现代柴油机在乘用车上的应用及发展趋势 - 图文

0现代柴油机在乘用车上的应用及发展趋势徐焕新博士大众汽车(中国)投资有限公司2004 年12 月14 日VOLKSWAGEN Group China报告内容

1

?柴油车国际市场现状及发展?柴油车市场发展的主要因素?现代柴油机技术的发展

?现代柴油机技术需要高品质燃油?未来燃油和动力系统技术发展战略

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西欧柴油轿车市场份额逐年上涨

in % 80200060199001~06200301~06, 200342,7@2

（1999—2000--2003.1~6.统计）

200032,59014,3 0奥地利比利时法国西班牙意大利葡萄牙德国英国丹麦荷兰挪威瑞士爱尔兰芬兰瑞典希腊

信息来源: Marketing Systems, VDA, AAA

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J.D. Power 全球轻型柴油车市场预测(2004 -2014)

百万辆

2004

2009

2014

3

西欧北美南美东欧亚洲其它地区

信息来源: J.D. Power

J.D. Power 预测:

2015年全球轻型柴油车(含轿车)的销量将达到2700万辆，市场占有率上升至28%。

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柴油车市场发展的主要因素

现代柴油机的自身优势高效、经济4

节能、环保现代柴油机技术的发展动力环保性能改善驾驶乐趣大大增加鼓励性政策的推动作用对节能车型予以鼓励对环保车型予以鼓励VOLKSWAGEN Group China

现代柴油机的优势–动力性能表现优异

增压直喷柴油机和汽油机动力性能比较

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现代柴油机的优势–提供更多驾驶乐趣

增压直喷柴油机和新型直喷汽油机性能比较

高尔夫2.0 FSI发动机功率扭矩(Nm)加速性能0-80 km/h0-100 km/h0-120 km/h0-130 km/h加速弹性60-100 km/h 80-120 km/h 6

高尔夫2.0 TDI直列4缸增压直喷柴油机直列4缸直喷汽油机110 kW/6000 rpm200 Nm/3500 rpm103 kW/4000 rpm320 Nm/1750 rpm6.1s8.9s6.3s9.1s大众高尔夫V

12.6s14.9s7.4/9.3s10.1/13.2s 12.9s15.1s5.8/8.5s 8.5/-s柴油机表现出更加出色的动态加速性能，其60~100km/h 加速弹性比同级汽油机高15% 左右。信息来源: Auto Motor und Sport

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现代柴油机的优势–经济节能

增压直喷柴油机和新型直喷汽油机油耗比较

121087.86420-19%-22%7

-26.67.65.95.94.8城市2.0 TDI郊区综合2.0 FSI大众高尔夫V

信息来源: Auto Motor und Sport

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世界上第一辆百公里油耗1升的汽车

大众1升车

?排量: 0.3 L,SDI技术, 单缸?功率: 6.3kW(8.5 PS)?油耗: 0.99L/100km?满足欧4排放法规

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现代柴油机的优势-有益环保

欧洲柴油轿车排放标准的发展-HC+NOx排放限值

7,0

9

HC+NOx排放[g/km]

欧0排放限值6,05,0

4,03,02,01,0

欧1*欧2欧3*-95%欧401990

1995

2000

2005

2010

*)采用新欧洲驾试循环

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现代柴油机的优势-有益环保

欧洲柴油轿车排放标准的发展-颗粒排放限值

颗粒排放[g/km]

0,50,40,30,20,101990

1995

2000

2005

2010

*)采用新欧洲驾试循环

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欧0排放限值欧1*欧2欧3*欧4-93%VOLKSWAGEN Group China

现代柴油机的优势-温室气体排放少

从能源开采到应用全过程中柴油机所产生的潜在的温室

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效应气体比汽油机少33％

开采运输生产过程

销售环节应用消耗

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欧洲汽车制造商协会降低二氧化碳排放的承诺

CO2排放[g/km]200

汽油车+ 柴油车180

-25

160

柴油车140

1995

2000

2005

Ziel 20082008年目标:140g/km140 g/km2010

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鼓励性政策–欧洲各国燃油税

在欧洲，通过对柴油施以比汽油低的燃油税以推动节能环保的柴油车的使用。

西班牙瑞典

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柴油汽油燃油价格未含燃油税）

葡萄牙奥地利荷兰卢森堡意大利

(爱尔兰英国希腊法国芬兰德国丹麦比利时

020406080100

[欧分/升]120

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鼓励性政策–欧洲各国燃油税

在欧洲，通过对柴油施以比汽油低的燃油税以推动节能环保的柴油车的使用。

西班牙瑞典

Diesel柴油Gasoline14

汽油燃油价格含燃油税）

葡萄牙奥地利荷兰卢森堡意大利

(爱尔兰英国希腊法国芬兰德国丹麦比利时

0

20

40

60

80

100

[欧分/升]120

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鼓励性政策–对环保车型予以减税

大众汽车公司满足欧4排放标准的柴油车型逐年增加

> 80P%

Euro 40%

199920002001200220032004途安

1,9L,TDI 74kW2,0L,TDI 100kW帕萨特

2,0L, TDI 100kW2,5L, TDI 120kW

2005高尔夫/ 宝来1,9L,TDI 74kW

路波

1,2L,TDI 45kW

波罗

1,4L,TDI 55kW

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推动技术发展的因素

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能源温室效应-CO2废气排放-CO, NOx, HC, PM1990

1995

2000

2005

2010

2015

2020

2025

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柴油发动机技术发展的关键

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氧化催化转换装置燃油改进的燃烧系统NOx排放后处理颗粒捕集器VOLKSWAGEN Group China

柴油发动机技术发展方向

?电控可变气门机构?第四代泵喷嘴?铝质材料?第三代泵喷嘴?多孔式喷油器?新型传感器?4 气门?2 气门?泵喷嘴?EGR冷却控制?第二代泵喷嘴18

?几何结构可变的喷油器?智能进气管理?多程进气增压控制?可变涡流进气?电控执行装置?可变进气截面涡轮增压器2001

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技术改进方案

（85kW 高尔夫级别轿车, 新欧洲驾驶循环）

优化燃烧过程优化燃油喷射4 气门技术优化发动机管理

改进的燃油和润滑油优化的催化转化装置.基准车型19

颗粒排放(g/km)0.05

欧30.040.030.020.010欧400.1

0.20.30.4NOx+ HC 排放(g/km)

0.50.6

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柴油机技术的发展-涡轮增压直喷燃烧系统

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涡流式进气道活塞顶燃烧室五孔喷油嘴VOLKSWAGEN Group China

大众汽车涡轮增压直喷(TDI)柴油机

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可变涡流进气

喷油器垂直中置

改进的进气系统

每缸4气门

燃烧室中置

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柴油机技术的发展-高压燃油喷射系统

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分配泵共轨系统泵喷嘴

信息来源: Bosch

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高压燃油喷射系统技术的发展

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2000

PDE最高喷射压力(bar)1500

VP 37VP 44CRVP 34VP1000

机械控制500

01975

1980

1985

1990

1995

2000

2005

信息来源: Bosch

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博世新一代泵喷嘴

工作原理

压力24

喷射过程压力变化曲线

喷射压力峰值2200bar

可变开启压力

预喷射

(喷射时刻可控)

Z-燃油入A-燃油出

后喷射

(喷射时刻/压力可控)

时间

信息来源: Bosch

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泵喷嘴工作原理

?高喷射压力-2000bar

?输出功率高

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?降低油耗

?可精确控制喷射过程-实现预喷射?泵体与喷嘴合

?燃烧噪声低?排放清洁?结构紧凑故障率低

二为一-无高压管路

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柴油机技术发展-可变进气截面涡轮增压器

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?提高效率

?改善发动机适应性?提高发动机功率?改善低速性能?降低油耗

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柴油机技术发展-发动机管理系统

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柴油机技术发展-废气后处理技术

方法1

颗粒排放(g/km)0,05

欧30,04

基准车型采用效率> 95%的颗粒捕集器0,030,020,0100欧4采用效率> 65% 的NOx催化转换器(当前的技术尚无法实现)0,10,20,30,4NOx+ HC排放( g/km)

0,50,6VOLKSWAGEN Group China

29

柴油机技术发展-废气后处理技术

方法2

颗粒排放(g/km)0,05欧30,040,030,020,010

NOx:颗粒< 10:1基准车型NOx:颗粒> 10:1EGR etc.欧4采用效率> 80% 的NOx催化转换器采用效率>95%的颗粒捕集器系统的再生?会导致油耗增加00,10,20,30,4NOx+ HC排放(g/km)

0,50,6VOLKSWAGEN Group China

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柴油机技术发展-废气后处理技术

大众汽车的策略

颗粒排放(g/km)0,05

欧3采用先进发动机技术0,04

满足欧4排放法规NOx:颗粒> 10:1基准车型0,030,02

NOx:颗粒> 10:1欧4采用效率> 95%的颗粒捕集器采用效率>65%的0,01NOx催化转换器0

00,10,20,30,4NOx+ HC排放(g/km)

0,50,6VOLKSWAGEN Group China

大众汽车公司柴油发动机废气后处理技术

EDC

?-传感器

31

温度传感器

氧化催化器

NOx-传感器NOx催化器

颗粒捕集器

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p-传感器

颗粒捕集器-帕萨特2.0 TDI 的颗粒捕集器

帕萨特2.0 TDI

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2.0升, 4缸, 增压直喷柴油机?100 kW (136 PS)?6.1 升/ 100 km?满足欧4标准

?

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新一代颗粒捕集器–高尔夫V 2.0 TDI 的颗粒捕集器

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氧化催化转化器/颗粒捕集器组合为一体

?已应用于高尔夫系列车型?满足欧4排放标准

?

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颗粒捕集器

34

①②③④过滤器压力传感器温度传感器氧化催化剂信息来源: Auto Motor und Sport

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过滤器的效率

(个/cm2)过滤器截面颗粒物数量

过滤效率95%

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过滤前过滤后

对较小的颗粒(<20nm)其过滤效率亦很高

颗粒物直径（nm）

尽管过滤孔径大小在9?m左右，但它对20nm或更小的颗粒的过滤效果也很高，而95%的最经常遇到的中等大小颗粒则被挡在了过滤器中。

信息来源: Auto Motor und Sport

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颗粒捕集器应用效果测试

0过滤前过滤后36

欧4限值：CO 0.5g/kmHC+NOx0.3g/km颗粒物0.025g/km 100欧4限值欧4限值欧4限值：一氧化碳0.5g/km碳氢化合物+氧化氮0.3g/km颗粒物0.025g/km 500COHC+NOx颗粒信息来源: Auto Motor und Sport VOLKSWAGEN Group China

废气后处理技术发展策略

?可连续再生的密耦合颗粒捕集器37

?合成燃料?可连续再生的颗粒捕集器?去除NOx的催化转换装置?颗粒捕集器?低硫燃油?密耦合氧化催化转化器?无硫燃油2001

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国际燃油标准

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十六烷值密度芳烃

多环芳烃T90 T95终镏点硫含量

kg/m3% wt.% wt. °C °C°Cppm

2005 欧盟标准min. 51max. 845max. 11360

max. 50..10 (2008)

世界燃油规范min. 58820 –840max. 10max. 1320340 350 max. 10

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高品质燃油改善排放性能

不同车辆按欧洲工况的试验结果

排放100806040200

-54 %基准:普通柴油= 100% (S 350 ppm)-47 %0 %-3 %-10 %-14 9

对比:CO

瑞典一级柴油HC+NOX

(S 10ppm)颗粒

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/0rb7.html