俄罗斯车用柴油发动机未来发展规划解读

俄罗斯车用柴油发动机未来发展规划解读稳扎稳打赶超世界水平俄罗斯工业部及科技部曾制定了《俄罗斯车用柴油发动机2010年规划》。在发展重型载货汽车柴油发动机方面，该规划的基本思想完全遵循《独联体规划》及《俄罗斯车用柴油发动机工业2008年规划》，但在该规划中，重点发展的大功率及小功率柴油发动机的种类更为广泛。必须完成《俄罗斯汽车工业发展规划》提出的主要任务也是该规划的基本点，特别是要大力提高汽车（柴油发动机）的环保性能。在第一阶段（2004年之前）必须组织生产出达到欧Ⅱ排放标准的汽车（柴油发动机）。在2004年必须结束针对欧Ⅲ排放标准的柴油发动机研发工作，并通过相关认证。在第二阶段（2005～2008年）应该完成向生产符合欧Ⅲ排放标准柴油发动机的过渡，并开始生产符合欧Ⅳ排放标准的柴油发动机。在第三阶段（2008～2010年）应该完成向生产符合欧Ⅳ排放标准柴油发动机的过渡，并开始生产符合欧Ⅴ排放标准的柴油发动机。根据《俄罗斯汽车工业发展规划》提出的任务，要开发出一批满足俄罗斯汽车工业2010年前装车需要的车用柴油发动机，即开发2～12缸0.7～27L功率覆盖30～1100kW的柴油发动机。按规划，俄罗斯的“车用柴油机”公司、图塔耶夫发动机公司、卡马汽车公司除了生产传统的缸径为140mm、130mm及120mm的重型载货汽车用发动机以外，还将生产1.5～2.0L、2.2～3.4L以及4～6L的柴油发动机。目前，这些发动机在俄罗斯尚不能形成批量生产，但是其需求正在急剧上升。虽然这些发动机首先是为了满足汽车装车的需要，但是在拖拉机、道路机械以及其他装备领域，存在着对它们的巨大需求。表1给出了俄罗斯一些柴油发动机制造厂家2010年前的生产计划。下面分别介绍俄罗斯各种排量的发动机的未来发展规划。C级轿车用4缸10.5～2.0L柴油发动机。这些发动机目前由俄罗斯阿尔泰区的巴纳乌尔重型车辆厂生产，年产量达10万台。但这些柴油发动机只能达到欧Ⅰ或欧Ⅱ排放标准，该厂现在正在开发符合欧Ⅲ、欧Ⅳ排放标准的机型。除用于汽车外，上述发动机的变型机型也比较适合于农机及特种装置。表2俄罗斯两种2.0L左右的柴油机与其他国家类似机型的比较4缸及5缸2.2～3.4L88～147kW的柴油发动机。这些发动机主要用于E级轿车、SUV、轻型载货汽车、微型客车、军事装备以及拖拉机。由俄罗斯外伏尔加发动机厂生产，年产量达30万台。表3是俄罗斯4缸4L及6缸6L的柴油发动机与其他国家类似机型的比较，这些发动机既可用于汽车，也可用于拖拉机，而且俄罗斯军方对其也很感兴趣。目前俄罗斯暂时还没有生产这些发动机。表3俄罗斯4缸4L及6缸6L计划机型与其他国家类似机型的比较表4中列出了俄罗斯未来计划研制的直列6缸机型（缸径及活塞行程为120×140、130×150mm）与其他国家类似机型的比较。目前这两种机型俄罗斯还没有生产。缸径及活塞行程为120×140的直列6缸机型将由卡马汽车公司生产的V6型发动机改进获得。卡马汽车公司将在国外战略伙伴的参与研制生产该型发动机，未来计划年产2万辆。而缸径及活塞行程为130×150mm的直列6缸机型将由“车用柴油机”公司、卡马汽车公司生产，计划年产量为2万辆。俄罗斯卡马汽车公司目前生产缸径及活塞行程为120×130、120×136的V8型柴油发动机（见表5），年产能达5万辆。但这些柴油发动机只能达到欧Ⅰ或欧Ⅱ排放标准，现在该公司正在针对欧Ⅲ、欧Ⅳ排放标准对它们进行改进。缸径为130～140mmV8型及V12型柴油发动机的功率最高，覆盖309～1100kW的范围(见表6)。这些发动机主要用于重型载货汽车、矿山机械、大型拖拉机以及军事装备。在俄罗斯，其传统生产厂家是“车用柴油机”公司及图塔耶夫发动机厂。目前，其排放已经达到欧Ⅱ标准，改进型已经达到欧Ⅲ标准，并且上述厂家今后将进一步采取优化措施，使这些发动机尽快达到欧Ⅳ、欧Ⅴ排放标准。只要俄罗斯各柴油发动机生产企业的研发工作进展情况良好，俄罗斯生产的新型柴油发动机就有望迅速缩短与其他国家先进柴油发动机技术水平的差距。俄罗斯为了使本国生产的柴油发动机尽快赶超其他国家先进的柴油发动机，将考虑建立一批具有一定水准的零部件企业。《俄罗斯汽车工业发展规划》已经明确指出，“将打造俄罗斯新的零部件工业”，在柴油发动机方面，这些新的零部件将包括：柴油发动机燃料供给系统、涡轮增压系统、增压空气冷却系统、废气再循环系统以及废气催化转换系统等。俄罗斯以提升零部件水平带动柴油发动机发展的政策包括：国家优先支持研制先进的发动机零部件；把发动机零部件集中到专门的工厂生产；把发动机零部件的生产分解到各个大型发动机生产企业；创立一批能真正提升发动机制造水平的、新的发动机零部件生产企业；与国外战略伙伴展开合作、吸引各种资本，实现重要发动机零部件的本土化生产。图1使柴油发动机达到欧Ⅳ排放标准的有效途径图1给出了使柴油发动机达到欧Ⅳ排放标准的有效途径，其中柴油的硫含量至关重要，应把它限制在0.005％以下。同样在改善柴油发动机的排放方面，燃油供给系统举足轻重。显而易见，不采用微程序电控燃油供给系统，要想使柴油发动机顺利达到欧Ⅲ排放标准几乎是不可能的。因此，至少应该采用电控调节的多柱塞式燃油泵或者新型的燃油分配泵（对于小型柴油发动机而言），而要使柴油发动机顺利达到欧Ⅳ排放标准，就必须采用专门的由微程序处理器控制的高压燃油泵或者燃油供给高压创建系统。对于小型柴油发动机来说，要达到欧Ⅲ排放标准以上的要求，最好采用燃油供给高压创建系统。俄罗斯最有能力生产这种系统的是YZTA公司及YZDA公司，在可能的情况下，上述公司将得到国外战略伙伴（如博世公司）的帮助。为了生产先进的柴油发动机，还必须掌握涡轮直径为50～100mm的涡轮增压机或者4级、5级、6级、7级以及9级涡轮的生产技术。目前，俄罗斯的“车用柴油机”公司已经能生产9级涡轮，而卡马汽车公司也能生产7级涡轮，但是今后仍然需要对它们进行改进，以便能调节增压参数、使用转子加速系统以及配套的特种轴承。俄罗斯暂时还没有批量生产4级、5级、6级涡轮。另一方面，在未来先进的柴油发动机上，如果没有增压空气冷却系统也将是很难想象的。当增压空气温度上升时，可以通过铝散热器利用外界空气进行冷却。铝散热器的散热系数应当不小于0.85，其内部空气流动阻力应当不小于0.95。而且应当掌握与各种类型的涡轮增压机相配套的铝散热器的生产。当然，要使柴油发动机达到日益严厉的排放要求，也必须改进发动机的气缸-活塞组。首先应当降低气缸套在自由状态及形变时的失圆度，并同时降低机油的耗量。对于活塞，应当采用高硅铝合金制造，并对其形状进行优化。填料函材料也应选择耐腐蚀铸铁。而对于活塞环应当对其结构及高度进行优化。另外，尾气净化系统将有助于使轿车及轻型载货汽车顺利达到欧Ⅲ排放要求，而且对于重型载货汽车来说，要达到欧Ⅳ排放要求，加装尾气净化系统更是必不可少。尾气净化系统的功能一般包括氧化中和、自动再生颗粒过滤以及4元催化等。现在，在先进发动机制造所涉及的各个方面，俄罗斯“汽车及汽车发动机科研所”已经有了一定的技术储备，除了科研，该所将来还可以生产出相关柴油发动机零部件的工业样品。张少华编译