當代輕型載貨車用柴油機發(fā)展趨勢課件

安徽全柴動力股份有限公司2014-07-19當代輕型載貨車用柴油機

發(fā)展趨勢安徽全柴動力股份有限公司當代輕型載貨車用柴油機

發(fā)展趨勢目錄二、輕型載貨車用柴油機技術發(fā)展三、技術發(fā)展存在問題一、輕型載貨車用柴油機排放法規(guī)四、營銷體系與服務體系變化五、企業(yè)概況目錄二、輕型載貨車用柴油機技術發(fā)展三、技術發(fā)展存在問題一、一、輕型載貨車用柴油機排放法規(guī)排放法規(guī)

我國從2000年開始執(zhí)行車用柴油機排放標準，截止今年已執(zhí)行到國四階段，2018年全國范圍實施國V排放標準。實施階段一氧化碳（CO）碳氫化合物（HC）氮氧化物（NOx)顆粒物

(PM)執(zhí)行日期第Ⅰ階段4.51.18.00.612000年9月1日第Ⅱ階段4.51.17.00.152003年9月1日第Ⅲ階段2.10.665.00.102008年1月1號第Ⅳ階段1.50.463.50.022013年7月1號第Ⅴ階段1.50.462.00.022018年1月1號柴油車單車排放量下降趨勢一、輕型載貨車用柴油機排放法規(guī)排放法規(guī)我國從2000年北京地方環(huán)保將走在全國前列京環(huán)發(fā)【2014】67號-關于重型車排放控制有關規(guī)定的通知，要求2014年底前，新增重型柴油車全部實施機動車第五階段排放標準，其中市行政區(qū)內(nèi)使用的重型柴油車建議安裝DPF，采用其他技術路線發(fā)動機，WHTC顆粒數(shù)（PN）小于6X10（12）；2014年底前，低速貨車執(zhí)行與輕型貨車同等標準，即施行國IV標準（N1類）；2014年底，北京市交通委示范100輛第六階段排放標準的公交車；2015年，輕型柴油車執(zhí)行國V排放標準（N1類），辦理長期進京證的外埠輕型柴油車輛，必須達到第四階段及以上排放標準；2016年力爭實施第六階段機動車排放標準，基本與歐洲同步。排放法規(guī)一、輕型載貨車用柴油機排放法規(guī)北京地方環(huán)保將走在全國前列排放法規(guī)一、輕型載貨車用柴油機排放直列泵

S型噴油器

自然吸氣

2000200320082013直列泵

P型噴油器

增壓中冷電控燃油系統(tǒng)

EGR增壓中冷排放標準

高壓共軌

增壓中冷

后處理年份國一國二國三國四車用柴油機技術路線一、輕型載貨車用柴油機技術發(fā)展直列泵

S型噴油器

自然吸氣2000

隨著國家排放法規(guī)的日益嚴格，國內(nèi)各柴油機企業(yè)根據(jù)自身特點對上述諸多柴油機新技術均開展了一定的研究開發(fā)，并不同程度地獲得了應用，推動我國車用柴油機產(chǎn)品從傳統(tǒng)技術向現(xiàn)代先進技術過渡。

從國二到國三是一次跳躍式發(fā)展，由機械控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)為電子控制系統(tǒng)。國內(nèi)輕型柴油機國Ⅲ技術路線為電控燃油系統(tǒng)+EGR技術。

燃油系統(tǒng)：主要以高壓共軌技術、電控單體泵技術、電控VE泵技術為主。共軌單體泵VE泵國三技術路線二、輕型載貨車用柴油機技術發(fā)展隨著國家排放法規(guī)的日益嚴格，國內(nèi)各柴油機企業(yè)根據(jù)自身特采用電控高壓共軌技術

提高燃油噴油噴射壓力，通過對燃油噴射的靈活控制，改善燃燒、降低廢氣中的顆粒物排放。②電控單體泵技術

燃油噴射由各自的獨立噴射單元來完成?？刂茋娪驼龝r和噴油量，從而達到提升柴油機排放性能的目的。③電控VE泵

通過轉(zhuǎn)速和油門位置信號，調(diào)整噴油正時從而達到排放控制目的。④EGR技術廢氣再循環(huán)裝置（EGR）是將排氣的一部分返回進氣系統(tǒng)，減緩燃燒速率、降低燃燒最高溫度從而抑制NOx生成的裝置。為了將更大量的廢氣回流到進氣系統(tǒng)中，我公司采用了高性能的EGR冷卻器來冷卻廢氣，使得混合后的進氣溫度和燃燒溫度進一步降低，再通過標定推遲噴油正時，并適當增加EGR率，大幅降低NOx，使4A/4B發(fā)動機達到歐IV排放工程目標二、輕型載貨車用柴油機技術發(fā)展國三技術路線采用電控高壓共軌技術④EGR技術二、輕型載貨車用柴油三種技術路線的對比燃油系統(tǒng)電控VE泵電控單體泵電控高壓共軌控制類型位置控制式時間控制式壓力時間控制式最高噴射壓力1100bar1100bar14500bar噪聲一般一般優(yōu)油品的適應性優(yōu)優(yōu)一般燃油耗優(yōu)優(yōu)優(yōu)可靠性一般一般優(yōu)排放一致性達標困難達標容易達標容易成本＋＋＋＋＋＋二、輕型載貨車用柴油機技術發(fā)展國三技術路線三種技術路線的對比燃油系統(tǒng)電控VE泵電控單體泵電控高壓共軌控國4產(chǎn)品的開發(fā)基本上采用兩種技術方案：一是SCR技術通過優(yōu)化缸內(nèi)燃燒過程盡量控制顆粒產(chǎn)生，再機外后處理采用尿素溶液對氮氧化物進行選擇性催化還原；另一是EGR+DPF技術，通過廢氣再循環(huán)在機內(nèi)抑制氮氧化物的產(chǎn)生，再機外后處理采用顆粒捕集器減少顆粒排放。由于SCR體積較大需要占據(jù)較大的整車布置空間，而且成本較高，目前國內(nèi)重型柴油車采用此路線較普遍。出于對后處理成本、開發(fā)標定難易程度以及整車布置空間考慮，我國輕型柴油機更側重于EGR+DOC+POC路線，來滿足國四排放標準。

燃油系統(tǒng)選擇高壓共軌或者電控單體泵均能滿足法規(guī)要求，但共軌燃油系統(tǒng)排放一致性更容易控制。

N1類（<3.5T)輕卡以及皮卡柴油機，采用VP泵（全電控VE泵）+EGR+DOC/雙DOC的技術路線，滿足整車國四排放要求。國四技術路線二、輕型載貨車用柴油機技術發(fā)展國4產(chǎn)品的開發(fā)基本上采用兩種技術方案：一是SCR技術DOC+POC后處理器工作原理:

DOC的主要作用：DOC是一種氧化型催化轉(zhuǎn)化器，能夠通過氧化作用凈化柴油發(fā)動機尾氣排放中的CO/HC和顆粒物中的SOF部分。氧化NO生成NO2，用于POC的碳處理。POC主要作用：POC是一種部分流式（直通式）圓形蜂窩狀的陶瓷載體顆粒捕集器。柴油發(fā)動機排放尾氣流經(jīng)POC時，一部分發(fā)動機排氣直接進入開放的孔道并排入大氣,

而另一部分排氣進入后端封閉的通道中,這樣這部分排氣中的顆粒物被POC捕獲收集在壁上,從而達到降低柴油尾氣顆粒物排放的要求。POC(顆粒氧化催化轉(zhuǎn)化器)主要通過催化氧化方式降低廢氣中顆粒的含量。這種后處理裝置與DPF和SCR相比,產(chǎn)品體積最小,而且不需要消耗額外燃油進行再生。二、輕型載貨車用柴油機技術發(fā)展國四技術路線DOC+POC后處理器DOC的主要作用：二、輕型載貨車用柴油產(chǎn)品型號4A1-68C4B1-82C4B1-88C4B2-95C4F1-135C缸數(shù)－缸徑×行程4-80X904-85X1004-85X1004-90X1004-102X118排量（ml）18092270227025453856額定功率(kW/rpm)50/320060/320065/320070/320095/2800最大扭矩(N.m/rpm)170/2000205/2000225/2000240/2000360/1600全柴全系列國四產(chǎn)品表匹配的整車廠家金杯Concept江淮南駿吉奧長安唐駿重汽南汽東風揚子福田北汽黑豹二、輕型載貨車用柴油機技術發(fā)展產(chǎn)品型號4A1-68C4B1-82C4B1-88C4B2-9國五技術路線N2類（總質(zhì)量>3.5T）國V技術路線有兩種：第一種后處理技術為EGR+DOC+DPF；第二種后處理技術為DOC+SCR。N2類京V技術路線——由于北京環(huán)保對顆粒數(shù)（PN）的嚴格要求，詳見京環(huán)發(fā)【2014】67號，兩種：第一種后處理技術為EGR+DOC+DPF；第二種后處理技術為DOC+SCR+DPF。N1類國V技術路線N1類整車由于排放標準《GB18352.5-2013輕型汽車污染物排放限值及測量方法》增加了PN（顆粒物數(shù)量）要求，所以必須采用EGR+DOC+DPF技術路線。二、輕型載貨車用柴油機技術發(fā)展國五技術路線N2類（總質(zhì)量>3.5T）國V技術路線有兩種：二DPF工作原理：DPF又稱微粒捕集器，即采用過濾材料對排氣進行過濾捕集，是一種物理性的降低排氣顆粒方法，過濾效率可達90%以上，顆粒會積存在過濾器內(nèi)，導致發(fā)動機背壓升高，當壓力損失達到一定值，需要進行燃燒除去顆粒物以達到再生捕集器目的。SCR工作原理:SCR又叫選擇性催化還原，SCR轉(zhuǎn)化器的催化作用具有很強的選擇性，氮氧化物的還原反應被加速。二、輕型載貨車用柴油機技術發(fā)展國五技術路線DPF工作原理：SCR工作原理:二、輕型載貨車用柴油機技術發(fā)國五后處理解決方案EGR+DOC+DPF系統(tǒng)DOC+SCR系統(tǒng)優(yōu)點可升級到EU6進氣系統(tǒng)簡單（無需EGR&節(jié)氣門）適合京五使用成本較DPF低4-7%（包括燃料+尿素消耗）布置空間小標定難度小發(fā)動機冷卻能力無需改變?nèi)秉c進氣系統(tǒng)復雜（EGR+節(jié)氣門）滿足京五&EU6需要增加DPF對燃油硫含量敏感需要有較大的整車布置空間高比油耗尿素加液站的基礎建設標定難度大發(fā)動機冷卻能力需加強（尤其是EGR冷卻能力）國V兩種技術路線對比二、輕型載貨車用柴油機技術發(fā)展國五技術路線國五后處理EGR+DOC+DPF系統(tǒng)DOC+SCR系統(tǒng)優(yōu)點可國六技術路線顆粒個數(shù)限值的新要求導致壁流式DPF成為滿足歐六要求的必需裝置NOx下降幅度又要求EGR和SCR技術的采用因此EGR+SCR+DPF是達到歐6階段排放要求的主流技術（部分N1類輕型發(fā)動機采用EGR+DOC+DPF能夠滿足排放要求）N2類ESC/ETC排放限值N2類WHSC/WHTC歐六排放限值二、輕型載貨車用柴油機技術發(fā)展國六技術路線顆粒個數(shù)限值的新要求導致壁流式DPF成為滿足歐六采用技術：冷卻EGRVGT增壓器空空中冷電子節(jié)氣門DOC+DPF壓差傳感器排溫傳感器NOx傳感器尿素噴射泵尿素箱尿素混合器國六技術路線二、輕型載貨車用柴油機技術發(fā)展采用技術：國六技術路線二、輕型載貨車用柴油機技術發(fā)展三、技術發(fā)展存在問題1、油品問題：目前，國內(nèi)多數(shù)城市尚未實現(xiàn)國四油的供應，柴油品質(zhì)差、柴油標準的制修訂嚴重滯后于汽車工業(yè)發(fā)展的需要，對柴油機技術的發(fā)展以及各種新技術、改善柴油機排放措施的應用造成障礙，也是排放標準推遲的主要原因。（但新一屆政府大力推行的一系列政策，油品質(zhì)量已得到較大改觀）2、關鍵零部件問題目前國4核心零部件主要是國外企業(yè)在國內(nèi)設立獨資公司的國外零部件供應商，很少有合資企業(yè)，之所以采用獨資方式，是因為這種投資方式可以保證技術的長期壟斷性，可以為其帶來超額的壟斷利潤。國內(nèi)供應商的技術和產(chǎn)品并不成熟，產(chǎn)品性能尚有待于完善，而且自主品牌的某些產(chǎn)品尚在實驗室階段，距離商品化還有一定的時間和很長的路要走，國內(nèi)主要柴油機產(chǎn)品的國IV技術路線基本還是采用國外背景的核心零部件供應商。3、成本與價格問題目前國內(nèi)輕型柴油機的主要使用人群還是個體經(jīng)商戶、農(nóng)民等，其主要還是作為謀生的手段或工具來用，主要考慮其功能性的需求，對產(chǎn)品價格和使用成本敏感，在國Ⅳ產(chǎn)品核心零部件國產(chǎn)化率不高，成本大幅上漲、后期使用和維修成本過高的背景下，國4及更高標準產(chǎn)品在此類人群中推廣存在難度。三、技術發(fā)展存在問題1、油品問題：4、發(fā)動機標定技術：目前，滿足柴油機國V及更高排放要求的后處理路線為DPF和SCR兩種技術路線，國內(nèi)柴油機企業(yè)大部分沒有完全掌握國V的標定技術，而如果同燃油系統(tǒng)來合作開發(fā)，開發(fā)費用都在千萬元以上，因此先進的標定技術（尤其是DPF主動再生技術）也是制約現(xiàn)階段國內(nèi)柴油機制造企業(yè)技術發(fā)展升級的一道屏障。三、技術發(fā)展存在問題4、發(fā)動機標定技術：三、技術發(fā)展存在問題三、技術發(fā)展存在問題5、發(fā)動機結構國V以上發(fā)動機強化程度非常高，通常升功率能達到45KW/L左右，因此也要求發(fā)動機結構設計采用更先進的技術（如下）。然而目前國內(nèi)企業(yè)的先進發(fā)動機主要技術來源有如下幾種，要么直接引進先進發(fā)動機的生產(chǎn)許可，要么花費高昂費用請AVL、FEV技術咨詢公司進行開發(fā)，要么測繪國外發(fā)動機進行逆向設計。因此缺乏先進發(fā)動機結構設計能力，也是技術發(fā)展存在的問題。高強度、低變形量的發(fā)動機本體結構；高流量系數(shù)，低渦流比的四氣門缸蓋；減小氣門傳動機構往復運動質(zhì)量的雙頂置凸輪軸設計；消除氣門間隙的滾子搖臂，液壓挺?。?/p>

傳動機構更為緊湊的鏈傳動和帶傳動設計三、技術發(fā)展存在問題5、發(fā)動機結構四、營銷體系與服務體系變化1、高端輕卡發(fā)動機是市場發(fā)展趨勢

隨著國家政策法規(guī)要求輕型柴油機實現(xiàn)達標排放，用戶要求其要有良好的經(jīng)濟性、動力性和舒適性，催生了中高端輕柴這兩年的快速發(fā)展，從目前來看此類產(chǎn)品主要為江鈴、慶鈴、福田、南汽等自產(chǎn)自銷發(fā)動機。中高端發(fā)動機產(chǎn)品研發(fā)周期長、生產(chǎn)資金投入大、生產(chǎn)成本高，但產(chǎn)品毛利也高，符合經(jīng)濟社會發(fā)展的方向，是輕型柴油機行業(yè)發(fā)展到一定階段的必然趨勢。2、競爭格局形成輕型柴油機市場的競爭格局基本形成，一是具有歐系和日系血統(tǒng)的整車企業(yè)自產(chǎn)的發(fā)動機，如江鈴、慶鈴、南京依維柯、東風朝柴等；二則是中外合資企業(yè)，如大柴、福田康明斯等，第三是本土自主品牌企業(yè)，包括全柴、玉柴、錫柴、云內(nèi)、萊動和揚柴等。從產(chǎn)銷量上看，主要以本土自主品牌發(fā)動機為主。這幾年，國內(nèi)卡車市場正處于成長期，市場競爭激烈，主流企業(yè)對于動力配套的認識也進入一個新階段，越來越重視動力體系的建設，對高端發(fā)動機做了細致的戰(zhàn)略規(guī)劃，比如福田汽車、江淮汽車等。對于產(chǎn)銷規(guī)模不是很大，自建發(fā)動機項目無法達到規(guī)模經(jīng)濟的汽車企業(yè)而言，很長一段時間將仍需要外購動力系統(tǒng)。這就要求獨立發(fā)展的輕型柴油機企業(yè)，必須加快產(chǎn)品結構的再調(diào)整，以獲得新的發(fā)展機會和空間。四、營銷體系與服務體系變化1、高端輕卡發(fā)動機是市場發(fā)展趨勢四、營銷體系與服務體系變化3、柴油機由過去的純機械系統(tǒng)，發(fā)展為機電一體化，智能化。

售后服務也由過去的“扳手+螺絲刀”模式變?yōu)楝F(xiàn)在的故障診斷儀、數(shù)字萬用表以及工具箱的模式。

對服務人員的要求也大幅度提高，能看懂電器原理圖、熟悉電控系統(tǒng)控制原理、了解后處理系統(tǒng)已成為服務人員的基本技能。四、營銷體系與服務體系變化3、柴油機由過去的純機械系統(tǒng)，發(fā)展四、營銷體系與服務體系變化

4.、嚴格按照故障診斷程序來進行故障診斷，杜絕誤診斷，誤操作。四、營銷體系與服務體系變化4.、嚴格按照故障診斷程序來進行五、企業(yè)概況全柴集團是全椒縣屬國有企業(yè)，成立于1949年1970年進入單缸柴油機行業(yè)1998年全柴動力成功上市2001年成功實現(xiàn)多缸柴油機產(chǎn)業(yè)的結構調(diào)整形成了以柴油機發(fā)動機產(chǎn)業(yè)為主，高品質(zhì)鑄造、汽車零部件、塑料管材等共同發(fā)展的多元化產(chǎn)業(yè)結構五、企業(yè)概況全柴集團是全椒縣屬國有企業(yè)，成立于1949年中國機械500強企業(yè)國家火炬計劃重點高新技術企業(yè)中國內(nèi)燃機行業(yè)排頭兵企業(yè)安徽省百強企業(yè)安徽省優(yōu)秀高新技術企業(yè)安徽省創(chuàng)新型企業(yè)安徽省省級企業(yè)技術中心……五、企業(yè)概況中國機械500強企業(yè)五、企業(yè)概況在產(chǎn)品開發(fā)過程中，全柴通過對外合作、技術引進、自主開發(fā)等，廣泛采用包括現(xiàn)代柴油機分析技術，性能預測技術，噪音、功率檢測技術等。概念設計五、企業(yè)概況燃燒開發(fā)試驗分析技術仿真計算在產(chǎn)品開發(fā)過程中，全柴通過對外合作、技術引進、研發(fā)成果序號項目名稱計劃編號備注1歐Ⅲ系列車用柴油機研制2008DFA80310科技部重大國際合作項目2小型挖掘機柴油機關鍵技術與產(chǎn)品開發(fā)2009AA04XK1485857國家863計劃3四缸柴油機關鍵技術與開發(fā)2009AA04XK1485861國家863計劃44D22E型柴油機2010GRC30025國家重點新產(chǎn)品計劃54B1-88C40型柴油機2011TJC30030國家重點新產(chǎn)品計劃64B2-95C40型柴油機2012GRC30038國家重點新產(chǎn)品計劃國家級科技計劃5項地方科技計劃5項序號項目名稱14D18E歐Ⅲ系列車用柴油機開發(fā)2高效低排放柴油發(fā)動機3歐Ⅳ排放車用系列柴油機技術攻關44D25F歐Ⅲ排放車用柴油機開發(fā)54B1歐Ⅳ系列柴油機開發(fā)五、企業(yè)概況研發(fā)成果序號項目名稱計劃編號備注1歐Ⅲ系列車用柴油機研制研發(fā)成果序號專利名稱專利號授權日期1柴油發(fā)動機的油氣分離器ZL201030517580.42010年3月2日2缸徑80毫米柴油機的油底殼ZL201120519117.82011年4月13日3缸徑80毫米柴油機的盒式呼吸器ZL201120530345.52011年4月13日4柴油機空調(diào)壓縮機支架ZL201120530342.12011年4月20日5一種柴油機氣缸蓋墊片ZL201220530320.52012年4月13日6具有合理機構潤滑油道的柴油機曲軸ZL201220519087.02012年6月22日7帶布水道四缸柴油機機體ZL201220518980.12012年4月13日8具有埋管水道的柴油機氣缸蓋ZL201220519001.42012年3月30日9具有內(nèi)嵌式密封結構的氣缸蓋罩ZL201220519005.22012年4月13日公司擁有專利125件，發(fā)明專利3件，有17件發(fā)明專利進入實審狀態(tài)。五、企業(yè)概況研發(fā)成果序號專利名稱專利號授權日期1柴油發(fā)動機的油氣分離器Z序號項目名稱頒發(fā)日期備注1往復式內(nèi)燃機排放測量第5部分：試驗燃料2011年實施2內(nèi)燃機鑄入式鑄鐵氣缸套技術條件2011年實施3內(nèi)燃機正時齒輪技術