福田汽车国IV开发和产品介绍.pdf

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1、福田汽车国IV开发和产品介绍福田汽车国IV开发和产品介绍福田汽车国IV开发和产品介绍福田汽车国IV开发和产品介绍 北汽福田汽车股份有限公司 副总经理邬学斌 2008年3月25日 北汽福田汽车股份有限公司 副总经理邬学斌 2008年3月25日 报告提纲 一、汽车企业的压力与社会责任 二、传统柴油动力技术优化 三、新能源动力技术 四、新技术在福田汽车的应用 一、汽车企业的压力与社会责任一、汽车企业的压力与社会责任 二、传统柴油动力技术优化 三、新能源动力技术 四、新技术在福田汽车的应用 煤 石 油 天然气 百万吨/年（折合为油） 天然气 百万吨/年（折合为油） 0 0 0 5,0005,0005,

2、000 10,00010,00010,000 15,00015,00015,000 20,00020,00020,000 25,00025,00025,000 30,00030,00030,000 190019001900192019201920194019401940196019601960198019801980200020002000202020202020204020402040206020602060208020802080210021002100(年) ( (年年) 35,00035,00035,000 煤煤煤煤 煤 石油 石油 煤 石油 石油 天然气天然气天然气天然气 天然气天然

3、气 非传统天然气非传统天然气非传统天然气非传统天然气 非传统天然气非传统天然气 核能核能核能核能 核能核能 可再生资源获得的氢可再生资源获得的氢可再生资源获得的氢可再生资源获得的氢 可再生资源获得的氢可再生资源获得的氢 生物能源生物能源,风能风能, 太阳能等太阳能等.生物能源生物能源 生物能源生物能源, ,风能风能风能风能, , 太阳能等太阳能等太阳能等太阳能等. . 非传统油非传统油 (沥青砂,等.) 非传统油非传统油非传统油非传统油 ( (沥青砂沥青砂, ,等等.) .) 主 要 能 源 产 量主 要 能 源 产 量 一、汽车企业的压力与社会责任一、汽车企业的压力与社会责任 严峻的能源考验

4、严峻的能源考验 新能源汽车新能源汽车 世界自然能源发展趋势世界自然能源发展趋势 汽车与大气污染 汽车与大气污染 一、汽车企业的压力与社会责任一、汽车企业的压力与社会责任 一、汽车企业的压力与社会责任一、汽车企业的压力与社会责任 开发低排放、高效能的新型汽车和动力已成为促进社会、经济 和环境复杂系统实现可持续发展的重要环节。 开发低排放、高效能的新型汽车和动力已成为促进社会、经济 和环境复杂系统实现可持续发展的重要环节。 未来汽车技术发展方向未来汽车技术发展方向 优化现有的车用能源动力系统优化现有的车用能源动力系统 发展节能、低排汽车 开发新能源动力系统开发新能源动力系统 发展新能源汽车 可持续

5、发展的 汽车能源动力 可持续发展的 汽车能源动力 以国IV、国V汽车 为代表 以混合动力车、纯 电动车为代表 以氢燃料与 其它再生能源汽车 为代表 一、汽车企业的压力与社会责任 三、新能源动力技术 四、新技术在福田汽车的应用 二、传统柴油动力技术优化二、传统柴油动力技术优化 EURO国4 核心:后处理 EURO国4 核心:后处理 EURO国4EURO国4 核心:后处理核心:后处理 EUROIII国3 核心:电控 EUROIII国3 核心:电控 EURO V国5EURO V国5 核心:燃料 未来 核心:混合 核心:燃料 未来 核心:混合 增压增压 VGT NOX吸附催化 电控共轨喷射电控共轨喷射

6、 系统系统 DPF主动、 被动再生 后处理 燃料 50ppm 硫 EGREGR 冷却与均匀分配 增压增压 改善的VGT 电控共轨喷射电控共轨喷射 EGREGR 改善的EGR 燃烧燃烧 PHCCI 燃料 10ppm 硫 后处理 电控 NOX 闭环捕捉器 完善的DPF SCR-尿素 电控共轨喷射电控共轨喷射 VGT VGT 燃烧燃烧 全部HCCI 电力驱动 混合式 燃料 GTL或氧化柴油 SCR 未来十年柴油发动机发展趋势：清洁化未来十年柴油发动机发展趋势：清洁化 随排放法规的升级，发动机技术趋向电控共轨、增压中冷、4气门随排放法规的升级，发动机技术趋向电控共轨、增压中冷、4气门 序号 类别项目分

7、项 燃烧系统 LTC、PCCI、HCCI 4气门 高压比增压器 电控单体泵UPS 电控泵喷嘴UIS 电控共轨CRS 电控系统 控制逻辑 EGR SCR LNT DOC DPF 1 2 充气系统 燃油系统 发动机机 内优化 废气后处 理系统 处理NOx 处理PM 1. 欧欧4、欧、欧5柴油机排放技术策略柴油机排放技术策略 燃烧系统燃烧系统 充气系统充气系统 燃油系统燃油系统 电控逻辑电控逻辑 4气门设计气门设计 DPFSCR 后处理后处理 关键技术关键技术 欧洲稳态测试欧洲稳态测试 喷油正时提前喷油正时提前 0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 0123456 D

8、PF SCR 触媒触媒 现状 欧 现状 欧 3 氮氧化物氮氧化物g/kWh 颗粒物颗粒物 g/kWh 欧欧3 (00.10) 欧欧4 (05.10) 欧欧5 (08.10) 欧欧 6 (讨论中讨论中) 燃油消耗燃油消耗/ CO2-Em. HCCI? 增强的增强的EGR，延迟喷射，延迟喷射 DPF: 柴油机微粒过滤器柴油机微粒过滤器 SCR: 选择性催化还原选择性催化还原 HCCI: 均质压燃均质压燃 ? ? 方案方案 2 方案方案1 示意图示意图 2.欧欧4、欧、欧5级排放的技术路线级排放的技术路线 3. SCR与与EGR+DPF技术路线的综合比较技术路线的综合比较 SCREGR+DPF备注S

9、CREGR+DPF备注 功率和扭矩与欧3相比提高10%功率和扭矩与欧3持平发动机本体不作改变 燃油经济性 相比欧3发动机燃油经济性提高7%， 尿素溶液的用量大约是柴油的5% 相比欧3发动机燃油经济性降 低2-3% 尿素溶液的价格不到 柴油价格的一半 购置成本系统总成本比EGR+DPF成本高约20 维护成本机油更换周期与欧3相同 机油更换周期与欧3相比降低 50% 对于中国的油品，DPF 系统20000公里需要清 洗一次 同欧3机型 废气回收冷凝，易腐蚀，可 靠性降低， 油品 对柴油中的含硫量要求不高，如加 DOC，要求低含硫量柴油，但比DPF要 求宽松 要求低含硫量的柴油 中国满足DPF用油有

10、一 定的困难 基础设施需要建设一定数量的尿素加注站不需要额外的支持 尿素站可以在现有的 加油站网络上建设 环境的影响 未反应的NH3有刺激性气味，在600 高温时五氧化二钒易挥发致癌 采用其他材料，但价 格高 本体适应性 本体可不作任何改变 需要对EGR、冷却器、增压器 等部件作改进 采用SCR和DPF都增压 车辆自重 开发周期约24个月约24个月相当 Adblue是一种含水尿素，这是一种 无毒、无嗅、无危险的液体，可以非 常方便和安全的进行操作。但在-10 以下会结晶，需要增加加热系统 其他说明 开发难度 项目项目 动力性 经济性 环境适应 性 可靠性 表示好，表示好，表示不好，表示不好，0

11、适中适中 ? 总结总结 - - 0 - - + - 0 / - - 0 0 + - 0 / - 车辆配置车辆配置: ? 冷却系统冷却系统 ? Adblue贮藏罐贮藏罐 ? 消声器消声器 + 触媒或触媒或 DPF - - - - - - 0 / - + + 0 - - - + + 经济性经济性: ?安装成本安装成本 ?燃油消耗燃油消耗 ?服务服务 - + / 0 + + 0 0 + / 0 0 复杂性复杂性: ?系统应用系统应用 ?车载诊断能力车载诊断能力 - - + + - - + + - 前提前提: ?对于含硫燃料的敏感性对于含硫燃料的敏感性 ?需要需要Adblue基础设施基础设施 高级EG

12、R高级EGR + DPF+ DPF SCRSCR 中级中级 EGREGR + DPF+ DPF SCRSCR 欧欧5欧欧4 技术解决技术解决 方案方案 标准标准 综合评价综合评价 上述信息出自上述信息出自2006.8日本自动车技术杂志及日常积累的资料日本自动车技术杂志及日常积累的资料 4. 欧欧4、欧、欧5级柴油机技术路线应用结果统计级柴油机技术路线应用结果统计 类别生产商轻型车中型车重型车 奔驰公司 4气门+电控共轨可变截面 增压器冷却EGRDPF 沃尔沃 斯堪尼亚 4气门+电控共轨HPI冷却 EGR+DOC 或4气门+电控共轨(HPI)SCR 4气门+电控共轨(CRS)SCR 或4气门+电

13、控共轨冷却EGR+DPF 曼 4气门+电控共轨SCR 或4气门+电控共轨冷却EGR+DPF 4气门+电控共轨SCR 或4气门+电控共轨冷却EGR+DPF 2气门+电控泵喷嘴冷却EGR DPF 2气门+电控共轨冷却EGR DPF 奥迪轿车 4气门+电控共轨可变截面 增压器冷却EGRDPF 康明斯4气门+电控共轨SCR无 康明斯 4气门+电控单体泵冷却EGR+DPF 4气门+电控泵喷嘴冷却EGR+DPF 五十铃 4气门+电控共轨VGS增压器双 冷却EGR(无DPF) 4气门+电控共轨VGS增压器冷 却EGR+DPF 日野 丰田 4气门+电控共轨可变截面 增压器冷却EGRDPF 三菱 日产4气门+电

14、控共轨可变截面增压器SCR 4气门+电控泵喷嘴(EUI)SCR 大众轿车 日本 JP05 4气门+电控共轨冷却EGR+DPF 4气门+电控共轨可变截面增压器冷却EGR+DPF 4气门+电控共轨可变截面增压器(VGT)冷却EGR+DPF 4气门+电控单体泵(EUP)旁通阀增压器SCR 欧洲 欧4、 欧5 福莱纳 美国 EPA07 5. 欧欧4、欧、欧5级柴油机技术路线应用结果统计级柴油机技术路线应用结果统计 初步结论 1)在欧洲，达到欧4，欧5采用的技术路线： 中重型车： 4气门增压中冷电控共轨或单体泵或泵喷嘴可变截面增压器（VGT） 或旁通阀增压器SCR为主，占80。 2)在美国：达到EPA0

15、7，采用的技术路线： 中重型车： 4气门增压中冷电控共轨或单体泵或泵喷嘴可变截面增压器（VGT） 或2级增压冷却EGR+DPF为主 3)在日本：达到新长期法规（JP05），采用的技术路线： 中重型车： 4气门增压中冷电控共轨可变截面增压器（VGT)（VGT)冷却EGRDPFEGRDPF为 主，仅日产采用了SCRSCR的技术。 结合中国的国情，我们认为在后处理技术上采用SCR很有可 能成为解决中重型柴油车低排放的一个主流技术。 结合中国的国情，我们认为在后处理技术上采用SCR很有可 能成为解决中重型柴油车低排放的一个主流技术。 一、汽车企业的压力与社会责任 三、新能源动力技术三、新能源动力技术

16、四、新技术在福田汽车的应用 二、传统柴油动力技术优化 传统内燃机传统内燃机电动车电动车 电动车与混合动力及传统动力的关系电动车与混合动力及传统动力的关系 电动车与混合动力技术电动车与混合动力技术 纯电动动力纯电动动力 燃料电池动力燃料电池动力 汽油机汽油机 柴油机柴油机 混合动力混合动力 混合动力是介于电动动力和传统的内燃机动力之间的动力混合动力是介于电动动力和传统的内燃机动力之间的动力 类型，兼有两者的优点。类型，兼有两者的优点。 电动车与混合动力车的原理对比电动车与混合动力车的原理对比 未来纯电动汽车和混合动力的发展将会成为趋势，未来纯电动汽车和混合动力的发展将会成为趋势，燃料电池由于受到

17、技术和 成本的限制将不会成为主流。 燃料电池由于受到技术和 成本的限制将不会成为主流。 纯电动车燃料电池车混合动力车 电能存储/再生系统电能存储系统电能存储/再生系统+可消耗燃料 电动机电动机电动机+内燃机 （蓄电池/超级电容/飞轮） （ ） （燃料电池/蓄电池） （+汽油/柴油/天然气等） 能源种类 蓄电池+燃料电池 混合能源型单一能源型微混合中度混合可外接 充电式 能源组合 PEV FCEVHEV PEV FCEVHEV 蓄电池/超级电容 以蓄电池+内燃机为主 零排放 正在科研阶段，产 业化尚有距离 排放程度降低 仍依赖内燃机，结构复 杂，技术难度大 动力输出 零排放 关键技术在蓄电 池

18、基本评价 全混和 混合动力-分类及对比混合动力-分类及对比 微混合系统 micro hybrids 中度混合系统 mild hybrids 全混合系统 full hybrids 微混合系统 micro hybrids 中度混合系统 mild hybrids 全混合系统 full hybrids 可外接电源充电混合系统可外接电源充电混合系统 plugin hybridsplugin hybrids 分类 特点 应用 案例 分类 特点 应用 案例 1.对微混合动力车辆， 动力中依靠电池的比例 很小，内燃机功率的比 例很大； 2.微混合系统，也叫 “起停混合”其电机 仅作为内燃机的起动机 /发电机使

19、用，需要时 （如遇到红灯车辆停止） 使内燃机熄火，并当车 辆再次行驶时，立即重 新起动内燃机；也有电 机辅助内燃机加速车辆。 3.微混合可实现5% 15% 5% 15%的节油效果。 GM Silverado/SierraGM Silverado/Sierra 1.对中度合动力车辆， 动力中依靠电池的比例 较大，内燃机功率的比 例减小； 2.中度混合系统，电机 可给内燃机提供辅助的 驱动力矩，但不能单独 驱动车辆，这种系统同 样具有制动能量回收、 发动机熄火/重起动等功 能，其电机、电池能力 都比微混合大，作用也 强,内燃机功率可以小一 些。 3.节油可达20-25%20-25% Honda I

20、nsightHonda Insight 1.对全混合动力车辆，动 力中依靠电池的比例更 大，与轻度混合系统相 比，驱动车辆的两种动力 源中电机功率的比例也更 大，内燃机功率的比例更 减小； 2.全混合车辆，电机和内 燃机都可以独立或一起驱 动车辆，因此在低速、软 加速行驶（如交通堵塞， 不断起步停车）、车辆起 步行驶和倒车等情况下， 车辆可以全电动行驶；硬 加速时电机和内燃机一起 驱动车辆，也有制动能量 回收的能力； 3.节油达50-56%50-56% Toyato PriusToyato Prius 1.对PlugIn 系统，电机功率比例 与纯电动相同，内燃机功率比例与全 混合系统相同，同时

21、电池容量应保证 必要的行驶里程。 2.结构与全混合系统类似，全电动行 驶里程比全混合系统长，全电动行驶 时的车辆性能与全混合系统相同 3.具有接受外部公用电网对车载电池 组充电的能力 4.内燃机功率水平与全混合系统类似 5.电机功率水平与纯电动车辆类似， 但比全混合系统高 6.电池容量水平要保证足够的行驶里 程（如30 或80 公里） 7.电比油便宜，使用成本低，假设每 加仑汽油3美元，使用传统汽车，根 据MPG的不同，每英里需820美分， 改用PHEV的全电动模式上下班或在局 部地区行驶，燃料费降至每英里24 美分。 GM Volt Plug-in Volvo Plug-inGM Volt

22、Plug-in Volvo Plug-in 多种替代能源与传统能源相结合，先进传统动力与新动力相结合，解决现实和未来 可持续发展的能源和动力问题。 多种替代能源与传统能源相结合，先进传统动力与新动力相结合，解决现实和未来 可持续发展的能源和动力问题。 未来汽车替代能源与先进动力选择结果未来汽车替代能源与先进动力选择结果 IC 内燃机内燃机 一、汽车企业的压力与社会责任 三、新能源动力技术 四、新技术在福田汽车的应用四、新技术在福田汽车的应用 二、传统柴油动力技术优化 1. 产品规划1. 产品规划 1）传统动力1）传统动力 3）电动汽车3）电动汽车 汽油机：缸内直喷、缸内直喷增压技术，用于传统汽

23、车或混合动力车。视 国内油品状况，先选择均质燃烧技术，后升级为分层燃烧技术。 柴油机：电控高压共轨+4气门+增压中冷技术，不同的排放法规匹配不同的 后处理系统 汽油机：缸内直喷、缸内直喷增压技术，用于传统汽车或混合动力车。视 国内油品状况，先选择均质燃烧技术，后升级为分层燃烧技术。 柴油机：电控高压共轨+4气门+增压中冷技术，不同的排放法规匹配不同的 后处理系统 2）混合动力2）混合动力 选择微混、中混技术，视市场需要选择汽油+电、柴油+电类型，视电池的 成熟状况及成本选择相应的电池。快速充电混合动力（plug-in)更有竞争力。 选择微混、中混技术，视市场需要选择汽油+电、柴油+电类型，视电

24、池的 成熟状况及成本选择相应的电池。快速充电混合动力（plug-in)更有竞争力。 纯电动车：重点考虑锂离子电池的电动动力，在微型和定点车辆上先突破。 氢燃料电池：积极探讨技术的应用，在试运行中成熟技术和产品 纯电动车：重点考虑锂离子电池的电动动力，在微型和定点车辆上先突破。 氢燃料电池：积极探讨技术的应用，在试运行中成熟技术和产品 2. 技术路线选择2. 技术路线选择 改进汽车 燃油经济 性和排放 改进汽车 燃油经济 性和排放 替代石油替代石油替代石油替代石油 能源多样 化 能源多样 化 内燃机和 变速器改进 混合动力 (包括可外接充电混合 动力汽车HEV) 电池电动汽车 内燃机和 变速器改进 混合动力 (包括可外接充电混合 动力汽车HEV) 电池电动汽车 (E-Flex) 氢燃料电池氢燃料电池 时间时间时间时间 石油石油（传统和替代来源）（传统和替代来源） 生物燃料生物燃料（乙醇E8（乙醇E85、生物柴油）、生物柴油） 电力电力（传统和替代来源）（传统和替代来源） 氢氢 3. 新能源汽车产品平台3. 新能源汽车产品平台 代用燃料整车代用燃料整车 气电混合动力：气电混合动力：HCNG-NiH 油电混合：柴油油电混合：柴油-锂电锂电 混合动力车混合动力车 纯电动车 氢燃料电池车 纯电动车 氢燃料电池车: FCEV 纯电动车纯电动车: 先进动力先进动力