技術(shù)：1）開發(fā)了新型直噴式柴油機燃燒室。

40、2）掌握了增壓中冷技術(shù)和四氣門技術(shù)，極大提高升功率。3）通過技術(shù)合作，消化和吸收了電控單體泵、高壓共軌技術(shù)。 4）在廢氣再循環(huán)（egr）技術(shù)研究方面取得了重大進展。 5）在優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)結(jié)累了豐富 經(jīng)驗，并取得了重大成果。6）應用fea仿真技術(shù)和應用cfd仿真計算技術(shù)，掌握了發(fā)動機輕量化設(shè)計技術(shù)。 （4）公司已設(shè)立了國家級博士后科研工作站，擁有省級企業(yè)技術(shù)中心和浙江省內(nèi)燃機研發(fā)中心，建立了完善的創(chuàng)新體系。培養(yǎng)了具有中、高職稱的技術(shù)骨干56人，聘請國內(nèi)內(nèi)燃機專家8人，博士4人。普及應用了pro-e及ug三維cad設(shè)計軟件；引進了奧地利avl公司有限元分析、計算流體力學（cfd）及模態(tài)試驗研究等

41、最新設(shè)計技術(shù)。2004年與江蘇大學共同出資2000萬元，聯(lián)合建設(shè)了今后10年不落伍，國內(nèi)一流的排放試驗室（建在江蘇大學）。為進一步增加研發(fā)力量，我公司與上海內(nèi)燃機研究所、中國北方發(fā)動機研究所、浙江大學、天津大學、一汽長春汽車研究所、無錫油泵油嘴研究所、江蘇大學等國內(nèi)大院大所及世界頂尖的發(fā)動機研發(fā)機構(gòu)奧地利avl公司、英國里卡多公司展開積極合作。二、經(jīng)費概算省級科技計劃項目經(jīng)費概算表項目名稱：2.5l國v柴油發(fā)動機的研發(fā) 金額單位： 萬元 序號概算科目名稱合計省財政撥款經(jīng)費地方部門配套經(jīng)費自籌經(jīng)費（1）（2）（3）（4）（5）1一、經(jīng)費支出（合計）5500400400470021、設(shè)備費2500

42、20020021003（1）購置設(shè)備費250020020021004（2）試制設(shè)備費5（3）設(shè)備租賃費62、材料費40010010020073、測試化驗加工費16016084、燃料動力費50050095、差旅費3030106、會議費 1010117、國際合作與交流費13001001001100128、出版/文獻/信息傳播/知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)費1010139、人員勞務(wù)費4504501410、專家咨詢費1001001512、協(xié)作研究費1613、管理費10101714、其他開支30301二、經(jīng)費來源（合計）550021、申請省財政經(jīng)費40032、地方、部門配套撥款40043、自籌經(jīng)費47005（1）單位自

43、有貨幣資金47006（2）其他資金省財政科技經(jīng)費撥付進度申請第1年第2年第3年金 額400比例（）100注：支出概算按照經(jīng)費開支范圍確定的支出科目和不同經(jīng)費來源編列，同一支出科目一般不同時在財政撥經(jīng)費概算說明一、 承擔單位和相關(guān)部門承諾提供的支撐條件我公司是國內(nèi)著名的小缸徑多缸柴油機研發(fā)、制造和出口企業(yè)，產(chǎn)品系列化、生產(chǎn)專業(yè)化、管理規(guī)范化，是國家級重點高新技術(shù)企業(yè)、中國機械500強企業(yè)、“產(chǎn)品質(zhì)量國家免檢”企業(yè)， “對中國內(nèi)燃機工業(yè)作出突出貢獻企業(yè)”，中小功率內(nèi)燃機行業(yè)綜合競爭力位居前茅，并獲“中國內(nèi)燃機百年成就獎”、“中國內(nèi)燃機行業(yè)突出貢獻獎”。公司商標連續(xù)多年被評為浙江省著名商標，公司是國

44、內(nèi)首家同時獲得美國epa、歐洲e-mark出口認證的企業(yè)，在行業(yè)內(nèi)享有較高的盛譽。我公司為股份制公司，注冊資本1億元，公司占地面積280畝，總資產(chǎn)6億元，擁有員工近800人，其中大專以上學歷367人。擁有國內(nèi)先進的中小功率內(nèi)燃機生產(chǎn)線和檢測設(shè)備，具備年產(chǎn)30萬臺柴油機的生產(chǎn)能力。公司以省級企業(yè)技術(shù)研發(fā)中心和國家級博士后科研工作站為依托，建立了健全的技術(shù)創(chuàng)新體系，構(gòu)建了國內(nèi)較強的產(chǎn)品研發(fā)平臺。1、完善的技術(shù)創(chuàng)新體系我公司非常注重創(chuàng)新工作，強調(diào)原始創(chuàng)新，以自主開發(fā)、原始創(chuàng)新為主，引進消化吸收國內(nèi)外先進技術(shù)為輔，大力發(fā)展與科研院所的產(chǎn)學研合作。同時注重加強專業(yè)隊伍的建設(shè)，支持專業(yè)從業(yè)人員進行基礎(chǔ)性研

45、究工作。目前我公司在產(chǎn)品協(xié)同設(shè)計、項目管理、圖檔管理、檢測分析、設(shè)備管理等工作均已實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化管理，公司技術(shù)情報信息室還擁有大量的中外科研圖書、期刊、資料、標準，還與高校和科研院所的情報信息檢索機構(gòu)建立了信息共享機制，可為科研工作及時提供最新、最完善的信息和技術(shù)資料，所有技術(shù)人員均可通過內(nèi)部局域網(wǎng)方便快捷的開展工作，查找各類資料，使得技術(shù)中心的科研開發(fā)、技術(shù)工作始終能與國內(nèi)先進水平步伐保持同步。2、穩(wěn)定的研發(fā)的隊伍我公司高度重視技術(shù)進步，積極探索激勵機制，營造創(chuàng)新文化 在推行項目管理的基礎(chǔ)上，著重培養(yǎng)項目負責人和學科帶頭人。在完善項目合同的基礎(chǔ)上，發(fā)揮專家組的作用，在項目評審、措施制訂、驗收等

46、方面充分發(fā)揮專家的資源和能力，幫助年青人的成才。對研發(fā)人員的激勵不僅在物質(zhì)上，更注重培育成就感，營造了一種人人注重創(chuàng)新的企業(yè)文化。事業(yè)留人讓青年人挑重擔，擔任所領(lǐng)導、項目負責人等。待遇留人在生活上關(guān)心技術(shù)人員，花大力氣提高技術(shù)人員的待遇。工資、獎金、住房等向他們傾斜；骨干隊伍的收入超過中層管理干部；優(yōu)秀技術(shù)人員買房公司提供免息貸款。這一系列的措施，較好的解決了技術(shù)人員的后顧之憂，穩(wěn)定了人心。環(huán)境留人公司通過近幾年創(chuàng)新文化的建設(shè)，已形成了“尊重知識，尊重人才”的氛圍。根據(jù)青年知識分子的特點，組織各種各樣的活動，如知識競賽、體育比賽、與公司領(lǐng)導對話、邀請國內(nèi)外專家作技術(shù)報告等，并安排優(yōu)秀青年技術(shù)人

47、員出國培訓和考察。3.積極走產(chǎn)、學、研合作道路為進一步增加研發(fā)力量，我公司一貫重視產(chǎn)、學、研合作，注重技術(shù)發(fā)展與更新，在產(chǎn)品方面與上內(nèi)所、七0所、浙江大學、英國里卡多、奧地利avl公司等國內(nèi)外知名大學、大院大所、大企業(yè)進行合作，不斷提升現(xiàn)有產(chǎn)品等級，積極吸取國內(nèi)外先進技術(shù)，為產(chǎn)品開發(fā)研制奠定了良好基礎(chǔ)。并充分利用省級技術(shù)中心的硬件和軟件的優(yōu)勢，積極探索研究柴油機新技術(shù)，在節(jié)能環(huán)保技術(shù)上積累了豐富的實踐經(jīng)驗，取得了累累碩果。4.不斷推出先進的新產(chǎn)品公司目前已經(jīng)形成了q、n、d、v、k五大系列，形成40多個基本機型、300多個變型品種的完整產(chǎn)品結(jié)構(gòu),技術(shù)處于國內(nèi)領(lǐng)先地位，排放達到“歐3”階段，并向“歐4”邁進。每年以3至5個新產(chǎn)品的卡發(fā)速度向前推進，新產(chǎn)品產(chǎn)值達工業(yè)總產(chǎn)值的80%以上。同時首創(chuàng)了新型鎖扣平臺燃燒室、內(nèi)置egr等技術(shù)，極大推動了國內(nèi)柴油機行業(yè)的技術(shù)進步并積極參與國家和行業(yè)技術(shù)標準的制定工作。近幾年多個國家級重點科技計劃項目相繼研制成功，并實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。5.技術(shù)創(chuàng)新投入公司每年提取銷售收入的3%以上作為科研開發(fā)經(jīng)費，積極購置各類實驗測試設(shè)備，為技術(shù)創(chuàng)新提供了充足的動力。按公司技術(shù)發(fā)展規(guī)劃，計劃每年的科研經(jīng)費投入預算不少于前一年銷售收