发动机节能技术漫谈（上）.docx

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1、发动机节能技术漫谈（上） 打开文本图片集 发动机是汽车的心脏，发动机性能的好坏干脆关系到车辆的整体性能，也关系到车辆油耗及排放水平的凹凸。随着发动机技术的不断进步，发动机生产企业除了在动力性上不断进步之外，发动机的节油、减排实力也已成为很重要的指标。我国的发动机技术水平已经发展到哪一阶段？发动机在节油性能上有哪些新技术和新突破？发动机的发展遇到了哪些瓶颈？本期互动论坛将围绕这些问题绽开探讨。 主持人：柴油发动机的设计开发涉及许多关键的技术，比如说要达到欧排放标准须要采纳高压共轨技术，但高压共轨技术目前驾驭在博世、电装等少数几家跨国公司手里。另外，柴油的电控系统和柴油机后端的尾气处理技术我国也没

2、有完全驾驭。请谈一下您了解的国外发动机产品，他们先进在哪里？有哪些技术是目前我们还没有驾驭的？我国的发动机技术与国外相比，主要差距在哪里？请举例说明国产发动机与进口发动机在运用中的各项数据对比。曾经有段时间，国内公交车用发动机市场几乎被国外品牌所垄断，后来，玉柴、潍柴、上柴等国内发动机企业崛起，国产发动机也取得了长足的进步，依据实际运用状况，您对国产发动机现阶段的技术水平及品质有何评价、建议？ 程镜良：随着科学技术的进步，用于汽车发动机的新技术也是层出不穷。目前汽车发动机新技术主要有：可控燃烧速率（CBR）、可变气门正时（VVT）、缸内汽油直喷（DGI）、共轨（CR）、多点喷射（MPI）、废气

3、涡轮增压带中冷（TCI）、废气涡轮增压（TC）、废气再循环（EGR）等。这些基本涵盖了目前世界上全部在用的发动机新技术。这些新技术的应用主要是提高发动机的性能和降低发动机的消耗及排放，发动机的节能减排是发动机技术的永恒话题。近几年我国发动机技术也取得了一些新的突破，但距国外技术水平还有肯定的差距。 现代的高性能柴油机由于热效率比汽油机高、污染物排放比汽油机少，作为汽车动力应用日益广泛。西欧国家不但载货汽车和客车运用柴油发动机，而且轿车采纳柴油机的比例也相当大。现代柴油机的新技术主要有：共轨与四气门技术、高压喷射和电控喷射技术、增压中冷技术、排气再循环（EGR）技术、后处理技术等，这些新技术的应

4、用，大大提高了柴油机的性能，极大地降低了有害物质的排放。如后处理技术进一步改善了微尘（PM）和氮氧化物（NOx）的排放；排气再循环（EGR）技术不仅能明显降低氮氧化物，还能保持其他污染物的低水平。高压共轨与四气门技术大大提高混合气的形成质量（品质），有效降低碳烟颗粒、碳氢化合物（HC）和氮氧化物排放并提高热效率。 值得思索的是，上述新技术中很多都驾驭在国外少数公司手里，如高压共轨技术目前被博世、电装等公司完全驾驭。另外，电控技术和后处理技术我国也没有完全驾驭，如后处理的喷射泵还是依靠国外产品，国产产品质量还有待提高。 在国产柴油机中，虽然锡柴在国、玉柴在国、潍柴在国上纷纷抢占了先机，但关键技术

5、还是依靠国外产品。今后我国柴油机技术的攻关重点还是应放在电控技术、排放后处理技术、整机开发和匹配技术等关键技术探讨和材料开发上；同样重要的是相关部门要提高柴油品质，为各类柴油机新技术的应用奠定基础。 我认为，现阶段我国柴油机有以下关键技术亟待攻克：一是高压燃油喷射系统硬件，包括高压泵、嘴、轨等硬件的精密加工与一样性；二是VNT增压器硬件开发、EGR阀的牢靠性、DPF抗毒害、抗老化性能；三是燃烧系统匹配技术燃烧室形态、喷嘴孔数/孔径/夹角、涡流组织与油气混合、多段喷射油量限制策略优化；四是VNT位置（增压压力）、EGR率、燃油喷射策略、DPF再生策略等多参数、瞬变量的匹配限制技术；五是ECU算法

6、与标定技术。南京公交现有的柴油机，国基本上是锡柴、上柴，国大都是玉柴、上柴（LNG），国还没有运用。在今后的购车中我们将逐步运用国发动机（柴油机或LNG发动机）。 于新泉：发动机生产厂的技术水平较以前有了较大提高，尤其是发动机的耐磨性、排放限制水平的提高。建议：结合城市运输、城郊运输、马路或高速运输状况，更好地探讨发动机的自身节能与底盘动力传动路途的平安、节能、长期稳定性的匹配，从而提高整车技术配置的节能性。 王家良：北京公交在用的发动机中柴油机占主导，进口机和国产机都在运用。北京公交在用的发动机主要来自于3个厂家：依维柯、康明斯、玉柴。2003年起先运用国发动机，那时候主要是国内的机器还没有

7、完全跟上，当时国内大多数城市的公交还处于欧甚至欧0的水平。这么大规模的运用，假如没有牢靠性作保证的话会有风险，所以我们采纳了进口发动机。可以说，选择进口机器最初就是考虑牢靠性和环保要求。 北京公交从11019年起先运用进口机，是康明斯的自然气发动机，当时为了验证机器的牢靠性，我们定期对发动机做了拆检，运行到12万公里时，对发动机进行解体，我们把美国的设计人员请过来，把他们在设计以及我们在运用、修理等环节存在的问题进行反馈，我们在12万、24万、36万公里时进行了跟踪拆解后发觉，发动机在3个节点的全部协作间隙都在出厂范围之内，这一方面验证了我们对发动机的运用状况，另一方面验证了发动机的制造水平，

8、我们得出的结论是：该发动机可以用到40万公里。40万公里后，我们又对其进行了一次专项修理，除了易损件需更换外，曲轴、连杆都不用换，发动机的品质还是很不错的。 北京公交运用的柴油发动机中，康明斯柴油发动机占有较大的比例，就拿ISB系列柴油机来看，机型涵盖了185320马力（136235千瓦），排放水平达到国/欧、国/欧、国/欧标准。ISB系列柴油发动机运营效率高、工作周期长、长久耐用。先进的电子限制系统功能强大，对进气、排气、冷却、燃油、制动、后处理等系统进行数字化智能管理，建立了发动机与子系统、发动机与整车、发动机与车队管理系统之间强大的信息沟通平台，支持故障的实时监测和预警。其先进性体现以下

9、5个方面：（1）智能电控。先进的电子限制集成系统，超大容量的电子限制模块，通过标准数据总线采集来自自动变速箱、ABS制动和ASR防滑等全部传动系部件的信息，构成无缝信息流，通过高速数据通信接口共享，确保发动机在运转过程中保持最佳工作状态，在不同载重状况下保持高效节油和低排放，同时具有防振、防过热、防过载等自我爱护和智能诊断功能，牢靠性和耐久性很好。（2）高效节油。高压共轨燃油系统，喷射压力更高，最高可达1800 bar，对喷射正时和喷油量限制更加精确，燃烧更充分，经济油耗区宽广，燃油经济性大幅提高，进一步改善低速性能，降噪和冷起动表现更佳。（3）动力强劲。起步快，加速性好，超强低速扭矩输出。（

10、4）运用经济。发动机子系统高度集成，多途径实现节油降耗，更高的升功率，在困难工况下运营性能稳定牢靠，动力性卓越，超长运用寿命，维护保养间隔长。（5）排放领先。欧、欧、欧和EEV源自同一基础平台开发，长久牢靠，传承性强，仅通过调整欧阶段的燃油系统喷射压力和SCR系统、将电控系统升级，即可达到欧/ EEV标准，无需进行困难的结构性调整。 伴随着全球经济一体化和信息化时代的到来，中国发动机行业在近几年取得了长足的进步。国家排放法规不断更新，更促使国内发动机产品得到飞速发展与阶段性的跳动。不行否认，在当前中国客车市场，国产发动机的比重已经远远超越了进口发动机，即使在高端客车市场，进口发动机所占的比重也

11、在逐年下降，国产发动机在用户心目中有越来越高的认可度。但是假如回首10年前，当沪宁杭高速客运飞速发展，国内公交飞速发展的时候，高端客车市场几乎被进口发动机所垄断，即使到现在，在国内的BRT客车市场，进口发动机依旧占据了相当大的份额。 在技术路途逐步同化的状况下，随着国内发动机渐渐进入电控时代，国产发动机相对于进口发动机，最大差距在于细微环节。首先，低速大扭矩，高速大功率的标定已经得到大众的认可，但是须要能够在部分负荷区域更加优化，开发更加适合于不同运用工况细分市场的发动机。其次，进口发动机最低稳定怠速能够做到每分钟550转，对于公交车而言，降低发动机最低稳定转速能够使整车的经济性能得到更加优化

12、。然后，零件制造精度的限制，国产发动机须要进一步强化，降低运动副摩擦力。从对比试验可以看出，随着发动机转速的上升，进口发动机在精度限制上的优势就体现出来，须要完善国产发动机低速小负荷区域的性能，必需从加工精度及装配精度上加强限制、从而达到降低摩擦力的效果。 随着国家排放标准的不断升级，国产发动机技术路途渐渐与进口发动机区域一样，但是须要不断地努力方才能够缩小与进口发动机的差距。油耗、排放、牢靠性、耐久性是重型发动机开发的核心目标。现阶段，欧美分别实现了满意欧和US2022排放法规的技术突破后，已将降低油耗作为最主要的开发目标。 对于国产发动机而言，新技术的引进和开发，不断提升国产发动机的油耗、

13、排放、牢靠性、耐久性指标，才能够保证不会再次被进口发动机拉大差距。 褚永森：柴油机要达到欧以上的排放标准，必需用到电控、高压泵、共轨、缸内直喷、后处理、废气再循环系统（EGR）、多气门等技术，精密、精准是国外公司产品的主要特点，国产柴油机的设计、校核、仿真软件技术都是国外进口的，发动机核心的电控部件、喷油器、甚至传感器也都是进口的，国外先进技术和核心器件的消化汲取还有很长的路要走。 我们公司自2022年起先运用欧柴油机，装备上海柴油机公司发动机的车有20辆，同时公司还用了数一百零一辆进口的某品牌发动机。两者均采纳高压共轨技术，进口发动机运用博世电控系统，上柴发动机运用电装电控系统。两者的动力性

14、、经济性、操控、排放、噪音等没有明显差异。但就牢靠性而言，6年来，20台上柴柴油机没发生过重大故障，而进口发动机则出现了许多起凸轮轴异样磨损、汽缸头裂纹现象，进口发动机的共轨压力低、喷油器故障成为驾驶员和修理工最烦心的事情。两者比较，进口发动机的渗漏状况则明显好于上柴柴油机。国产发动机必需重视加工精度和装配质量，削减直至杜绝“跑、冒、滴、漏”现象。我认为，电控部件的国产化应当是中国柴油机企业自主发展的方向。 主持人：公交车有着特别的运用工况，但各地的条件差别很大，您认为，公交车须要的是什么样的发动机，发动机企业在适应性开发上还有哪些须要调整或改进的地方？除了选择节油的发动机以外，怎样来衡量发动

15、机与其他部件匹配性的好坏？在运用过程中，怎么才能发挥动身动机的最佳动力、节油性能，保证其最长的运用寿命？ 程镜良：城市公交应具有大容量、高效、节约能源和环保等特点。公交车辆的大型化使发动机的工作负荷变大，在城市工况下运行时，由于公交站点多，十字路口多，造成公交车辆频繁在加速、减速、怠速工况下运行，并且平均行驶时速较低。随着国家环保法规日益严格，对车辆的尾气排放限值要求也越来越严。严格的排放法规要求车辆发动机必需运用一些新技术和环保燃料才能达到尾气排放的要求，运用的新技术应包括废气再循环（EGR）、颗粒捕获器（DPF）、高压共轨、淡薄燃烧、选择性还原催化（SCR）等。 传统的马路客车是在高速运行

16、的状态下达到经济时速，而城市公交车与它的最大区分是，公交车要在低速运行时达到经济时速，这就要求降低发动机转速，在低速状态下节约燃油。除了低速油耗外，再有就是低速扭矩。 要满意城市公交车的特点，除运用新技术外，就是要求发动机与其他部件的合理匹配。近几年发展的混合动力就是发展方向。混合动力除了能提凹凸速扭矩外，还能使发动机常常处于经济转速下工作，这样不仅能降低油耗，还能削减有害物的排放。 于新泉：公交的运输点多、面广，频繁地停靠站、频繁地起步加速且运行速度低。相对马路运输，方向、离合、变速、制动运用都很频繁。依据这种特点，要求公交车起步加速快、方向离合变挡都轻巧，且离合、制动要有较高的运用寿命。公

17、交车加速快依靠于发动机的最大扭矩和动力传递的减速增扭作用大。而发动机最大扭矩点转速的凹凸就确定了发动机的节能性好与坏。为此提出公交专用发动机以区分于其他机型。公交专用发动机的技术特点，一是发动机要在1101转分1400转分实现大扭矩，二是发动机要实现最高2000转分的转速限制。从而实现发动机加速节能、控速节能。再加上动力传递上的适合车速限制的减速增扭传动比限制，就能制造出本身节能的公交车。 公交专用发动机必需匹配适应的增压器，实现低速大扭矩加速的节能效果。所以发动机厂应充分调查我国的道路运输状况，区分车辆用途，依据运用条件选择发动机的加速特性和经济油耗特性，结合传动比推算车辆的加速时间、路况适应性、车速限制等。 车辆的养护是保证车辆长寿的基础，因地理状况、温度状况、湿度状况、空气质量差异较大，润滑油、滤清器有效运用公里或时间就会有较大差异，全国统一养护原则必定会导致车辆运用寿命的差异。因此，车辆的养护原则乃至于各个总成的养护原则及养护用品必需因地制宜，并加强运用状况调查跟踪、分析总结。（未完待续） 第10页 共10页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页