中国汽车发动机节能发展研究

张书林汽车发动机高层研讨会中国汽车发动机节能发展研究2主要内容一、我国汽车节能减排现状二、我国汽车发动机能量消耗情况三、汽车发动机节能重点发展方向四、相关政策建议3一、我国汽车节能减排现状4汽车工业飞速增长01000000200000030000004000000500000060000007000000800000090000001000000020002001200220032004200520062007生产销售2007年我国汽车产销量分别达到888万辆和879万辆。在汽车产量上，我国仅次于日本、美国位居世界第三位。在汽车销量上，我国已超过日本，低于美国，成为世界第二大汽车市场。5全国汽车保有量增长迅猛7年间增长了2.6倍10.70%12.06%13.93%16.03%13.10%13.48%17.93%17.30%050010001500200025003000350040004500200020012002200320042005200620070.00%2.00%4.00%6.00%8.00%10.00%12.00%14.00%16.00%18.00%20.00%保有量增长率6中国目前每千人拥有汽车量为25，相当于美国1914年的保有量，今后随着国民经济的增长，汽车保有量仍将保持较快增长的态势。Africa0150300450600750900190019201940196019802000每千人拥有汽车数U.S.(Line)Source:TransportationDataBook,Vol.25,ORNL,2006Canada2004Canada1994WesternEurope2004Pacific2004WesternEurope1994Pacific1994EasternEurope2004MiddleEast2004MiddleEast1994EasternEurope1994Central&SouthAmerica1994Central&SouthAmerica2004Asia2004Asia1994Africa1994Africa2004China1994China2004美国的历史数据其它国家2004年数据其它国家1994年数据7国内外有关机构对我国汽车保有量的预测（万辆）预测单位预测年份2005年2010年2015年2020年国务院发展研究中心200332655938633314509中国汽车技术研究中心2003355463511031515692中国交通运输协会20065000~550012000~15000一汽集团200330005100880014200美国能源部阿冈国家实验室20065200130002010年5000~6300万辆2020年1.2~1.6亿辆8汽车耗能不断攀升2006年，车用燃油消耗占国内石油消耗总量的27%，其中汽油占全国汽油消耗总量的86.4%，柴油占全国柴油总消耗量的38.5%，农用车对柴油的消耗达到11%。05,00010,00015,00020,00025,00030,00035,0002000年2001年2002年2003年2004年2005年2006年石油消费及车用燃油消费(万吨)石油消费量车用燃油消费量9国家石油对外依赖度加大2007年，我国成为仅次于美国的石油消费国。石油消费量达3.46亿吨。2007年，我国石油对外依赖度达到46.2%，石油供应安全面临严峻挑战，国内原油产量为1.87亿吨，石油净进口量1.59亿吨。05,00010,00015,00020,00025,00030,00035,0002000年2001年2002年2003年2004年2005年2006年2007年中国石油产量、净进口量及消费量（万吨）石油产量石油净进口量石油消费量石油对外依存度051015202530354045502000年2001年2002年2003年2004年2005年2006年2007年（%）10目前的汽车产品和产品结构不利于节能我国汽车产品的平均油耗明显高于欧美国家的平均水平。总体差距的范围在9%～16%，差距最大的车型是整车整备质量1000kg以下的小型汽车。汽车整备质量有上升趋势。2002年我国乘用车平均整车整备质量只有1230kg，到2006年，则增加至1356kg，与2002年相比，增加了10%。轿车产品结构小排量份额偏小，中大排量份额偏大，不利于节能。在2006年、2007年新生产的轿车产品中，1.5～2.0升排量的比例分别为58.9%和60.4%，2.0～2.5升排量的轿车所占比例为10.6%和11.6%，而1.0升以下的轿车所占比例仅为9.3%和5.2%。11相关标准和财税政策有待完善汽车燃油经济性标准处于实施初期，且覆盖范围较小。目前，实施燃油经济性标准只局限于新生产的乘用车及轻型商用车，还没有覆盖到其他车型。与汽车相关的税费设置和结构没有充分体现出对“节能减排”的合理引导作用。新能源汽车发挥的石油替代作用较小。2007年我国新能源汽车替代的石油燃料仅占车用燃料总消耗量的5%左右。12缺少针对节能与新能源汽车的具体的、目标明确的纲领性政策国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006－2020年）节能减排综合性工作方案中国应对气候变化国家方案节能中长期专项规划能源发展“十一五”规划高技术产业发展“十一五”规划中国应对气候变化科技专项行动发展节能与新能源汽车13二、我国汽车发动机能量消耗情况14我国近期商用车是燃料消耗的主力，商用车消耗的燃料占70%；以轿车为主的乘用车所消耗的燃料，近几年呈现快速增加的趋势；在未来的汽车能源消耗中，乘用车的燃料消耗比例将逐步上升，并处于主导地位。商用车和乘用车都必须重视节能15商用车能量消耗平衡图（客车）柴油100％发动机发动机损失60%怠速停车10%附件4%传动26%传动损失5%车轮21%制动损失7%滚动阻力11%空气阻力3%数据来源：中国企业试验数据16乘用车能量消耗平衡图（轿车）数据来源：中国企业试验数据汽油100％发动机发动机损失71.6%传动28.4%传动损失6.7%车轮21.7%制动2.3%滚动阻力7.6%空气阻力11.8%17三、汽车发动机节能重点发展方向18对于传统能源发动机：发展小型高效车用发动机（1.0L排量及以下）通过先进的发动机技术提高汽油发动机的工作效率由于柴油发动机的效率高于汽油机，可以发展乘用车用柴油发动机替代能源方面混合动力可以大大提高能源利用效率天然气发动机纯电动主要围绕以下两大方面19（一）发展1.0L排量及以下车用发动机小型乘用车具有良好的节能减排和经济性效益。替代高排量车型后综合节油效果可达到35%左右，因此应重点发展1.0L排量及以下小型乘用车用发动机。建议“小型乘用车”的定义为：1.0L排量及以下，同时满足升功率、整备质量、外形尺寸、油耗四方面指标限值要求的乘用车统称为小型乘用车。界定指标及其限值发动机排量,mL整备质量kg发动机升功率，kW/L最大长度,mm百公里油耗L≤1000≤900≥50≤3500下一阶段标准限值注：①本界定指标不适用于电动汽车、燃料电池汽车和混合动力汽车；②汽油车、柴油车、LPG单燃料车、CNG单燃料车和汽油/LPG、汽油/CNG等双燃料车均采用本表中标准，不再进行分别设定；③“下一阶段标准限值”指按照国家强制性标准《乘用车燃料消耗量限值》（GB19578-2004）中规定的，比当前阶段执行限值更为严格的后一阶段执行的标准限值；④整备质量与最大长度限制标准满足一项即可。20（一）发展1.0L排量及以下车用发动机我国目前发展小型乘用车还面临一些障碍，需要大力扶持。我国小型乘用车总体技术水平偏低；由于技术水平相对较低，消费者消费热情不高、部分地方出台了限制政策等；国家有关总体税费政策尚未能体现出对节能产品和技术的鼓励作用。小型乘用车具备进一步发展的产业条件目前已经形成了五大小型乘用车生产企业，在国际上具备了性价比的相对优势。国内一些企业已经推出了具备升功率50千瓦以上先进小型乘用车发动机和排放满足国Ⅲ、国Ⅳ标准的较高档次小型乘用车。近期发展目标：到2010年，小型乘用车产量达到200万辆，占乘用车市场份额的20%，替代高排量车型70万辆，实现当年节油量约50万吨。21先进柴油发动机具有油耗低、CO2排放少的优点。研究表明：与汽油车相比，柴油车可平均节油30%左右；上海市柴油轿车示范结果显示，与同级别的汽油车相比，柴油车的百公里油耗降低了35%～42%。我国柴油乘用车还面临一些制约因素，占汽车总保有量的比重不到1%。柴油机的制造成本高，导致整车价格增加10%以上；高品质柴油还不能满足市场需求；主要大城市还存在限制柴油车使用的政策。在每年新增的乘用车中，柴油车的比例仍然较低，2007年销售的乘用车中柴油只有4.3万辆，市场占有率仅为0.7%。我国汽车企业和内燃机企业从“十五”末期已经开始研发生产乘用车柴油机的准备，已具备较好的产业化基础。目前有十多家企业已经开发或引进了乘用车用柴油机，产品具有先进的节能排放技术水平，多数已达到批量生产的技术状态，大部分产品具有自主知识产权。（二）发展轿车用柴油发动机22（二）发展轿车用柴油发动机近期发展目标：发展达到国Ⅳ标准的柴油乘用车技术；增加柴油乘用车市场份额，尤其是提高出租车、SUV与MPV的柴油车比例；2010年，柴油乘用车产量达到40万辆，占乘用车市场的3~4%，实现节油40万吨；进一步推行商用车柴油化，争取实现3.5t以上商用车全部柴油化；针对车用柴油品质及供给问题，应加快二甲醚替代柴油的可行性研究，对二甲醚汽车的技术开发与推广应用予以大力支持。在组织示范运行的同时，加快相关标准的研究与制定，建立完善二甲醚输配系统，在取得一定经验后进行推广并形成车用替代燃料产业，以实现对车用柴油的替代；建议国家尽快出台燃油税政策，以促进节能型柴油乘用车的应用与发展；建议继续强化乘用车燃油经济性标准，以促进柴油乘用车的发展。23提高汽油机效率是汽车节能最重要、最直接、最现实的措施之一；目前国内99%以上的乘用车是汽油车，在可以预计的将来，汽油机仍将是汽车的主要动力；全面推广多气门技术，增加可变气门技术的应用，适度采用增压和汽油直喷技术，是近期内实现汽油发动机节能降耗的主要技术途径。（三）发展高效汽油发动机汽油机技术燃油效率提高(%)零售价增加（元）最低最高低高多气门、顶置凸轮258201120可变气门正时352801120可变气门升程和正时5105601680增压和尺寸减小5730004500缸内直接喷射102036004600汽油机新技术对燃油经济性及成本的影响24（三）发展高效汽油发动机推广高效汽油机技术必须重视小型汽油发动机的技术提升；通过合资生产、技术引进和自主开发，我国目前在推广高效汽油机技术方面已经具备了一定的产业基础。多气门技术和气门可变技术已经开始在国内许多汽车车型上得到应用；汽油机缸内直喷技术在国家科技项目支持下开展了研究工作，部分车型上已经开始应用。25（三）发展高效汽油发动机近期发展目标：2010年将淘汰2气门技术产品，全部采用多气门技术；新产品采用气门可变技术的比例，从近30％增加到45％；部分中高级车采用增压技术。2010年实现节油30万吨；2010年在中高档车上采用汽油直喷技术，考虑汽油品质的实际状况，λ＝1的均质汽油直喷技术是近期比较现实的技术方案。预计2010年国内采用汽油直喷技术的中高档轿车市场占有率将达到2%，即当年销售20万辆，市场保有量超过43万辆，实现节油8万吨。26（四）发展混合动力在多数行驶工况下，特别是在城市行驶工况下，混合动力汽车具有明显的节油效果。根据动力混合形式和程度的不同，混合动力汽车比同型汽油车节油10%~40%；在三类电动汽车中，混合动力汽车是现阶段最具产业化前景、最现实的技术方案；在国家“