当代轻型载货车用柴油机发展趋势课件

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。实施阶段一氧化碳（CO）碳氢化合物（HC）氮氧化物（NOx)颗粒物

(PM)执行日期第Ⅰ阶段4.51.18.00.612000年9月1日第Ⅱ阶段4.51.17.00.152003年9月1日第Ⅲ阶段2.10.665.00.102008年1月1号第Ⅳ阶段1.50.463.50.022013年7月1号第Ⅴ阶段1.50.462.00.022018年1月1号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直列泵

S型喷油器

自然吸气

2000200320082013直列泵

P型喷油器

增压中冷电控燃油系统

EGR增压中冷排放标准

高压共轨

增压中冷

后处理年份国一国二国三国四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Ⅲ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。②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。③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。④EGR技术废气再循环装置（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燃油系统电控VE泵电控单体泵电控高压共轨控制类型位置控制式时间控制式压力时间控制式最高喷射压力1100bar1100bar14500bar噪声一般一般优油品的适应性优优一般燃油耗优优优可靠性一般一般优排放一致性达标困难达标容易达标容易成本＋＋＋＋＋＋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+POC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产品型号4A1-68C4B1-82C4B1-88C4B2-95C4F1-135C缸数－缸径×行程4-80X904-85X1004-85X1004-90X1004-102X118排量（ml）18092270227025453856额定功率(kW/rpm)50/320060/320065/320070/320095/2800最大扭矩(N.m/rpm)170/2000205/2000225/2000240/2000360/1600全柴全系列国四产品表匹配的整车厂家金杯Concept江淮南骏吉奥长安唐骏重汽南汽东风扬子福田北汽黑豹二、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《GB18352.5-2013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五后处理解决方案EGR+DOC+DPF系统DOC+SCR系统优点可升级到EU6进气系统简单（无需EGR&节气门）适合京五使用成本较DPF低4-7%（包括燃料+尿素消耗）布置空间小标定难度小发动机冷却能力无需改变缺点进气系统复杂（EGR+节气门）满足京五&EU6需要增加DPF对燃油硫含量敏感需要有较大的整车布置空间高比油耗尿素加液站的基础建设标定难度大发动机冷却能力需加强（尤其是EGR冷却能力）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Ⅳ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序号项目名称计划编号备注1欧Ⅲ系列车用柴油机研制2008DFA80310科技部重大国际合作项目2小型挖掘机柴油机关键技术与产品开发2009AA04XK1485857国家863计划3四缸柴油机关键技术与开发2009AA04XK1485861国家863计划44D22E型柴油机2010GRC30025国家重点新产品计划54B1-88C40型柴油机2011TJC30030国家重点新产品计划64B2-95C40型柴油机2012GRC30038国家重点新产品计划国家级科技计划5项地方科技计划5项序号项目名称14D18E欧Ⅲ系列车用柴油机开发2高效低排放柴油发动机3欧Ⅳ排放车用系列柴油机技术攻关44D25F欧Ⅲ排放车用柴油机开发54B1欧Ⅳ系列柴油机开发五、企业概况研发成果序号专利名称专利号授权日期1柴油发动机的油气分离器ZL201030517580.42010年3月2日2缸径80毫米柴油机的油底壳ZL201120519117.82011年4月13日3缸径80毫米柴油机的盒式呼吸器ZL201120530345.52011年4月13日4柴油机空调压缩机支架ZL201120530342.12011年4月20日5一种柴油机气缸盖垫片ZL201220530320.52012年4月13日6具有合理机构润滑油道的柴油机曲轴ZL201220519087.02012年6月22日7带布水道四缸柴油机机体ZL201220518980.12012年4月13日8具有埋管水道的柴油机气缸盖ZL201220519001.42012年3月30日9具有内嵌式密封结构的气缸盖罩ZL201220519005.22012年4月13日公司拥有专利125件，发明专利3件，有17件发明专利进入实审状态。五、企业概况序号项目名称颁发日期备注1往复式内燃机排放测量第5部分：试验燃料2011年实施2内燃机铸入式铸铁气缸套技术条件