“中國能造登月的火箭,為什么汽車的發(fā)動機核心技術(shù)都攻克不了?”這是關心汽車行業(yè)發(fā)展的人常有的疑慮。那么,真的是這樣嗎?2011年,國家發(fā)改委將節(jié)油高效國家內(nèi)燃機工程實驗室交由玉柴承建,其實這也寄托了國家對攻克發(fā)動機核心技術(shù)的期待。那么三年過去了,工程實驗室建設情況又如何?10月22日,玉柴舉辦首次發(fā)動機技術(shù)開放日活動,向行業(yè)分享了自己的發(fā)展成果。
電控技術(shù):發(fā)動機的核心玉柴造隨著排放標準持續(xù)升級,人們?nèi)加徒?jīng)濟性需求越來越高,人們也越來越需要精確地控制發(fā)動機。加上電子技術(shù)的發(fā)展,發(fā)動機電控技術(shù)逐步成熟,成為發(fā)動機的核心技術(shù)之一。技術(shù)開放日上,玉柴工程研究院的副院長馮靜博士對玉柴的電控技術(shù)做了介紹。原來早在1999年,玉柴就已經(jīng)開始了發(fā)動機電控技術(shù)的研究。早在上世紀,發(fā)動機的電控技術(shù)進入中國商用車柴油機領域之初,相關技術(shù)基本由國外供應商壟斷,為了保護其自身的大化利益,國外供應商對國內(nèi)發(fā)動機企業(yè)設置了一系列限制,使得國內(nèi)發(fā)動機企業(yè)無法觸及其核心技術(shù),所有與電控技術(shù)相關的應用、匹配、標定都不得不依靠國外供應商,且為此支付巨額的開發(fā)費用。玉柴從1999年開始除了開發(fā)電控發(fā)動機產(chǎn)品以外,還致力于對電控系統(tǒng)集成技術(shù)、電控發(fā)動機標定技術(shù)、電控發(fā)動機應用匹配技術(shù)的研究,通過自主摸索及與高校、院所合作共同探索等方式,率先掌握了電控發(fā)動機的集成技術(shù)、標定技術(shù)和應用匹配技術(shù),一舉打破了國外供應商的技術(shù)壟斷,將原有千萬級別的開發(fā)費用削減到百萬、十萬甚至免費。隨著對電控技術(shù)研究的深入,玉柴已不滿足于電控發(fā)動機標定技術(shù)和應用匹配技術(shù)的研究,開始進行控制器的研究,特別是控制器軟件開發(fā)。
控制器是電控系統(tǒng)的核心,相當于電控系統(tǒng)的指揮系統(tǒng),掌握了控制策略就擁有了電控系統(tǒng)匹配、應用的自主權(quán)。此外,在電控系統(tǒng)集成技術(shù)的研究中,玉柴不再只是將供應商提供的打包方案簡單的應用到發(fā)動機上,開始進行自主零部件設計、選型,自主集成整個系統(tǒng)的開發(fā),對系統(tǒng)技術(shù)方案和系統(tǒng)零部件的選型擁有充分的話語權(quán)、決策權(quán)和主動權(quán)。SCR后處理控制器YCDCU目前,馮博士說,目前玉柴獨立自主開發(fā)了具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的、并更適合中國國情的柴油發(fā)動機控制器YCECU、SCR后處理控制器YCDCU和天然氣發(fā)動機控制器YCGCU,并已投放市場。除此之外,插電式混合動力、車聯(lián)網(wǎng)項目的商業(yè)化,也使玉柴更加深入地掌握了發(fā)動機的電控技術(shù)。
燃燒與性能開發(fā):打造可靠省油的產(chǎn)品負責玉柴的燃燒與性能開發(fā)的林鐵堅博士是玉柴的“高帥富”。對發(fā)動機燃燒與性能開發(fā)的已潛心研究多年。他說,燃燒與性能開發(fā)是發(fā)動機根本的核心技術(shù)之一,直接關系到發(fā)動機的動力、油耗、可靠性、耐久性,就是說是和客戶感受密切的。林博士說,目前,歐洲和北美分別實現(xiàn)了滿足歐VI和US2010排放法規(guī)技術(shù)突破后,都將降低油耗做為了主要的開發(fā)目標。要實現(xiàn)低油耗,低排放,就必須對燃油噴射系統(tǒng),進氣系統(tǒng)、增壓系統(tǒng),燃燒室、缸內(nèi)流動組織進行綜合優(yōu)化。其中,必須進行大量的試驗、開發(fā)才能實現(xiàn)。所以,簡單地說中國發(fā)動機企業(yè)是對國外的簡單模仿,是非常不科學的說法。降低發(fā)動機自身的摩擦損失林博士介紹,要降低整車油耗,其實在發(fā)動機設計上,就必須降低發(fā)動機的自身摩擦損失、降低整機重量,還要加強燃燒系統(tǒng)的開發(fā),在與整車匹配時,要注意減少進排氣阻力,優(yōu)化變速箱、后橋、輪胎等動力系統(tǒng)的匹配
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為了降低整車的油耗,提高發(fā)動機的可靠性,玉柴針對不同的市場開發(fā)出了不同的產(chǎn)品。比如客車專用發(fā)動機、工程機械專用發(fā)動機等,這些都體現(xiàn)了玉柴在燃燒和性能開發(fā)方面的成績。針對未來的發(fā)展,林博士說,目前,在應用的柴油機高熱效率水平基本保持在43~45%,未來的目標是提高到50%-55%。當然,發(fā)動機技術(shù)發(fā)展是各項技術(shù)的全面發(fā)展。林博士說,必須要有先進的燃燒系統(tǒng)、增壓及空氣管理、摩擦阻力的降低、發(fā)動機附件的優(yōu)化、動力總成匹配優(yōu)化等,這些玉柴都已經(jīng)在著手開展,爭取攻克更多的核心技術(shù)。
排放控制:發(fā)動機排放的后一道關卡林鐵堅博士在介紹燃燒與性能開發(fā)的時候,他談到,在發(fā)動機自身開發(fā)時,為了滿足當前的排放法規(guī),必須把顆粒物降低,但是一般情況下,氮氧化物都會相應提高。那么為了控制氮氧化物的排放,就必須實施排放控制。對于排放,陶澤民博士說,目前的柴油機排放物主要由一氧化碳、碳氫化合物、氮氧化物、顆粒物組成。在歐IV排放法規(guī)執(zhí)行之后,要使排放符合國家標準,就必須使用后處理系統(tǒng)。為了讓這些有害物質(zhì)不能排放到空氣中,行業(yè)運用比較多的后處理系統(tǒng)有SCR(選擇性還原催化器)、DOC(柴油氧化催化器)、GOC(燃氣氧化催化器)、POC(顆粒氧化催化器)、DPF(顆粒捕集器)。
YC6K國5柴油發(fā)動機國4階段在后處理系統(tǒng)主要應用SCR或DOC+POC的技術(shù)路線。到以后京5和歐VI的排放法規(guī)階段,會應用到DPF的技術(shù)路線。為了減少污染物的排放,從國0~歐VI玉柴都應用了不同的技術(shù)。陶博士用YC6J(原6105)這款發(fā)動機介紹玉柴在應用技術(shù)方面的努力。在國0階段,YC6J是自然吸氣,使用了A型油泵。國1階段,玉柴應用了增壓器,提高了噴油壓力。國2階段,使用了中冷增壓技術(shù),噴油壓力進一步提高。國3階段,使用了四氣門技術(shù)和電控系統(tǒng),使燃燒更加精確、有效,國4階段,增加了SCR系統(tǒng),國5階段,SCR的效率更高。到京5以及歐VI階段,增加了DPF系統(tǒng)。在執(zhí)行不同排放法規(guī)的每一階段,玉柴都是行業(yè)率先發(fā)布符合新排放法規(guī)標準的柴油發(fā)動機,說明在排放控制技術(shù)上玉柴在行業(yè)的***地位。陶博士還說,歐VI柴油發(fā)動機市場化方面玉柴已經(jīng)解決了很多難題,比如油耗和耐久性的問題。目前,我們已經(jīng)做好了準備,只要市場有需求,我們就能提供產(chǎn)品。