重型柴油机的技术优势及发展方向

重型柴油机的技术优势及发展方向潍柴动力股份有限公司副总裁佟德辉2012.5.23.重庆内容提要一、重型柴油机技术优势二、柴油机未来发展方向三、潍柴技术特色一、重型柴油机技术优势二、柴油机未来发展方向三、潍柴技术特色内容提要重型商用车动力重型商用车可能采用如下动力驱动柴油机气体机生物燃料发动机混合动力纯电动其它动力作为重型商用车动力的不足气体机–与柴油机相比，功率密度小–天然气能量密度小，储能装备自重大–我国天然气产地分布不均衡，加气网点不普及–存储量大；在某些国家，价格便宜生物燃料及其它代用燃料–来源有限，不足以替代柴油混合动力（目前劣势）–在车辆条件下，大功率电池及电能转换技术尚未掌握纯电动汽车–在车辆条件下，大功率电池及电能转换技术尚未掌握–充电的基础设施建设尚需时日一、重型柴油机技术优势二、柴油机未来发展方向三、潍柴技术特色内容提要2019/12/157制造：先进技术与制造成本的矛盾运行：排放和燃油耗的矛盾附件保障和燃油耗的矛盾……→在排放、油耗和可靠性的狭缝中求发展内燃机工业所面临的挑战发展趋势-动力性法规规定最大列车总重49T平原地区高速公路最大坡度3%80km/h上3%坡需功率配置9kW/T→中国未来重卡动力发展的需求450kW发展趋势-可靠性增大排量，减小强化程度降低转速，减小磨损和摩擦损失采用更高性能材料（如机体、缸盖CGI材料）保证关键部位的适时冷却10国5国4国3国6发展趋势-排放法规的加严11国5国4达到欧6排放所需的技术措施欧6国3发展趋势-经济性减少燃油消耗和降低CO2排放是柴油机技术发展的永恒主题。内燃机的理论最高能量转换效率第13页Theenginelose20-25%ofthefuelenergyduetotheirreversibilityoftheunrestrained(non-equilibrium)combustion.第14页典型柴油机的能量分配FuelCombustionlossHeatTransferExhaustGasExchangelossFrictionBMEPBFGExHtCAccessoryBrakePower41.7%FuelEnergy100%IndicatedPower48.5%Exhaust22.3%HeatTransfer29.2%GasExchange2.8%Friction2.1%Accessory1.9%TypicalDieselEngine---HighwayCruiseCondition第15页活塞式发动机的可能最大有效热效率（BTE）Ifnot,withourcurrentenginearchitecture,generallyspeaking,itisaround60%.内燃机的有效热效率能达到85%?Yes,if1.Controlourcombustionreactionclosertoequilibrium2.Nonslider-crankarchitecture3.Cyclecompounding4.OthersHowtogetthere?第16页TechnologiesCombustionHighCR,FullyExpandedCycles,Advancedcombustionmodes,Combustionin-loopControlFuelSystemHighinjectionpressureandpreciseinjectioncontrolTurboImprovedTurbochargerEfficienciesIncreasedMapWidthandThermal/MechLimitsTurbocompoundElectricallyassistedturboAftertreatmentIncreaseNOxReductionEfficiency(95%CycleAverage)ReducedPthroughafter-treatmentSystemsBaseEngineReduceEngineSpeedFrictionandParasiticReductionsThermalManagementforA/TPerformanceEngineBlockandHeadWeightReductionIncreasedCylinderPressureCapabilityVariableValveActuationCylinderDeactivation/DisplacementonDemandWasteHeatRecoveryOrganicRankineCycle实现60%的有效热效率（BTE）的能量分配第17页•FromWayneEckerle’s2011SAEpaper北京燃油价格的发展2468101214162004年1月2006年1月2008年1月2010年1月2012年1月2014年1月2016年1月2018年1月年度燃油价格(元/升）93#汽油0#柴油目前93#汽油：8.33元/升，0#柴油：8.31元/升，按平均涨幅到2020年13元/升目前93#汽油：8.33元/升，0#柴油：8.31元/升，按平均涨幅，到2020年13元/升2020年未来降低油耗和CO2排放的有效措施提高发动机机械效率减小排量+混合动力余热和废气能量减小摩擦副损失减小附件损耗，应用可变附件优化进气系统（包括增压器和EGR）优化排气系统节油潜力在10%以上增加成本2万元提高发动机机械效率提高部分负荷的机械效率制动能量的回收节油潜力在8%左右增加成本30万元减小排量+混合动力动力涡轮郎肯循环热电发电节油潜力在5%左右增加成本20万元余热和废气能量利用一、重型柴油机技术优势二、柴油机未来发展方向三、潍柴技术特色内容提要潍柴集团扬柴汉德株齿法士特发动机（优质）变速箱（优质）车桥（优质）++动力总成潍柴集团优势-动力总成资源动力总成协同优化•以牵引车为例，潍柴从以下方面通过匹配优化降低油耗–发动机自身MAP标定，降低原始油耗–动力总成优化，匹配变速箱和小速比后桥，使发动机在经济油耗区运行–对整车厂提出优化建议，减少整车附件功率损失动力总成优化效果对比0102030405051015202530燃油价格（元/升）每年节省燃油费用（万元）5%10%18%23%节油率燃油价和重型车节油经济性2012年2020年油价达到22元/升时，加费能回收装置，首年节省油费与成本相抵油价达到17元/升时，加混合动力，首年节省油费与成本相抵当前油价下，采用可变附件，首年节省5.5万元2026年2032年谢谢您！ThankYou!