清洁能源与清洁能源发动机

1、Geely Automobile Institute 清洁能源与清洁能源发动机清洁能源与清洁能源发动机 发动机开发部-贺文江 Geely Automobile Institute 2 目录目录 能源环境状况能源环境状况 清洁能源特点与应用清洁能源特点与应用 清洁能源发动机清洁能源发动机 Geely Automobile Institute 3 能源环境状况能源环境状况 能源状况能源状况 未来未来20年发展中国家能源消耗增长迅速，尤其是中国年发展中国家能源消耗增长迅速，尤其是中国 和印度和印度 2009年内燃机消耗年内燃机消耗60%的石油，对外依存度的石油，对外依存度51.3%， 十年后十年后6

2、4.5% Geely Automobile Institute 4 能源环境状况能源环境状况 Geely Automobile Institute 5 能源环境状况能源环境状况 环境状况环境状况 全球变暖全球变暖 CO2排放第一大国，其中排放第一大国，其中60%的的CO2排放来自交通运排放来自交通运 输输 城市污染严重城市污染严重 Geely Automobile Institute 6 清洁能源特点与应用情况清洁能源特点与应用情况 清洁能源种类清洁能源种类 代用燃料代用燃料 CNG LNG LPG 乙醇乙醇 甲醇甲醇 生物柴油生物柴油 氢氢 电能电能 混合动力混合动力 插电式混合动力插电式混

3、合动力 燃料电池燃料电池 纯电动纯电动 Geely Automobile Institute 7 项目项目天然气天然气汽油汽油 自燃温度自燃温度 680-750680-750420420 理论空燃比理论空燃比 kg/kgkg/kg17.217.214.714.7 理论空燃比理论空燃比 L/LL/L9.59.5- - 燃烧层流火焰传播速度燃烧层流火焰传播速度 cm/scm/s33.8 33.8 （比汽油低（比汽油低15%15%）39-4739-47 混合气热值混合气热值 kJ/m3kJ/m333643364（比汽油低（比汽油低12%12%）38313831 辛烷值辛烷值115-139115-13

4、99393 滞燃期滞燃期比汽油约长比汽油约长20%20% 初燃期初燃期比汽油约长比汽油约长12%12% 急燃期急燃期比汽油约长比汽油约长60%60% 充气效率充气效率比汽油机约低比汽油机约低10%10% 进气温度进气温度较高较高较低较低 排气温度排气温度较高较高较低较低 含硫量含硫量 mgmg 200200（部分地区天然气每立方米（部分地区天然气每立方米 有有0.3-0.4L0.3-0.4L的硫化氢）的硫化氢） 37503750 （375375北京）北京） 清洁能源特点与应用清洁能源特点与应用-CNG Geely Automobile Institute 8 清洁能源特点与应用清洁能源特点与应

5、用-CNG Geely Automobile Institute 9 不同喷气方式的特点不同喷气方式的特点 气道喷射：供气装置简单，燃料流量较小时难以精确气道喷射：供气装置简单，燃料流量较小时难以精确 控制，天然气占进气充量的控制，天然气占进气充量的10-15%。 缸外气门处喷射：实现定时定量供气，减轻由气门重缸外气门处喷射：实现定时定量供气，减轻由气门重 叠角造成的燃料直接排出，可稀燃，但混合时间短。叠角造成的燃料直接排出，可稀燃，但混合时间短。 缸内直喷：缸内直喷： 高压直喷：接近压缩上止点时喷射，对空气充量几高压直喷：接近压缩上止点时喷射，对空气充量几 乎没影响。乎没影响。 低压直喷：进

6、气行程喷射，混合均匀，影响空气充低压直喷：进气行程喷射，混合均匀，影响空气充 量量 清洁能源特点与应用清洁能源特点与应用-CNG Geely Automobile Institute 10 清洁能源特点与应用清洁能源特点与应用-CNG Geely Automobile Institute 11 项目项目更改（新增）原因更改（新增）原因如何更改（新增）如何更改（新增） 气门及座圈气门及座圈材料耐高温不够，润滑、冷却差，材料耐高温不够，润滑、冷却差， 容易烧蚀、磨损容易烧蚀、磨损 1.1.更换材料，增加材料高温硬度，抗更换材料，增加材料高温硬度，抗 粘着磨损性，材料自润滑性，导热性；粘着磨损性，材

7、料自润滑性，导热性； 2.2.更改设计，增大密封面锥角。更改设计，增大密封面锥角。 点火系点火系天然气需要点燃温度高，燃烧速度天然气需要点燃温度高，燃烧速度 慢，燃烧持续时间长，转换燃料要慢，燃烧持续时间长，转换燃料要 调整点火提前角，可能会发生异常调整点火提前角，可能会发生异常 燃烧燃烧 1.1.高能点火线圈，点火能量从高能点火线圈，点火能量从35mJ35mJ提提 升到升到65mJ65mJ； 2. 2. 火花塞：试验对比热值增大火花塞：试验对比热值增大1 1、2 2， 间隙为间隙为0.80.8、1.11.1、1.51.5等方案，最后等方案，最后 确定性能最好的；确定性能最好的； 3.3.采用

8、全硅胶式高压阻尼线套，并缩采用全硅胶式高压阻尼线套，并缩 短更换周期；短更换周期； 4.4.调整火花塞更换周期（普通调整火花塞更换周期（普通15000-15000- 20000km20000km更换）。更换）。 电控燃气供给电控燃气供给保证燃料精确供给，减少气道、进保证燃料精确供给，减少气道、进 气歧管悬浮天然气，增加进气效率，气歧管悬浮天然气，增加进气效率， 避免回火避免回火 增加天然气喷射器，并使出气口尽量增加天然气喷射器，并使出气口尽量 靠近进气道气门阀处；系统供应商借靠近进气道气门阀处；系统供应商借 用整车平台的。用整车平台的。 清洁能源特点与应用清洁能源特点与应用-CNG Geely

9、 Automobile Institute 12 项目项目更改（新增）原因更改（新增）原因如何更改（新增）如何更改（新增） 进气歧管进气歧管天然气进气歧管喷射天然气进气歧管喷射增加喷气接头，优化喷入角度增加喷气接头，优化喷入角度 润滑油润滑油发动机热负荷较高，积碳主要来自发动机热负荷较高，积碳主要来自 润滑油，影响进排气及堵塞天然气润滑油，影响进排气及堵塞天然气 喷嘴喷嘴 专用润滑油：抗氧化性能好、高温清专用润滑油：抗氧化性能好、高温清 净性好、低灰分、低碱值和高分散性。净性好、低灰分、低碱值和高分散性。 催化器催化器燃烧不好时会有较多的未燃燃烧不好时会有较多的未燃HCHC耐甲烷催化器或不更改

10、耐甲烷催化器或不更改 橡胶件、密封橡胶件、密封 件、含镍金属件、含镍金属 1.1.燃料成分不稳定，全国各地产气燃料成分不稳定，全国各地产气 成分有差异，部分地区天然气含硫成分有差异，部分地区天然气含硫 量或量或H H2 2S S高，对天然橡胶件、密封高，对天然橡胶件、密封 件、镍金属有腐蚀，但腐蚀强度不件、镍金属有腐蚀，但腐蚀强度不 大；大； 2.2.发动机热负荷大。发动机热负荷大。 1.1.采用耐硫的氟橡胶；采用耐硫的氟橡胶； 2.2.检规中要求增加橡胶件、密封件、检规中要求增加橡胶件、密封件、 含镍合金件的耐硫检测项目；含镍合金件的耐硫检测项目； 3.3.检规中要求增加橡胶件、密封件、检规

11、中要求增加橡胶件、密封件、 含镍合金件的耐高温检测项目；含镍合金件的耐高温检测项目； 4.4.燃用满足国家标准的天然气燃料，燃用满足国家标准的天然气燃料， 不需要更改。不需要更改。 清洁能源特点与应用清洁能源特点与应用-CNG Geely Automobile Institute 13 清洁能源特点与应用清洁能源特点与应用-甲醇甲醇 Geely Automobile Institute 14 清洁能源特点与应用清洁能源特点与应用-甲醇甲醇 Geely Automobile Institute 15 清洁能源特点与应用清洁能源特点与应用-甲醇甲醇 Geely Automobile Institu

12、te 16 清洁能源特点与应用清洁能源特点与应用-甲醇甲醇 Geely Automobile Institute 17 清洁能源特点与应用清洁能源特点与应用-甲醇甲醇 Geely Automobile Institute 18 清洁能源发动机清洁能源发动机 美国清洁能源汽车状况美国清洁能源汽车状况 Geely Automobile Institute 19 清洁能源发动机清洁能源发动机 美国清洁能源汽车状况美国清洁能源汽车状况 Geely Automobile Institute 20 美国清洁能源汽车状况美国清洁能源汽车状况 清洁能源发动机清洁能源发动机 Geely Automobile I

13、nstitute 21 美国清洁能源汽油替代情况美国清洁能源汽油替代情况 清洁能源发动机清洁能源发动机 Geely Automobile Institute 22 混合动力汽车发动机混合动力汽车发动机 相比同排量发动机，其额定功率、最大扭矩都有较大降低，由于采用最相比同排量发动机，其额定功率、最大扭矩都有较大降低，由于采用最 小燃油消耗率的标定目标，其外特性曲线整体下移，单独搭载整车，难小燃油消耗率的标定目标，其外特性曲线整体下移，单独搭载整车，难 以满足整车动力性要求。以满足整车动力性要求。 如普锐斯如普锐斯VVT-i系统调节所示，在怠速、轻负荷、加速状态、高负荷、低系统调节所示，在怠速、轻

14、负荷、加速状态、高负荷、低 温环境、起停工况时发动机不能运行在阿特金森循环，其燃烧稳定性不温环境、起停工况时发动机不能运行在阿特金森循环，其燃烧稳定性不 如普通奥拓循环发动机。如普通奥拓循环发动机。 发动机工作状态复杂，需要精确的控制系统、执行机构、传感器等来实发动机工作状态复杂，需要精确的控制系统、执行机构、传感器等来实 现不同工况转换，标定工作量大，技术难度及开发、生产成本高。现不同工况转换，标定工作量大，技术难度及开发、生产成本高。 清洁能源发动机清洁能源发动机 发动机名称1NZFXE1NZFE 发动机排量（mL）14961496 缸径X行程（mm） 75X84.775X84.7 每缸气

15、门数 44 压缩比 13.510.4 功率（kW/rpm）57/500081/6000 扭矩（Nm/rpm）115/4000142/4200 进气方式及控制自然吸气，VVT-i自然吸气，VVT-i 喷油策略取消浓混合气供应高速时供应浓混合气 Geely Automobile Institute 23 混合动力汽车发动机混合动力汽车发动机 清洁能源发动机清洁能源发动机 Geely Automobile Institute 24 清洁能源发动机清洁能源发动机 Geely Automobile Institute 25 多种燃料适应性发动机多种燃料适应性发动机 可靠性适应可靠性适应 抗腐蚀性适应抗腐蚀性适应材料更换材料更换 润滑适应润滑适应润滑油、酯润滑油、酯 冷却适应冷却适应防止发动机热负荷过大防止发动机热负荷过大 点火适应点火适应点火能量、火花塞点火能量、火花塞 冷起动适应冷起动适应燃料预热、引燃燃料预热、引燃 性能适应性能适应 动力性适应动力性适应增压，燃油喷射系统优化增压，燃油喷射系统优化