15-151021-中国清洁柴油车技术发展现状及趋势-简化版

中国清洁柴油车技术发展现状及趋势同济大学汽车学院楼狄明博士教授博导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技术领域研究方向课题名称先进发动机技术（15个）增压直喷汽油发动机（3个）缸内直喷汽油机的研发与产业化新一代小排量高效增压直喷汽油机开发中高级轿车用先进增压直喷汽油机技术研究高压共轨柴油发动机（6个）高压共轨轿车柴油机开发节能环保高效轿车柴油机研发高压共轨重型柴油机关键技术研究柴油机电控高压共轨燃油喷射系统轻型车用电控高压共轨柴油机开发中重型高功率密度高效清洁柴油机关键技术均质燃烧发动机（2个）基于柴油机均质压燃发动机关键技术攻关及样机研制基于汽油机均质压燃（HCCI）汽油发动机及整车研发替代燃料发动机（4个）下一代天然气发动机关键技术与产品开发甲醇柴油双燃料重型柴油机关键技术研究国V排放生物柴油专用发动机关键技术研究国Ⅵ标准电控二甲醚车用发动机的研究自动变速器技术（4个）CVT自动变速器（1个）混合动力汽车无级自动变速器（CVT）关键技术研发双离合自动变速器（2个）乘用车双离合自动变速器平台产品研发双离合器自动变速器产业化技术开发AT自动变速器（1个）大功率AT变速器研发柴油机后处理技术（2个）柴油机NOX和PM后处理（2个）柴油机后处理系统（SCR）关键技术研发及产业化满足欧Ⅵ排放标准的柴油机后处理关键技术研究项目下设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I发动机零部件及燃烧系统设计优化：零部件轻量化设计，零部件低噪声结构设计，燃烧室形状优化设计，气道优化设计II高压共轨柴油机电控系统开发：自主ECU软硬件开发，应用层软件控制策略。IIIDPF设计开发应用：DPF仿真优化设计，DPF再生策略研发，DPF台架标定，DPF整车标定IV柴油乘用车智能起停技术开发应用：智能启停系统详细设计及制造，智能启停策略开发，智能起停标定及验证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主要考核指标：升功率，≥50kW/L升扭矩，160N·m/L综合比油耗，≤205g/(kW·h)排放标准，国V10台样机，3台样车主要考核指标：升功率，≥50kW/L升扭矩，160N·m/L综合比油耗，≤205g/(kW·h)排放标准，国V10台样机，3台样车主要考核指标：升功率，≥50kW/L升扭矩，160N·m/L综合比油耗，≤205g/(kW·h)排放标准，国V10台样机，3台样车主要完成指标：升功率，55kW/L升扭矩，160N·m/L综合比油耗，203.7g/(kW·h)排放标准，国V10台样机，3台样车主要完成指标：升功率，57kW/L升扭矩，175N·m/L综合比油耗，204.2g/(kW·h)排放标准，国V12台样机，8台样车主要完成指标：升功率，54kW/L升扭矩，162N·m/L综合比油耗，204.3g/(kW·h)排放标准，国V13台样机，3台样车长城2.0L乘用车柴油机奇瑞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I高压共轨燃油系统关键零部件开发：高压油泵、共轨管、喷油器总成的开发，高压共轨燃油喷射系统测试与评价标准平台II柴油机电控系统开发及关键技术研究：电控单元ECU的硬件平台，基础软件库和控制策略，满足国V、欧VI阶段的功能性和可靠性要求III高强度的柴油机结构及关键部件设计开发：适合于高爆压和高热负荷的欧Ⅵ重型柴油机结构设计，燃烧系统及燃烧室设计IV后处理系统匹配与集成控制技术：高效DPF再生催化剂和SCR催化剂开发，DOC+DPF+SCR的封装集成及控制技术VEGR与增压系统的匹配与控制技术：高压比涡轮增压系统及其控制策略开发，冷却EGR技术的研发，基于模型的EGR/增压系统耦合控制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主要考核指标：喷射压力，180MPa喷射次数，5次最高需用发动机转速，4800r/min排放标准，国V搭载样机3台主要考核指标：标定功率/转速，≥350/2100(kW/(r/min))最大扭矩/转速，≥2000/1200(kW/(r/min))升功率，≥30N·m/(r/min)综合比油耗，≤205g/(kW·h)排放标准，欧Ⅵ样机5台主要考核指标：标定功率/转速，≥265/2300(kW/(r/min))最大扭矩，≥1200N·m最低燃油消耗率，195g/(kW·h)综合比油耗，≤205g/(kW·h)排放标准，国V样机5台主要完成指标：喷射压力，180MPa喷射次数，5次最高需用发动机转速，4800r/min排放标准，国V搭载样机3台主要完成指标：标定功率/转速，352.3/2100(kW/(r/min))最大扭矩/转速，2012/1200(kW/(r/min))升功率，30.4N·m/(r/min)综合比油耗，203.3g/(kW·h)排放标准，欧VI样机5台，样车1辆主要完成指标：标定功率/转速，265.6/2300(kW/(r/min))最大扭矩，1201.1N·m最低燃油消耗率193.7g/(kW·h)综合比油耗，203.3g/(kW·h)排放标准，国V样机6台，样车1辆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I欧VI标准柴油机尾气净化系统用催化剂及载体开发：无毒性SCR催化剂技术，新型DOC催化剂涂覆技术，新型DPF涂层和大尺寸载体技术II后处理关键零部件及控制技术开发：SCR系统关键技术，大流量EGR阀及控制技术，NOX传感器开发，DPF再生燃油喷射控制技术III后处理系统集成开发：后处理系统集成模型仿真，后处理系统匹配标定技术，OBD诊断策略技术开发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主要考核指标：SCR催化剂，200℃时，NOX转化率≥50%；300℃以上，NOX转化率≥90%DOC催化剂满足230-350℃，60%≥NO2转换率≥40%，C3H8(T50)≤270℃大尺寸载体达到13英寸，热膨胀系数小于0.9×10-6/℃主要考核指标：SCR尿素喷射系统在9bar压力下，最大尿素喷射量8L/hEGR率≥50%，EGR阀开启和关闭响应时间≤50msNOX传感器测量精度10ppm，响应时间T90≤1s，温度0-800℃，量程0-2000ppm主要完成指标：SCR催化剂完成考核指标DOC催化剂满足230-350℃下60%≥NO2≥40%；C3H8（T50)≤270℃大载体直径达到13英寸，热膨胀系数0.86×10-6/℃主要完成指标：SCR尿素喷射系统在9bar压力下，尿素喷射量大于8L/hEGR率≥50%，EGR阀开启和关闭响应时间＜50ms完成满足考核指标、拥有自主知识产权的SCR系统、EGR系统集成、NOX传感器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IHCCI柴油机技术：增压系统匹配，燃烧室匹配，EGR控制策略IIHCCI柴油机后处理：后处理系统集成，SCR控制，DPF控制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均质压燃柴油机主要考核指标：最低燃油消耗率，≤190g/kWh噪音，≤95dB(A)排放水平，欧VI1台样机主要考核指标：最低燃油消耗率，≤190g/kWh噪音，≤95dB(A)排放水平，欧VI1台样机主要完成指标：最低燃油消耗率，189g/kWh噪音，94.7dB(A)排放水平，欧VI1台样机主要完成指标：最低燃油消耗率，189.8g/kWh噪音，94.9dB(A)排放水平，欧VI1台样机5.均质压燃柴油机技术-产品一、“十二五”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55%54%54%56%58%26%26%27%27%28%45%46%46%44%42%0%10%20%30%40%50%60%70%02000400060008000100001200014000160002008年2009年2010年2011年2012年万吨2008-2012年汽柴油消耗量分布汽车行业重型商用车其他类型汽车汽车行业占比重型商用车占比其他行业占比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204534整车美国中国升功率（kW/L）排放寿命（万公里)EPA2010国IV16080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))12547.5FMVSS(2015)2.1%80110522.5%84GB7258(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OrganicRankinecycle有机朗肯循环Turbocompound复合涡轮WasteHeatRecovery废热回收OptimizedPistonBowl活塞燃烧室优化OptimizedInjector喷油器优化Dual-fuel双燃料技术Low-temperaturecombustion(LTC)低温预混合燃烧Turbocharger增压系统AdvancedCombustion先进燃烧技术20%FuelConsumptionImprovement,50~55%BTE油耗改进20%,热效率50–55%Aftertreatment后处理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VariableGeometryTurbocharger可变截面涡轮增压器技术Two-Stageturbocharging两级增压技术Frictionreduction低摩擦技术VariableAccessories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RelativelygoodBSFCreduction较好的BSFC特性Relati