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1、燃气汽车发动机技术 Automotive Natural Gas Engine Technology 康明斯公司北京办事处Cummins Corporation Beijing Branch东亚区工程技术总监Director-Engineering&Technology East Asia 闵 佟 Min Tong2 Agenda 目录目录 康明斯西港的产品康明斯西港的产品 CWI Worldwide Products市场进展市场进展 Market Evolution技术发展技术发展 Technology Evolution小结小结 Summary3作为世界领先的清洁气体燃料发动机的作为世界领
2、先的清洁气体燃料发动机的供应商向所有客车和卡车用户提供最经济的供应商向所有客车和卡车用户提供最经济的解决方案解决方案To be the worlds leading provider of clean gaseous fueled engines that deliver the most economic solution for all bus and truck customers.我们的目标我们的目标 Our Vision4567市场和应用市场和应用 Markets and Applications主要市场主要市场 Key Markets美国,加拿大,英国,法国,奥地利,澳大利亚 US
3、,Canada,UK,France,Austria,Australia 中国(北京,西安,乌鲁木齐,成都,重庆,西宁,上海),菲律宾,印度,埃及,拉丁美洲 China,Philippines,India,Egypt,Latin America俄罗斯,捷克 Russia,Czech Republic应用应用 Applications公交客车,穿梭接送客车,垃圾运输车 Transit Buses,Shuttle Buses,Refuse trucks另担运输车,清扫车,压缩天然气运输车 Delivery Trucks,Street Sweepers,CNG Haul trucks 8 发动机累计销
4、售 Cumulative Engine Salesoverover12,000engines in engines in serviceserviceWorldwideWorldwide其中其中2600台台 在中国在中国 2600 in China9 市场进展市场进展 Market Evolution10 产品发展产品发展 Product EvolutionL10G 燃气发动机 L10G gas engine第一台闭环电控的B系列发动机1st closed loop electronic control LB engineC8.3G 投产 Launch C8.3G增强型技术 Plus Tech
5、nology 增强型B 燃气发动机 B Gas Plus增强型B 液化石油气发动机 B LPG Plus增强型L系列 燃气发动机 L Gas PlusISL G1989B5.9G 19951996C Gas Plus 2001200220032004200711 康明斯西港产品系列产品康明斯西港产品系列产品 CWI Product Line4506508501050 1250150200250300350400扭矩扭矩 Torque功率功率 HorsepowerL Gas PlusL Gas PlusL Gas PlusC Gas PlusC Gas PlusC Gas PlusB Gas P
6、lusB Gas PlusB LPG PlusB LPG Plus12 5.9 Litre8.3 Litre 8.9 Litre 195230 hp 250-280 hp 320 hp 420500 lb-ft 750 850 lb-ft 1000 lb-ft 1.8 NOx+NMHC 1.8 NOx+NMHC 1.5 NOx+NMHC 0.01 PM 0.01 PM 0.01 PM 宽广的产品系列宽广的产品系列 Broadest Product Line Today13 美国的排放法规美国的排放法规 Emissions Regulations *Average NOx value durin
7、g 3 year phase-in period Urban Bus硫含量颗粒物颗粒物氧化氮氧化氮+非甲烷碳氢非甲烷碳氢城市客城市客车车14Todays Diesel and NG Engine Emissions0.000.020.040.060.080.100.120.01.02.03.04.05.0氮氧化物 NOx(g/bhp-hr)颗粒物 PM (g/bhp-hr)CNG 2003CNG 2003Diesel 2003Diesel 2003Source:DOE 1/28/03 目前,柴油机和天然气发动机排放比较Comparison on Emissions between Diesel
8、&Gas Engine15天然气发动机可以降低城市噪音污染天然气发动机可以降低城市噪音污染Gas Engine will reduce noise level in the city 50.070.090.0Peak Torque,Full LoadLow Idle,No LoadEngine Test ModeDiesel bus engineC Gas PlusNatural gas is 11.8 decibels quieter at idleNatural gas is 6.1 decibels quieter at peak torque and load50.070.090.0P
9、eak Torque,Full LoadLow Idle,No LoadEngine Test ModeDecibels dB(A)柴油车CG天然气车Natural gas is 11.8decibels quieter at idleNatural gas is 6.1 decibels quieter at peak torque and load天然气发动机低噪音优势已天然气发动机低噪音优势已被承认被承认一部一部柴油机产生的噪音相当柴油机产生的噪音相当于于十部十部天然气发动机的噪音天然气发动机的噪音总和总和最大扭矩最大扭矩,全负荷全负荷低怠速低怠速,无负荷无负荷天然气发动机低天然气发动机
10、低6.1分贝分贝天然气发动机低天然气发动机低11.8分贝分贝16随着排放的降低柴油汽车的运营成本会上升而燃气汽车成本保持相对平稳Directionally diesel powered vehicle costs are rising with decreasing emissions,while natural gas vehicle costs are remaining relatively flat历史上在美国天然气成本按能量等效相比,较柴油燃料低25%Historically natural gas in the US has cost 25%less than diesel fue
11、l on a gallon equivalent basis燃料成本上的节约可能是相当大的,特别是高燃耗的应用如城市公交和垃圾收集车 Fuel cost savings can be significant,especially in high fuel use applications like transit bus and refuse collection当燃料成本和安装成本之和有利于燃气汽车的市场上,可以给用户提供最低的生命周期成本.Can offer customers lowest life cycle cost in markets where combined fuel co
12、sts and total vehicle installed cost favors natural gas over diesel fuel 生命周期成本生命周期成本 Life Cycle Costs17 天然气与柴油发动机主要特性的比较 Key Characteristics-Natural Gas vs DieselL 10 GC 8.3C PlusISL GISL G排放Emissions+可靠性Reliability_000燃料成本/哩程Fuel Cost/Mile_0+耐久性Durability_000生命周期成本LCC_0+时间Timeline19891996200120072
13、0100.2g NOx18 过度到氢燃料的途径过度到氢燃料的途径 Pathway to Hydrogen50%NOxReduction以氢为燃料的燃料电池驱动的客车现在还在演示阶段Hydrogen fuel cell powered buses are in demonstration today掺氢可以减少NOx 排放Hydrogen blends can achieve reduced NOx康明斯西港发动机现正在演示加氢天然气运营 CWI engines are in demonstration today with hydrogen blended natural gas(20%hyd
14、rogen by volume)19 技术发展 Technology Evolution20 天然气发动机技术天然气发动机技术 Natural Gas Technology八十年代后期车用发动机采用理想化学配比和稀燃两种火花点火技术In the late 80s,automotive engines utilized both Stoic and Lean Burn spark ignited technologies过量空气系数过量空气系数排放排放化学配比燃烧化学配比燃烧稀燃稀燃21 稀薄燃烧界限稀薄燃烧界限Lean Burn Combustion LimitsAir/Fuel Ratio
15、空空/燃燃 比比Lean Misfire Limit 过稀失火界限过稀失火界限Detonation Limit 爆震界限爆震界限BMEPThermal Limit 热负荷界限热负荷界限Rich Misfire Limit 过浓失火界限过浓失火界限 Lean 稀稀Rich 浓浓Stoichiometric 化学配比化学配比闭环稀燃闭环稀燃 开环稀燃开环稀燃化学配比化学配比平均有效压力平均有效压力22 稀燃技术稀燃技术 Lean Burn Technology对于中载和重型车市场而言稀燃显现为较合适的技术Lean Burn technology emerged as the appropriate
16、 technology for the medium/heavy duty automotive markets-燃料经济性 Fuel efficiency -功率和扭矩 Power&Torque-可靠性/耐久性Reliability/durability -放热 Heat rejection第一代产品使用固定动力应用中的现成子系统 The 1st generation engines utilized available subsystems from the stationary application engines-燃料系统Fuel system -点火系统Ignition syste
17、m-节气阀控制 Throttle control这些设计的问题是随环境及应用的变动性和敏感性 These designs suffered from variability and sensitivities to both the environment and application23 现行的产品技术现行的产品技术 Current Product Technology第二代产品出现于九十年代中期 体现为使用电子控制已及专为汽车应用设计的子系统 2nd Generation engines emerged in the mid 90s and utilized electronic con
18、trols with subsystems designed for the automotive applications减少变动 Reduced variability集成设计 Integrated design降低成本 Lower cost提高可靠性 Improved reliability从2001年康明斯西港推出第三代”增强型”技术发动机 CWI introduced the 3rd Generation PLUS technology starting 2001更多的集成 More integration更能适应环境 Robust against the environment对应
19、用不敏感 Insensitive to application更宽的燃气成份适应能力 Wide fuel composition capability强调可靠性 Emphasis on reliability故障诊断 Troubleshooting/diagnostics24 2007 L 系列产品系列产品 ISL G 072007年产品年产品 07 Product 理想化学配比燃烧Soich.Combustion冷却的废气再循环CEGR三效催化剂 3-way catalyst电控Electronic controls空-空增压中冷Turbocharged,CAC25 汽车排放汽车排放 Aut
20、omotive Emissions现有产品现有产品Current Products2007年产品年产品07Product早期产品早期产品Early Products颗粒物颗粒物氧化氮氧化氮+非甲烷碳氢非甲烷碳氢26理想化学配比的燃烧允许使用三效催化剂 Stoichiometric combustion allows use of 3-way catalyst可满足EPA 2010 年及以后的法规 Can meet EPA 2010 and beyond催化剂技术已由轿车工业所证明 Proven catalyst technology from passenger car industry可望能
21、满足2010年EPA法规并具有可与柴油机相比的生命周期成本 Expect the technology to deliver EPA 2010 emissions and competitive LCC with diesel较低的二氧化碳排放 Lower CO2 emission冷却的废气再循环 Cooled EGR高扭矩 High torque高效率 High efficiency可靠性/耐久性 Reliability/Durability康明斯柴油机零件通用 Cummins diesel parts 用于用于 ISL G 系列的技术系列的技术 ISL G Technology27Char
22、ge Air CoolerEGRValveFuel&EGRMixingEGR-CoolerTurboTWCNatural GasThrottleCrankcase Breather ISL G 示意图示意图 ISLG Schematic燃料与燃料与EGR混合器混合器天然气天然气节气阀节气阀 空空 空空 增压中冷器增压中冷器曲轴箱通风曲轴箱通风EGR阀阀增压器增压器EGR冷却器冷却器三效催化器三效催化器28 小结小结 Summary天然气发动机已经并将继续在降低排放方面领先 Natural gas engines have provided and will continue to provid
23、e emissions leadership天然气发动机技术的持续发展将提供优良的性能,效率,可靠性和生命周期成本等优越性.Natural gas engine technology continues to evolve,providing superior performance,efficiency,reliability,and LCC advantages为了改善大气质量和合理利用能源在积极的政策鼓励和资助下大量采用天然气发动机汽车是可能的 Significant market adoption of natural gas engines powered vehicle is possible through progressive policy and funding support天然气发动机可被看成向氢燃料过度的途径之一 Natural gas engines are considered as a pathway to Hydrogen 29 谢谢 谢谢!Thank you!