分论坛一:动力总成节能减排

作者:本网编辑 文章来源:AI《汽车制造业》 发布时间:2013-02-04
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不同用途的排放法规对发动机考核的工况区域是不同的.

汽车排放法规和内燃机排放控制技术

李勤博士,潍柴动力股份有限公司产品规划总监

不同用途的排放法规对发动机考核的工况区域是不同的。各种排放控制技术在工况上有不同的适合范围。报告重点分析了轻型柴油机和重型柴油机排放法规重点考核的工况区域和柴油机排放污染物形成条件,介绍了降低发动机原始排放的机内措施及后处理技术的原理,解释了轻型柴油机和重型柴油机排放控制的不同技术路线原理。

产生微粒的条件是局部高温和缺氧,对于以考核重负荷为主的重型柴油机来说,增压和中冷是减少微粒必要措施。NOX是高温和高温持续时间的产物。高压喷射是保证柴油机缩短燃油喷射时间以降低NOX排放,而又不太影响油耗的前提条件。

报告系统介绍了各种后处理系统的原理及在发动机工况上最佳适用范围,解释了SCR广泛应用于重型柴油机,而DOC应用于轻型柴油机的原因。

最后,李勤博士补充道,由于碳排放压力,SCR应用将扩大到轻型柴油机。随着PM2.5值公布,DPF将应用于所有车用柴油机上。欧Ⅵ重型柴油机排放法规采用的新循环,促使EGR在重型柴油机上应用,弥补SCR系统在低负荷区域的弱点。“EGR+DPF+SCR”将是排气控制的必备技术,但由于系统复杂,特别是DPF再生控制研发耗时长,必须留足时间来做技术准备。

北京市城市车辆低温工况WHTC标准的制定

王世龙先生,济南汽车检测中心发动机检测部副主任

为减少重型柴油车的排放污染,北京市于2008年率先实施了重型车国Ⅳ排放标准,但实际排放监测情况表明,部分选用SCR技术的第Ⅳ阶段重型柴油车,特别是公交、环卫车等市政车辆,因排温较低,排放后处理系统的效率很低甚至不起作用,实际运行中NOX排放严重超标。对此,王世龙先生及其研究团队参与了WHTC试验循环及其标准的制定。

WHTC标准规定了车用压燃式、气体燃料点燃式发动机与汽车排气污染物的排放限值和实验室台架测量方法,以及环保核准要求、环保一致性的检查与判定方法。标准适用于设计车速大于25km/h的M2、M3、N2和N3类及总质量大于3500kg的M1类机动车及其专用的发动机。新标准从SCR后处理与发动机排气热管理系统方面,提供了相应的技术措施,有助于解决重型柴油车的排放污染问题。

实际数据表明,WHTC试验循环的制订依据很好地考虑了城市车辆的运行特征,从转速、功率及怠速时间的分配比例对比情况看,与北京实际道路车辆的行驶特征也有很好的符合性。在实施北京市地方第Ⅴ阶段排放标准时,把WHTC试验循环考虑进去,作为对重型车国家标准的补充,对问题的解决是有益的。

发动机节能减排技术应用实例-润滑系统和增压系统

倪计民教授,同济大学汽车学院发动机节能与排放控制研究所所长

倪计民教授围绕“节能减排”的主题,就节能减排的技术途径、开发模式和开发流程,以及润滑系统和排量机油泵的设计、增压系统的优化设计等几个具体话题做了精彩的技术报告。

报告中提到当前汽车节能减排的技术开发重点主要有三个方面:轻量化技术及相关配套技术;发动机的开发技术,包括总体规划、子系统及协调、与整车的配套技术等;此外还有零部件的开发技术。报告还重点阐述了两种发动机开发模式和开发流程,即整车–发动机–子系统–零部件开发模式、配套技术–整机–子系统–零部件开发模式,并通过润滑系统和增压系统的具体实例进行了深入解读。

通过实例分析,倪教授指出,无论是润滑系统和排量机油泵的设计,还是对增压系统的设计,首先要建立一个合理的开发流程,其中涉及到发动机的匹配要求,然后再着手建立模型,这个过程中,可利用的软件很多,但实际上软件应用的关键是二次开发,如果达不到要求需要再进行优化。总之,发动机的节能减排是一个系统工程,需要正确的开发流程和开发模式,特别重要的一点就是配套,要根据要求进行整机开发、进行子系统评估;此外,另一个特别重要的方面是模拟计算、试验、设计的协调,这样才可以做好系统开发,实践结果才能有效地满足节能减排的要求。

动力总成产品开发中的虚拟技术应用

陈明博士,上海汽车集团股份有限公司乘用车公司动力总成分析试验部CAE专家

陈明博士的此次演讲首先介绍了动力总成产品开发过程中的CAE的作用和特色,接着简要探讨了产品设计开发环境中CAE应用的一般方法和步骤,然后重点通过若干实例深入分析了虚拟验证技术在发动机开发中遇到的挑战和能达到的应用水平,这些实例包括涡轮增压直喷汽油发动机缸内燃油喷射和燃烧的CFD分析,缸盖气门座圈变形预测,排气歧管在热冲击力下的热机械疲劳和密封性能分析等。

EV整车分析中,采用CAE可以进行涡轮增压匹配及线形的优化,并确定发动机全负荷条件下的油耗,还可以进行EGR分布,有时还需要预测排气噪声等,同时,得到的计算结果还可作为其他计算的条件。在缸内燃烧分析中,CAE可以帮助确定缸内的气流温度、滚流比和强度等。发动机开发过程中存在核心漂移,使得制造过程中存在误差,因此需要CAE对漂移及气道性能带来的影响做分析评估,以更好地把握产品。对于气门座圈的变形,这是发动机开发过程中经常遇到的问题,也可以通过CAE建立相应的模型并进行一系列计算来解决问题。排气歧管开裂有很多原因,如氧化、机械疲劳、路变等,通过建立CAE模型可以评估温度,计算塑性应力和密封压力,然后进行相应的改进。陈博士在这些实例中将计算结果与试验结果一一进行了对比,结果更加突出了同步模拟和试验的重要性。

福田新能源汽车关键技术研究与应用

鲁连军博士,北汽福田汽车股份有限公司工程研究总院新能源技术中心副主任

近年来,作为全球排名第一、中国最大的商用车企业,北汽福田在新能源汽车发展方面也是硕果累累。以“新能源汽车关键技术研发与应用”为主题,鲁连军博士首先介绍了北汽福田新能源技术中心全面完善的研发能力,包括交付物体系、8项新能源汽车核心技术、先进的开发技术工具、系统集成、FMEA分析、整车性能分析、控制系统开发、软件架构、扭矩安全监控及整车标定等;然后向大家演示了新能源技术中心自主及其联合研发的主要零部件,如整车控制器、中控盒、电机系统、电池系统、充电机以及DC/DC等。

据了解,北汽福田汽车新能源技术中心成功研发了多项纯电动示范运营车,如出租车、客车、环保车等;2007年至今,新能源汽车的销售额呈连年攀升趋势,今年实现了4488辆的突出业绩。

在北汽福田新能源汽车未来发展全球研发战略布局方面,北汽福田实施“5+3+1”战略,即:5个二类市场的重点国家实现产业化、3个发达国家和地区取得市场突破和1个中国市场取得领导者地位,来实现乘用车的跨越式发展,成为国内中低端车的一个重要的挑战者。在这个全球市场的规划的整个发展过程中,北汽福田制订了一个很大的战略联盟,包括管理知识开发联盟、技术战略联盟、供应链战略联盟及市场战略联盟等,以推动企业快速发展。不远的将来,借力新的战略思想,北汽福田将在新能源关键零部件研发和整车制造上将会取得更大的突破。

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