汽车发动机节能发展研究.ppt

张书林汽车发动机高层研讨会,中国汽车发动机节能发展研究,2,主要内容,一、我国汽车节能减排现状二、我国汽车发动机能量消耗情况三、汽车发动机节能重点发展方向四、相关政策建议,3,一、我国汽车节能减排现状,4,汽车工业飞速增长,2007年我国汽车产销量分别达到888万辆和879万辆。在汽车产量上，我国仅次于日本、美国位居世界第三位。在汽车销量上，我国已超过日本，低于美国，成为世界第二大汽车市场。,5,全国汽车保有量增长迅猛,7年间增长了2.6倍,6,中国目前每千人拥有汽车量为25，相当于美国1914年的保有量，今后随着国民经济的增长，汽车保有量仍将保持较快增长的态势。,7,国内外有关机构对我国汽车保有量的预测（万辆）,2010年50006300万辆,2020年1.21.6亿辆,8,汽车耗能不断攀升,2006年，车用燃油消耗占国内石油消耗总量的27%，其中汽油占全国汽油消耗总量的86.4%，柴油占全国柴油总消耗量的38.5%，农用车对柴油的消耗达到11%。,9,国家石油对外依赖度加大,2007年，我国成为仅次于美国的石油消费国。石油消费量达3.46亿吨。2007年，我国石油对外依赖度达到46.2%，石油供应安全面临严峻挑战，国内原油产量为1.87亿吨，石油净进口量1.59亿吨。,10,目前的汽车产品和产品结构不利于节能,我国汽车产品的平均油耗明显高于欧美国家的平均水平。总体差距的范围在9%16%，差距最大的车型是整车整备质量1000kg以下的小型汽车。汽车整备质量有上升趋势。2002年我国乘用车平均整车整备质量只有1230kg，到2006年，则增加至1356kg，与2002年相比，增加了10%。轿车产品结构小排量份额偏小，中大排量份额偏大，不利于节能。在2006年、2007年新生产的轿车产品中，1.52.0升排量的比例分别为58.9%和60.4%，2.02.5升排量的轿车所占比例为10.6%和11.6%，而1.0升以下的轿车所占比例仅为9.3%和5.2%。,11,相关标准和财税政策有待完善,汽车燃油经济性标准处于实施初期，且覆盖范围较小。目前，实施燃油经济性标准只局限于新生产的乘用车及轻型商用车，还没有覆盖到其他车型。与汽车相关的税费设置和结构没有充分体现出对“节能减排”的合理引导作用。新能源汽车发挥的石油替代作用较小。2007年我国新能源汽车替代的石油燃料仅占车用燃料总消耗量的5%左右。,12,缺少针对节能与新能源汽车的具体的、目标明确的纲领性政策,13,二、我国汽车发动机能量消耗情况,14,我国近期商用车是燃料消耗的主力，商用车消耗的燃料占70%；以轿车为主的乘用车所消耗的燃料，近几年呈现快速增加的趋势；在未来的汽车能源消耗中，乘用车的燃料消耗比例将逐步上升，并处于主导地位。,商用车和乘用车都必须重视节能,15,商用车能量消耗平衡图（客车）,数据来源：中国企业试验数据,16,乘用车能量消耗平衡图（轿车）,数据来源：中国企业试验数据,17,三、汽车发动机节能重点发展方向,18,对于传统能源发动机：发展小型高效车用发动机（1.0L排量及以下）通过先进的发动机技术提高汽油发动机的工作效率由于柴油发动机的效率高于汽油机，可以发展乘用车用柴油发动机替代能源方面混合动力可以大大提高能源利用效率天然气发动机纯电动,主要围绕以下两大方面,19,（一）发展1.0L排量及以下车用发动机,小型乘用车具有良好的节能减排和经济性效益。替代高排量车型后综合节油效果可达到35%左右，因此应重点发展1.0L排量及以下小型乘用车用发动机。建议“小型乘用车”的定义为：1.0L排量及以下，同时满足升功率、整备质量、外形尺寸、油耗四方面指标限值要求的乘用车统称为小型乘用车。,20,（一）发展1.0L排量及以下车用发动机,我国目前发展小型乘用车还面临一些障碍，需要大力扶持。我国小型乘用车总体技术水平偏低；由于技术水平相对较低，消费者消费热情不高、部分地方出台了限制政策等；国家有关总体税费政策尚未能体现出对节能产品和技术的鼓励作用。小型乘用车具备进一步发展的产业条件目前已经形成了五大小型乘用车生产企业，在国际上具备了性价比的相对优势。国内一些企业已经推出了具备升功率50千瓦以上先进小型乘用车发动机和排放满足国、国标准的较高档次小型乘用车。近期发展目标：到2010年，小型乘用车产量达到200万辆，占乘用车市场份额的20%，替代高排量车型70万辆，实现当年节油量约50万吨。,21,先进柴油发动机具有油耗低、CO2排放少的优点。研究表明：与汽油车相比，柴油车可平均节油30%左右；上海市柴油轿车示范结果显示，与同级别的汽油车相比，柴油车的百公里油耗降低了35%42%。我国柴油乘用车还面临一些制约因素，占汽车总保有量的比重不到1%。柴油机的制造成本高，导致整车价格增加10%以上；高品质柴油还不能满足市场需求；主要大城市还存在限制柴油车使用的政策。在每年新增的乘用车中，柴油车的比例仍然较低，2007年销售的乘用车中柴油只有4.3万辆，市场占有率仅为0.7%。我国汽车企业和内燃机企业从“十五”末期已经开始研发生产乘用车柴油机的准备，已具备较好的产业化基础。目前有十多家企业已经开发或引进了乘用车用柴油机，产品具有先进的节能排放技术水平，多数已达到批量生产的技术状态，大部分产品具有自主知识产权。,（二）发展轿车用柴油发动机,22,（二）发展轿车用柴油发动机,近期发展目标：发展达到国标准的柴油乘用车技术；增加柴油乘用车市场份额，尤其是提高出租车、SUV与MPV的柴油车比例；2010年，柴油乘用车产量达到40万辆，占乘用车市场的34%，实现节油40万吨；进一步推行商用车柴油化，争取实现3.5t以上商用车全部柴油化；针对车用柴油品质及供给问题，应加快二甲醚替代柴油的可行性研究，对二甲醚汽车的技术开发与推广应用予以大力支持。在组织示范运行的同时，加快相关标准的研究与制定，建立完善二甲醚输配系统，在取得一定经验后进行推广并形成车用替代燃料产业，以实现对车用柴油的替代；建议国家尽快出台燃油税政策，以促进节能型柴油乘用车的应用与发展；建议继续强化乘用车燃油经济性标准，以促进柴油乘用车的发展。,23,提高汽油机效率是汽车节能最重要、最直接、最现实的措施之一；目前国内99%以上的乘用车是汽油车，在可以预计的将来，汽油机仍将是汽车的主要动力；全面推广多气门技术，增加可变气门技术的应用，适度采用增压和汽油直喷技术，是近期内实现汽油发动机节能降耗的主要技术途径。,（三）发展高效汽油发动机,汽油机新技术对燃油经济性及成本的影响,24,（三）发展高效汽油发动机,推广高效汽油机技术必须重视小型汽油发动机的技术提升；通过合资生产、技术引进和自主开发，我国目前在推广高效汽油机技术方面已经具备了一定的产业基础。多气门技术和气门可变技术已经开始在国内许多汽车车型上得到应用；汽油机缸内直喷技术在国家科技项目支持下开展了研究工作，部分车型上已经开始应用。,25,（三）发展高效汽油发动机,近期发展目标：2010年将淘汰2气门技术产品，全部采用多气门技术；新产品采用气门可变技术的比例，从近30增加到45；部分中高级车采用增压技术。2010年实现节油30万吨；2010年在中高档车上采用汽油直喷技术，考虑汽油品质的实际状况，1的均质汽油直喷技术是近期比较现实的技术方案。预计2010年国内采用汽油直喷技术的中高档轿车市场占有率将达到2%，即当年销售20万辆，市场保有量超过43万辆，实现节油8万吨。,26,（四）发展混合动力,在多数行驶工况下，特别是在城市行驶工况下，混合动力汽车具有明显的节油效果。根据动力混合形式和程度的不同，混合动力汽车比同型汽油车节油10%40%；在三类电动汽车中，混合动力汽车是现阶段最具产业化前景、最现实的技术方案；在国家“863”重大专项的支持下，我国混合动力汽车的技术研发工作进展迅速，已有多个城市开始混合动力客车、出租车的示范运行工作；我国微混合、轻度混合轿车，串联式、并联式混合动力公交车，已经进入或即将进入产业化和商业化阶段。,27,发展目标：综合考虑我国混合动力汽车目前的技术发展状况，近期和中期，我国应重点发展BSG（皮带传动启动机和发电机系统）混合动力轿车、ISG（集成的启动机和发电机系统）混合动力轿车，串联混合动力公交车、并联混合动力公交车及其核心关键技术和零部件（比如动力电池、混合动力专用发动机、动力耦合系统等）；目标用户是：家庭用车，出租车和城市公交车。,（四）发展混合动力,28,年度新增混合动力汽车预测和新增节能减排目标预测,注1：ISG混合动力轿车节油率15%，BSG混合动力轿车节能10%，新增车辆作为出租车，年行驶里程10万公里，对比车型的百公里油耗为8L;注2：混合动力公交客车的节油率20%，年行驶里程10万公里，对比车型百公里油耗为40L;注3：Prius的节油率40%，Civic的节油率30%，均作为私家用车，年行驶里程2万公里，对比车型百公里油耗8L.,（四）发展混合动力,29,天然气属于低碳燃料，天然气发动机具有明显的环保效益和温室气体减排效果;天然气发动机的常规排放低于汽柴油车。据有关资料显示，与同功率的传统燃油汽车相比，天然气发动机尾气中HC可下降90%，CO下降约80%，NOx下降约40%。天然气发动机在温室气体减排方面具有显著的优势。据国内外研究结果表明，天然气发动机的CO2排放量与传统车相比可降低20%以上。天然气发动机具有较高的全寿命周期能量效率；在现有的汽车驱动技术中，仅低于柴油车和纯电动汽车；,（五）发展天然气发动机,30,天然气发动机控制技术发展路线图,（五）发展天然气发动机,天然气发动机技术发展的主要趋势是：缸内直喷技术、气门可变技术、稀薄燃烧技术、新型催化剂和催化技术。,天然气发动机的技术发展趋势,31,我国已经具备发展天然气发动机的产业基础2007年，我国天然气汽车(含底盘)产量达到5.7万辆。产品覆盖客车、轿车、货车、市政专用车等多个细分市场；国内有58家企业生产天然气汽车，累计有347个天然气汽车车型（包括底盘）进入国家机动车新产品公告；国内有18家企业生产天然气发动机，共有98款天然气发动机产品在市场中销售；我国形成了全系列天然气气瓶的设计与生产制造技术，产业化能力超过80万只/年；自主开发的减压器、电控单元ECU、燃气喷嘴等燃气汽车专用装置，开始批量投放市场；加气站净化装置、储气装置、压缩机和加气机等加气站设备全部实现国产化，国产设备的市场份额在90%以上，部分产品达到100%。,（五）发展天然气发动机,32,我国已经具备天然气发动机应用基础2007年底，全国16个清洁汽车重点推广城市共发展天然气汽车27万辆，建成天然气加气站555座；单一燃料天然气汽车保有量达到2.5万辆，天然气原厂车（OEM）接近10万辆，占天然气汽车总保有量的比例达到30%；年替代燃油超过200万吨，占汽车总保有量不到1%的天然气汽车实现了超过2%的车用能源替代。重点推广城市天然气汽车行业年产值超过百亿元；建立起天然气汽车推广体系，形成了较为完善的政策法规与组织管理体系。,（五）发展天然气发动机,33,发展目标：2010年：天然气汽车保有量达到80万辆，车用天然气消费量达到80亿立方米，替代燃油700万吨；发展重点：技术路线重型发动机采用电控、增压中冷、稀燃技术和后处理技术；轿车采用多点顺序喷射技术、后处理技术；鼓励应用的技术产品单一燃料电喷燃气轿车；单一燃料电控增压中冷稀燃重型发动机；重型燃气发动机电控系统；优先应用领域公交车、出租车、都市物流车、市政车辆、城际客运与货运车辆。,（五）发展天然气发动机,34,纯电动汽车能效高、能量来源广泛；纯电动汽车具有零排放、低噪声、能量利用效率高等显著特点；电能来源广泛（包括水电、核电、火电、风电、太阳能、生物质能、海洋潮汐、地热等等），并不特别依赖某一种能源，而且可以是可再生能源、实现无污染发电；纯电动汽车的驱动系统、动力电池等的技术研发受到日益广泛的重视；汽车动力系统的电动化，将促使汽车底盘和驱动系统的融合，推动其构型发生重大变革；随着动力电池的技术进步，纯电动汽车将会在节能减排中、推动汽车结构概念变化中扮演越来越重要的角色。,（六）发展纯电动汽车,35,电机从过去的直流有刷电机，发展到全数字矢量控制的交流感应电机和永磁同步电机；动力电池从过去的铅酸电池发展到镍氢动力电池、钴酸锂、锰酸锂、聚合物、三原材料、磷酸铁锂等先进的绿色动力电池；美、日及欧洲发达国家纯电动汽车即将进入实用化阶段。,近30年电池技术的发展态势,日本下一代车辆燃料行动计划中对电动汽车动力电池发展的预期和目标,纯电动汽车的关键零部件技术快速发展,36,发展现状纯电动汽车关键部件的技术，纯电动汽车整车产品技术和产业化基础，与国际基本同步，而且在某些领域还具有独特的优势；纯电动客车动力系统已经实现国产化；国内一些厂家已经具备了纯电动乘用车的生产能力。目前已经累计出口1200多辆。年产能2万辆纯电动轿车柔性总装生产线和产能3万套的动力总成生产线已在天津建成；我国研发的搭载锰酸锂动力蓄电池的纯电动轿车，不仅完成了国家标准规定的所有试验，还进行了动力电池的各项滥用试验，并在2006年完成了国际首例整车正面碰撞试验，证实了高性能纯电动汽车产品的安全性；在电动汽车用动力蓄电池、驱动电机等关键零部件技术、电子控制技术和系统集成技术上取得了较大进展，初步形成电动汽车关键零部件配套产业链。,我国已经具备了较好纯电动汽车应用基础,37,发展目标,我国纯电动汽车发展目标的设定,38,四、相关政策建议,39,四、政策建议,1.0L排量及以下发动机：给予小型乘用车生产和消费在税收和征费方面更多的优惠。在乘用车生产环节，把小型乘用车的消费税从3%降至1%或完全取消，购置税由目前的10%降至5%。在使用环节上，乘用车车船使用税可按照发动机排量实行较高的累进税率；在汽车强制保险上对小型乘用车进行较大幅度地优惠。取消针对节能环保低排量的小型汽车的各种限制，制定国家标准。建议尽快出台燃油税。大力推进政府公务车采购改革，政府部门应带头使用节能、环保、低排量的小型乘用车。加强“小型乘用车”技术标准和评价体系的研究制定工作。加大技术研发投入，改变小型乘用车低质低价的形象，提高性能、品质和服务。注重关键技术的研发，特别是小排量发动机技术。,40,四、政策建议,柴油发动机：建议地方政府调整或取消对柴油乘用车的限制政策；建议国家有关部门出面协调相关石化企业增加高品质柴油的产量，以适应我国柴油汽车的发展需要；建议政府相关部门组织乘用车柴油机关键技术攻关，支持关键零部件开发，引导产品产业化；建议国家尽快出台燃油税政策，以促进节能型柴油乘用车的应用与发展；建议继续强化乘用车燃油经济性标准，以促进柴油乘用车的发展。,41,四、政策建议,高效汽油发动机采用汽油直喷技术需要高品质的燃油，国家应进一步提高国家燃油标准，并对炼油工业投入资金进行升级改造；汽车行业应加强零部件生产配套，如油泵、喷油器等，填补在采用缸内直喷技术所需要的一些关键零部件生产供应方面的空缺。,42,四、政策建议,混合动力：税收激励政策：减免混合动力汽车购买者的车辆购置税；直接经济补贴：采取直接补贴方式与上述税收激励政策相结合，形成对混合动力汽车与同档次传统车辆差价的50%的经济支持力度；出台价格或相关税收政策，使燃油价格趋于合理化；电动汽车的用电价格按照居民用