15-151021-中国清洁柴油车技术发展现状及趋势-简化版.ppt

1、中国清洁柴油车技术发展现状及趋势,2015. 10. 22,目 录,一、“十二五”我国清洁柴油车技术研发进展 二、新一代清洁柴油车发展思考,项目下设21个课题，按课题技术领域分，可分为先进发动机技术、自动变速器技术和柴油机后处理技术三个研究领域。先进发动机技术领域设15个课题，自动变速器领域设4个课题，柴油机后处理技术领域设2个课题。,1. 背景介绍,一、“十二五”我国清洁柴油车技术研发进展,整机技术水平：具有自主知识产权、整车排放达到国V标准，实现整车燃油消耗量较国家第三阶段油耗标准低15%。,2. 乘用车用高压共轨柴油机,一、“十二五”我国清洁柴油车技术研发进展,长城2.0L 乘用车柴油机

2、,奇瑞2.0L 乘用车柴油机,云内1.85L 乘用柴油机,2. 乘用车用高压共轨柴油机-产品,一、“十二五”我国清洁柴油车技术研发进展,整机技术水平：具有自主知识产权，满足欧VI排放标准的高压共轨商用车柴油机。,3. 高压共轨商用车柴油机,一、“十二五”我国清洁柴油车技术研发进展,新风高压共轨 燃油喷射系统,潍柴动力12L柴油机,兵器集团7L柴油机,3. 高压共轨商用车柴油机-产品,一、“十二五”我国清洁柴油车技术研发进展,后处理技术水平：催化剂性能、后处理关键零部件性能等达到国际同期同类产品水平，后处理技术整体水平达到欧VI排放标准。,4. 柴油机NOX和PM后处理技术,一、“十二五”我国清

3、洁柴油车技术研发进展,4. 柴油机NOX和PM后处理技术-产品及产业化能力,催化剂及载体性能,关键零部件技术,系统集成匹配及 产业化能力建设,NOX传感器,EGR阀,SCR喷射器,建立年产1200万升SCR催化剂生产线,建立年产300万升堇青石载体生产线,建立年产50万套后处理总成生产线,一、“十二五”我国清洁柴油车技术研发进展,整机技术水平：柴油机排放分别达到欧VI，燃油经济性达到国际先进水平，关键技术具有自主知识产权。,5. 均质压燃柴油机技术,一、“十二五”我国清洁柴油车技术研发进展,玉柴YC6L 均质压燃柴油机,潍柴WP12 均质压燃柴油机,5.均质压燃柴油机技术-产品,一、“十二五”

4、我国清洁柴油车技术研发进展,目 录,一、“十二五”我国清洁柴油车技术研发进展 二、新一代清洁柴油车发展思考,重载商用车能源消耗,数据来源：2010-2014年中国统计年鉴,我国汽车油耗占石油年消耗总量的一半左右，而汽车油耗的48.28%是被只占汽车总量13.9%的重载商用车（3.5T）消耗掉的。,二、新一代清洁柴油车发展思考,1. 我国重型商用车技术现状,汽车工业尾气排放标准,我国目前排放标准与美国、欧盟存在较大差距。,1. 我国重型商用车技术现状,二、新一代清洁柴油车发展思考,40,制动性参数,20,45,34,整车,美国,中国,升功率（kW/L）,排放,寿命（万公里),EPA2010,国I

5、V,160,80,油耗(L/100Km),发动机,最高车速(Km/h),0-85Km/h加速时间(s),直接档最大爬坡度,加速行驶噪声(dB(A),125,47.5,FMVSS(2015),2.1%,80,110,52,2.5%,84,GB7258(2015),1. 我国重型商用车技术现状,51%,41%,热效率(%),二、新一代清洁柴油车发展思考,低油耗：20L/100km 低排放: 欧VI标准（国VI标准） 低噪声: 80dB(A) （通过性噪声） 高热效率：50%-55%（发动机）,2. 新一代清洁重型商用车技术目标建议,“三低一高”,二、新一代清洁柴油车发展思考,Organic Ran

6、kine cycle 有机朗肯循环 Turbocompound 复合涡轮,Waste Heat Recovery 废热回收,Optimized Piston Bowl 活塞燃烧室优化 Optimized Injector 喷油器优化 Dual-fuel双燃料技术 Low-temperature combustion (LTC) 低温预混合燃烧,Turbocharger 增压系统,Advanced Combustion 先进燃烧技术,20% Fuel Consumption Improvement, 5055% BTE,油耗改进 20% ,热效率50 55%,Aftertreatment 后处理

7、,EGR 废气再循环 Urea-SCR 尿素-选择性催化还原 DPF颗粒捕集器,Friction& Accessory 摩擦和附件,Variable Geometry Turbocharger 可变截面涡轮增压器技术 Two-Stage turbocharging 两级增压技术,Friction reduction 低摩擦技术 Variable Accessories 可变附件技术,3. 新一代清洁柴油机技术路径,二、新一代清洁柴油车发展思考,B. Turbocompound 复合涡轮,Relatively good BSFC reduction 较好的BSFC特性 Relative simp

8、licity and low cost 结构简单，成本低 High exhaust back-pressure 背压高 No BSFC benefit at some low loads 部分低负荷工况BSFC效益低 Low turbine efficiency with common technology 涡轮效率低,Good BSFC reduction 优良的BSFC特性 No interaction with engine 与发动机无关联 Lower heat-exchanger area 减小换热器面积 Complexity and cost 结构复杂，成本高 Working flu

9、id toxicity 工作介质有毒性,Advantages优点,Advantages优点,Disadvantages缺点,Disadvantages缺点,A. Organic Rankine cycle 有机朗肯循环,3.1 废热回收技术,二、新一代清洁柴油车发展思考,C. Mechanical 机械式,D. Electrical 电气式,Advantages优点,Disadvantages缺点,Low power loss by direct mechanical connection 功率损失低 No batteries or e -motor required 不需要电机和电池,No

10、energy storage method 能量无法存储 Energy produced may not match power demand 不满足动力需求 Slower expander or transmission required 需要变速器,Energy storage possible 实现能量存储 Energy feedback according to vehicle power demand 车辆功率要求反馈调节,Losses converting mechanical power to electrical and back 机电转化功率损失 Requires e-mot

11、or需要电机,Advantages优点,Disadvantages缺点,3.1 废热回收技术,二、新一代清洁柴油车发展思考,Tuco: Turbo-compounding 复合涡轮,ORC: Organic Rankine cycle 有机朗肯循环,典型的废热回收技术,3.1 废热回收技术,二、新一代清洁柴油车发展思考,3.1 废热回收技术,二、新一代清洁柴油车发展思考,Low viscosity oil 采用低粘度润滑油,Optimized pistons, piston rings, cylinder kit, etc 活塞、活塞环、缸套等优化,FMEP reduced, mechanic

12、al efficiency improved 通过摩擦降低，提高机械效率。,A. Friction reduction 低摩擦技术,3.2 摩擦和附件技术,二、新一代清洁柴油车发展思考,Variable speed water pump 变速水泵,Variable oil pump 可变机油泵,BTE improvement with variable displacement oil pump and variable speed water pump 应用可变机油泵和变速水泵后，发动机热效率提高。,B. Variable Accessories 可变附件技术,3.2 摩擦和附件技术,二、新

13、一代清洁柴油车发展思考,Increase compression ratio(CR) 提高压缩比 Piston Bowl geometry optimization -Genetic Algorithm(GA) 燃烧室结构优化-遗传算法,B. Optimized Injector喷油器优化,A. Optimized Piston Bowl活塞燃烧室优化,Robust cavitation design 稳定的气穴设计 Heat release improvements 改进散热,BTE impact: +1.3%,3.3 先进燃烧技术,二、新一代清洁柴油车发展思考,PCCI 预混合压燃技术 H

14、CCI 均质充量压燃技术 RCCI 燃油活性控制压燃技术 Natural Gas (NG)-dieselRCCI Ethanol-Diesel RCCI,C. Low-temperature combustion (LTC) 低温燃烧,LTC can reduce NOx and PM at the same time LTC技术能够同时降低NOx和PM,3.3 先进燃烧技术,二、新一代清洁柴油车发展思考,NG-Diesel DF 天然气-柴油双燃料,Ethanol-Diesel DF 乙醇-柴油双燃料,Advantages技术优势 Fuel efficiency improvement 提高

15、燃油效率 Replacement of diesel 替代柴油燃料 Reduction in soot and engine-out (EO) NOx 减少颗粒物和NOx排放,Features 特点 Lower heat transfer 低的传热性 Control burn duration 控制燃烧持续期 Increase effective expansion 增加有效膨胀,D. Dual-fuel 双燃料技术,3.3 先进燃烧技术,二、新一代清洁柴油车发展思考,Lower NOx 降低NOx排放 higher PM and less fuel economy 增加PM,降低燃油经济性,

16、HPL-EGR 高压EGR Easier to implement容易实施 Recirculated exhaust is dirty再循环废气不干净 More difficult to distribute EGR evenly to all cylinders将EGR分配给各个气缸困难,LPL-EGR 低压EGR More NOx reduction, less engine wear NOx降低更多，更少发动机磨损 More complicated and expensive to implement 实施复杂，成本更高 Requires a PM filter 需要PM过滤器,A. E

17、GR 废气再循环,3.4 后处理技术,二、新一代清洁柴油车发展思考,Excellent thermal stability卓越热稳定性 High NOx conversion rate高的NOx转化率,B. Urea-SCR 尿素-选择催化还原技术,3.4 后处理技术,二、新一代清洁柴油车发展思考,C. DPF 颗粒捕集器,DPF Structure DPF结构 Flow-through DPF (DOC) ( 25%, mass) 减少颗粒物排放25%以上 Partial-flow DPF ( 50%, mass) 减少颗粒物排放50%以上 Wall-flow DPF ( 85%, mass

18、) 减少颗粒物排放85%以上,DPF regeneration DPF再生,Active regeneration主动再生 extra energy required (to raise temperature) 需要额外能量来提高温度 Passive regeneration被动再生 No extra energy required, with or without additives 不需要额外能量，可能需要附加剂,3.4 后处理技术,二、新一代清洁柴油车发展思考,a wide flowrange allowing higherboost pressures atlow engine sp

19、eeds 在低速时高增压压力的大范围流量调节 Increased usable engine speed range 增加可用的发动机转速范围 Increased low speed torque 提高低转速扭矩 Reducing Transient Response time 减少瞬态响应时间 fewer gear changes and can reduce truck fuel bills 更少的换档时间和油耗,Less Response time 更少的响应时间,A. Variable Geometry Turbocharger (VGT) 可变截面涡轮增压器技术,3.5 增压技术,二

20、、新一代清洁柴油车发展思考,Advantages优势 Enables higher engine horsepower density for engine downsizing and increased power levels 在发动机小型化和功率增加的情况下，提高发动机功率密度 Efficient ultra-high boosting capability with fewer turbo limitations 减少限制因素，实现有效的超高增压 Extended air flow range flexibility 扩展了空气流量范围的灵活性 Superior altitude a

21、ir capabilities 卓越的高海拔空气适应能力 Reduced air handling control complexity 降低换气控制的复杂性,B. Two-Stage turbocharger with intercooler 两级增压技术,3.5 增压技术,二、新一代清洁柴油车发展思考,3.5 增压技术,二、新一代清洁柴油车发展思考,The application of hybrid system on heavy duty trucks will bring 10% decrease to fuel consumption which is significant to

22、Chinas energy situation. 对于重型商用车，混合动力系统的应用能够改进约10%的油耗，对于中国的能源现状具有重要意义。,4. 新一代清洁柴油车技术路径（混合动力）,二、新一代清洁柴油车发展思考,There are no clutches in the dual-mode hybrid powertrain 双模式混合动力系统中无离合器 All shifts are accomplished by rev-matching and neutralizing torque 通过反向匹配和中和力矩完成所有转换动作,Navistar 5 Shift Positions 5种转换位置,A. Dual-mode hybrid powertrain双模式混合动力技术,4. 新一代清洁柴油车技术路径（混合动力）,二、新一代清洁柴油车发展思考,350kW Liquid-Cooled Lithium-Ion 750 Volts 28 kW-hrs,Detection of Battery Parameters 电池参数检测