量标准节能技术节能技术经济分析报告

2012-2020年乘用车燃料消耗量标准节能技术经济分析报告王兆2013年03月06日长沙21.近期政策及工作动态2.汽车节能技术选项及潜力分析3.我国汽车节能技术应用状态4.后续工作任务及安排近期政策文件动态一．乘用车用发动机。汽油机方面，重点推广应用增压直喷技术，掌握燃烧和电子控制等核心技术，开发直喷燃油系统、增压器等关键零部件，鼓励2.0升以下排量特别是1.6升以下小排量汽油机采用增压和直喷技术，推广轻量化技术。柴油机方面，重点推动提高整机热效率，推广应用电控高压燃油喷射系统、高效增压中冷系统、排气后处理系统以及电子控制技术，鼓励发展乘用车用柴油机电控高压燃油喷射系统、高效增压中冷及排气后处理系统。二．轻微型车用柴油机。轻型商用车柴油机方面，重点推广应用高压共轨、电控单体泵等先进燃油喷射系统，加快增压技术的应用普及，掌握整车标定和匹配技术。微型车用柴油机方面，加快推广应用高压共轨燃油喷射系统、高效燃油滤清系统和增压系统，提高燃油经济性和可靠性。3国务院办公厅关于加强内燃机工业节能减排的意见(国办发(2013)12号)近期政策文件动态到2015年，节能型内燃机产品占全社会内燃机产品保有量的60%，与2010年相比，内燃机燃油消耗率降低6%－10%，实现节约商品燃油2000万吨，减少二氧化碳排放6200万吨，减少氮氧化物排放10%，采用替代燃料节约商品燃油1500万吨；培育一批汽车、工程机械用发动机等再制造重点企业；实现高效节能环保型内燃机主机及其零部件生产制造装备的国产化、大型化；建立内燃机产品节能减排政策法规和标准体系。4国务院办公厅关于加强内燃机工业节能减排的意见(国办发(2013)12号)前期工作回顾5时间会议活动主要工作2012年03月准备会议工作方案讨论2012年06月第一次会议工作内容及任务安排节能技术状态调查2012年10月第二次会议阶段性汇总2012年12月节能技术经济分析研讨会节能技术经济分析走访调研2013年03月第三次会议节能技术经济分析小结及技术确认走访调研2013年05月第四次会议节能技术经济分析总结61.近期政策及工作动态2.汽车节能技术选项及潜力分析3.我国汽车节能技术应用状态4.后续工作任务及安排节能目标分析7整车发动机变速器车轮/轮胎特殊车辆柴油车新能源汽车试验工况换档提醒高效空调Start-Stop动力传统系统优化小型化、轻量化外形设计2016-2020油耗标准CO2车辆能量流向图81.行驶所需能量4.附件能量消耗5.怠速能量消耗2.热动转换效率3.传输效率Resource:TireandPassengerVehicleFuelEconomyByNationalResearchCounciloftheNationalAcademies汽车节能途径91.减少车辆行驶所需能量——减少行驶阻力4.降低辅助系统能量消耗——降低辅助能耗5.优化车辆能量供需管理——改善能量管理2.提高热动能量转换效率——实现高效燃烧3.减少能量传输过程损失——提高传输效率减少滚动阻力（Ff）减轻车辆重量降低滚动阻力系数减少空气阻力（Fw）10减少行驶阻力减少行驶阻力-减轻车重减轻车辆重量轻量化材料轻量化铝、镁、高强度钢、塑料铝-发动机、车轮高强度钢-车轮、车身结构轻量化……小型化116.77.07.38.08.711.213.010.40.02.04.06.08.010.012.014.015*515*5.515*616*6同规格铝轮、钢轮质量对比铝轮重量（kg）钢轮重量（kg)中国消费者偏好尺寸、排量较大的车辆减少行驶阻力-减轻车重减小滚动阻力系数（轮胎）12-3%-2%-1%0%1%2%3%4%5%6%-30%-20%-10%0%10%20%30%油耗变化滚阻变化滚阻变化与油耗变化关系曲线滚阻下降10%，燃料消耗量约降低1%；滚阻降低20%，燃料消耗量约降低1.5%。阻力等级RRC≤6,5A6,6≤RRC≤7,7B7,8≤RRC≤9,0CEmptyD9,1≤RRC≤10,5E10,6≤RRC≤12,0FRRC≥12,1G低滚阻轮胎减少行驶阻力-减轻车重13-20%-15%-10%-5%0%5%10%15%20%1.5%1.1%0.7%0.2%-0.2%-0.6%-1.0%-1.5%-1.9%-20%-15%-10%-5%0%5%10%15%20%胎压变化与油耗变化关系胎压变化胎压增加10%，燃料消耗量约降低1%；胎压降低10%，燃料消耗量约降低0.7%。TPMS使用油耗减少行驶阻力-减少空气阻力减少空气阻力车辆外形空气动力特性优化车辆进气通风装置优化14减少行驶阻力-小结151.1减少滚动阻力1.1.1减轻车重（小型化+轻量化，5%-10%）4.20%3.50%3.85%1.2.1.1铝合金发动机1.2.1.2铝合金车轮1.2.1.3高强度钢车身1.2.1.4高强度钢车轮1.2.1.5……1.1.2降低轮胎滚阻1.2.2.1低滚阻轮胎（-20%）3.0%2%2.4%低滚阻轮胎（-30%）6%3%4.5%1.2.2.2适当的胎压1.2减少空气阻力1.2.1车辆外形空气动力特性优化1.2.2车辆进气通风装置优化实现高效燃烧1.进排气系统优化2.优化油气供应3.改善燃烧过程4.减少发动机热损失16实现高效燃烧-进排气优化进排气系统（配气机构）在发动机整个工作范围内，通过合适的气门正时、升程控制，改善发动机的性能。怠速将进排气门重叠角控制到最小，提高怠速稳定性，降低油耗中低转速（部分负荷状态）进气相位前移，增大重叠角降低泵气损失，降低油耗17实现高效燃烧-进排气优化进气VVT、排气VVT进排气同时调节VVT、进排气独立调节VVT18实现高效燃烧-进排气优化企业名称VVT缩写VVT中文名称丰田VVT-i智能可变配气正时系统日产CVTC连续可变气门正时系统起亚CVVT连续可变气门正时系统马自达S-VT持续气门正时宝马VANOS可变凸轮轴控制技术大众VVT可变进气相位（正时）19企业名称VVT缩写VVT中文名称日产VVEL连续可变气门升程本田VTEC/i-VTEC可变气门正时及升程技术宝马Valvetronic无节气门机构实现高效燃烧-进排气优化可变进气歧管（ACIS）分段可变进气歧管可变进气长度高转速、大负荷时使用粗短的进气歧管在中、低转速和小、中负荷下使用较长的进气歧管双进气道在低速时用一条进气道，高速时用两条进气道无级连续可变进气歧管2010%实现高效燃烧-进排气优化214%5%-7%4%-8%8%-10%10%能量管理内部EGR实现高效燃烧-进排气优化-小结222.1进排气系统优化2.1.1多气门（2气门以上）2.1.2可变气门2.1.2.1可变气门正时5.0%3.0%4.0%2.1.2.2双可变气门正时4.0%4.0%4.0%2.1.2.3可变气门升程10.0%4.0%7.0%2.1.2.4可变气门+升程2.1.3无节气门控制12%10%11%2.1.3.1电液气门驱动系统2.1.3.2电磁气门控制机构2.1.4可变进气歧管3.0%3.0%3.0%2.1.3.3分段可变进气歧管2.1.3.4无级可变进气歧管实现高效燃烧-改善油气供应增压涡轮增压式当前的主流涡轮增压、机械增压、气波增压机械增压+涡轮增压；可变截面涡轮增压等增压发动机相对相同功率的自然吸气发动机，排量可减少30%左右，1.4T=2.0L涡轮增压+中冷降低爆震倾向23涡轮增压+小型化1.6L以下自然吸气发动机应用提升受局限1.2T=1.6L成本、启动性能10%实现高效燃烧-改善油气供应汽油缸内直喷采用类似柴油机的方式，将燃油直接喷入气缸均质压燃技术（HCC）分层燃烧技术稀薄燃烧技术24大众TDI奥迪TFSI奔驰CGI宝马GDI通用SIDI福特GDI三菱GDI1.中低负荷实现稀薄燃烧，空燃比可达40：1。2.提高压缩比，燃油热效率较高。3.省去了节气门，减少了节流损失和泵损失。15%-20%实现高效燃烧-改善油气供应废气再循环（EGR）将部分废气引入进气系统，与混合气一起进入气缸燃烧内部EGR-进排气门控制外部EGR-专门的管道25实现高效燃烧-改善燃烧过程可控燃烧速率（CBR）通过控制进气气流的组织形式（涡流和滚流）来改善燃烧，尽量缩短明显燃烧期可变压缩比（VCR）根据不同工况，连续调节压缩比西南研究院、天津大学2610%？实现高效燃烧-降低热损失-小结272.2改善油气供应14%2.2.1可变油压系统2.2.2双喷油器1%1%1%2.2.3缸内直喷2%2%2%2.2.4直喷+增压20%7%14%2.2.5废气再循环5%2%4%2.2.6冷却EGR12%10%11%2.2.7增压中冷2.3改善燃烧过程10%2.3.1.1改善燃烧过程2.3.1.2稀薄燃烧10%7%8.5%2.2.1.2分层燃烧2.2.1.3低温燃烧10%10%10%2.3.2可控燃烧速率2.3.3可变压缩比10%13%7%10%2.4降低发动机热损失2.4.1电子节温器4%1%2.5%2.4.2无级调速水泵1%1%1.0%2.4.3低摩擦3%3%3.0%2.4.4低黏度机油1%1%3.0%2.4.5变排量机油泵2%2%3.0%2.5发动机优化(铱金火花塞,87度节温器,5W-30机油)3%3%3.0%提高传输效率2866.3%26.1%3.4%3.1%1.0%MTATAMTCVTDSG0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%自主合资进口983188910015620935206291116414MTATAMTCVTDCTAT自主合资进口车型数量比例%车型数量比例%车型数量比例%44848.00%3824.40%31.40%52222.00%4730.10%62.90%62727.00%6139.10%14167.50%7//74.50%2612.40%8//31.90%3315.80%933.00%////合计100100%156100%209100%MT自主合资进口车型数量比例%车型数量比例%车型数量比例%420.20%////592193.40%17794.10%333.30%6606.10%115.90%666.70%930.30%////合计986100%188100%9100%提高传输效率多档化速比优化MT○○AMT○○AT○○DCT○○CVT29提高传输效率30提高传输效率31手动档变速器车辆的走向值得关注。1.AT？2.AMT、DCT、CVT？换档提醒装置提高传输效率323.1高效变速器8%3.1.1DCT-D4%9%6.5%3.1.2DCT-W6%6%6.0%3.1.3AMT9%6%7.5%3.1.4CVT9%7%8.0%3.2变速器设计优化6%3.2.1多档化（6-8档）3.2.1.1AT4-AT66.0%3.2.1.2AT4-AT53.0%3.2.1.3AT4-AT812.0%3.2.1.4AT6-AT86.0%3.2.2传动比优化3.3减少机械摩擦损失2%3.3.1低粘度润滑油3.3.2主动系统低摩擦1%1%1.0%降低辅助能耗33车速0km/h50km/h100km/h节能效果3%-4%13%-15%3%-4%高效空调技术电动助力转向仅适用于采用液压助力转向的车辆改善能量管理减少非驱动时的能量消耗怠速起停系统（Start-Stop）减少怠速工况油耗车型成本3000左右在NEDC工况下节能效果受限断缸燃烧制动能量回收（RBS）ISG怠速起停+制动能量回收345%-15%4%-5%5%-10%5%2%技术措施建议351.减少车辆行驶所需能量4.减低辅助系统能量消耗5.优化车辆能量供需管理2.提高热动能量转换效率3.降低能量传输过程损失小型化+轻量化（高强度钢+铝合金）手动变速器多档化+换档提醒装置AT/AMT多档化+AT向CVT/DCT转换缸内直喷+涡轮增压（小型化）电磁或液压气门控制技术低滚