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节能汽车

节能汽车是指以内燃机为主要动力系统、融合各种节能降耗技术,综合工况燃料消耗量优于下一阶段目标值的汽车。传统汽车在未来较长一段时期仍将在消费中占主体地位,因此大力推广节能汽车对缓解我国能源与环境压力起着至关重要的作用。传统动力汽车技术的持续优化也是我国汽车工业高质量发展并有利于新能源汽车发展和市场导入的重要举措。

需求

目前,车用汽柴油消费占全国汽柴油消费的比例已经达到55%左右,每年新增石油消费量的70%以上被新增汽车所消耗。伴随节能环保法规的不断加严,无论是国家层面、企业层面,还是用户层面,都对节能汽车提出强烈需求。近年来,汽车平均油耗持续下降,节能汽车的市场规模呈现快速提升态势。

目标

到2025年,传统能源乘用车油耗水平达到5.6L/100km(WLTC工况),相比2019年,载货汽车油耗水平降低8%~10%,客车油耗水平降低10%~15%。提升混合动力系统应用占比,在乘用车方面,混合动力新车销量占传统能源乘用车销量的50%~60%;在商用车方面,搭载48V轻混系统的轻型商用车节油率达到8%并开始推广应用,推进中重型商用车混合动力化,实现15%的节油率。

到2035年,乘用车节能技术达到国际先进水平,传统能源乘用车油耗水平达到4L/100km(WLTC工况),混合动力新车销量占传统能源乘用车销量的100%,替代燃料新车占传统能源乘用车的10%;商用车节能技术同步国际领先,相比2019年,载货汽车油耗降低15%~20%,客车油耗降低20%~25%,48V轻混系统广泛应用于轻型商用车,并联及混联式混合动力技术广泛应用于中重型商用车。

■■ 发展重点

1.重点产品

节能内燃动力乘用车

以小型节能乘用车的开发和大量普及为主,实现汽油机技术升级、变速器效率及轻量化水平提升、能量损失减少、中低压助力与能量回收等技术在全系列乘用车产品的推广应用;到2035年,节能内燃动力乘用车平均油耗达到5.3L/100km(WLTC工况)。

混合动力乘用车

以A级以上混合动力乘用车的开发和普及为主,逐步实现混合动力技术在家庭用车、商务用车等全系列乘用车的推广应用;到2035年,混合动力乘用车平均油耗降至4L/100km(WLTC工况)。

节能柴油商用车

以节能型物流运输车的大规模发展为主,实现高效动力总成、综合电子控制、轻量化、排放控制等技术在全系列商用车的推广应用。以综合燃料消耗位于前20%的商用车为带动,形成中国特色节能品牌产品。

混合动力商用车

以混合动力城际客车的大规模发展为主,加快开发低成本、高节油率的城际客车及载货车专用的混合动力系统,并逐步实现大规模应用。

替代燃料汽车

实现天然气、甲醇等低碳燃料在商用车和乘用车上的大量应用。同时,加强电子控制单元、排放减少、气电混合动力、储气装置等方面的技术开发与应用,最终推出全生命周期碳排放优于汽柴油汽车的节能型产品。

2.关键零部件

高效内燃机

轻型柴油机热效率≥44%,重型柴油机热效率≥48%;进一步掌握发动机高效燃烧机理及控制理论,持续优化发动机结构,逐步掌握并应用50MPa直喷系统,持续提升汽油机压缩比。

高效内燃机关键零部件

成熟应用米勒循环/阿特金森循环、冷却废气再循环(EGR)技术;掌握并应用稀薄燃烧、快速燃烧技术;配合不同EGR率、稀薄燃烧等技术,开发并应用新型点火技术;掌握并成熟应用电动VVT及电动气门、电动CVVL/DVVL技术;突破电动增压技术和可变截面增压技术,实现产业化。

混合动力电机 / 电池 / 专用发动机

开发阿特金森/米勒循环等专用发动机并持续提升性能水平,开发专用动力耦合机构,实现传动效率≥95%、驱动电机功率密度≥5.0kW/kg、电机控制器功率密度≥40kW/L的目标,持续优化混合动力系统构型。

中低压助力与能量回收系统

持续优化48V系统的制动能量回收、启停、电动助力等功能;一体化电机总成比功率≥1.5kW/kg,集成式功率单元实现功率密度≥11kW/L(含散热器),48V电池系统功率达到26kW,系统能量达到0.85kW·h。

高效变速器

持续提升变速器传动效率;掌握8挡及以上双离合器自动变速器研发及制造,突破无级变速器钢带技术,掌握8挡及以上自动变速器研发及制造等。

高效变速器关键零部件

突破离合器总成、低噪声高压静音油泵、高频响电液耦合液压阀、液力变矩器技术,实现产业化发展。

轻量化零部件

车身、车身闭合件、内饰件、车轮、副车架、制动器、油箱等零部件广泛采用轻量化技术。

3.关键技术/关键共性技术

高效内燃机技术

合适化增压直喷汽油机燃烧和控制技术;突破高效商用车柴油机燃烧和控制技术;突破乘用车先进柴油机技术;突破排放后处理技术及控制技术;突破48V系统技术。

高效混合动力总成技术

形成自主、可控、完整的混合动力汽车产业链;在扩大混合动力应用规模的基础上实现有利于节能的汽车产品结构调整,产业化应用前瞻性技术;系统匹配开发混合动力汽车,进一步降低整车油耗。

高效变速器技术

突破高效自动变速器的开发和控制技术。

低阻力技术

突破内部机构优化、低黏度机油、低滚阻轮胎、低风阻正向设计优化等技术难题。

热管理技术

逐步研发朗肯循环、动力涡轮、热电转换等余热回收技术、加大电控附件应用比例,持续研发车身保温技术;持续推进材料工艺优化。

电子控制技术

加快电动发动机附件的应用,如电子水泵、电子调温器、电动压缩机、可变机油泵等,全面实现无刷风扇的应用与发动机ECU开环控制;陆续掌握油耗改进助手、智能玻璃等循环外技术并实现批量化应用,持续降低车载娱乐系统等电器的消耗。

整车集成技术

突破节能车系列化开发、匹配与控制技术难题。

轻量化技术

突破轻质材料和复合材料汽车零部件性能分析、成型及连接等技术难题。

生产管控技术

开发车间设备、物流状态实时监测技术,车间自适应调度与排产技术,实现多品种、柔性化生产管控技术的应用。

大数据技术

开发三维模型、工艺数据传输技术,基于制造过程大数据突破工艺优化技术、生产可视化技术和质量管控技术。

虚拟现实技术

开发工厂布局与工艺仿真优化技术、智能化工厂物流及其仿真技术,突破混合现实技术在汽车生产中的应用。

4.关键专用制造装备

关键

动力系统制造装备

持续开发电控高压共轨柴油喷射系统制造技术与关键装备,掌握发动机与变速器壳体、轴齿类加工用高效精密数控机床及近净成型技术,开发基于自主化装备的成组成套生产线技术及自动化装配与检测技术。

动力电池生产制造装备

掌握影响电池质量水平的预涂系统、连续合浆系统、高速叠片系统、电池组高效组装系统等相关技术,开发智能化动力电池生产技术与装备,促进动力电池产品性能提升。

电驱动系统制造装备

开发电驱动系统的自动化生产装备及混合动力制造集成技术,主要包括混合动力柔性集成系统、混合动力电控制造系统、混合动力在线检测系统。

车身制造装备

以超高强钢、铝合金、碳纤维轻质高强材料应用为方向,重点开发轻量化异种材质混合车身、基于国产机器人的伺服冲压成型、高效连接(激光焊接、铆接、粘接等)技术与装备,开发环保型涂装车间、基于智能化机器人的装配生产线。

轻量化零部件制造装备

开发汽车轻量化零部件用高质量、长寿命、高精度模具/夹具,超高强度钢、玻璃纤维复合材料、碳纤维复合材料、玄武岩纤维复合材料高效先进成型工艺与成型装备,以及中空曲轴等动力系统、底盘系统的典型零部件加工成套装备;开发多材料车身(钢、铝合金、复合材料)、全铝车身及超轻车身自动化连接工艺等生产线与智能系统。

■■ 战略支撑与保障

(1)完善“中国汽车道路行驶工况”,推进在各类车辆能耗和排放法规检验认证中的应用;持续开展工况数据采集和工况研究工作,加快推进“中国汽车道路行驶工况”标准制定和测试规程的制定。

(2)继续完善知识产权保护政策法规,持续营造我国良好的创新发展环境。

(3)制定并实施合理的分阶段乘用车和商用车油耗、排放限制标准。

(4)尽快出台CAFC及NEV积分动态调节机制,加快建立商用车积分管理办法。

(5)加快突破混合动力系统关键技术,不断提升混合动力汽车自主研发水平,构建完善的混合动力汽车产业链体系,加强混合动力产品推广应用。

(6)加大对关键共性技术研发的支持力度,鼓励行业联合会建立节能汽车产业共性基础技术研究平台,促进行业交流平台建设,实现节能环保汽车技术提升。

(7)开展高效率动力总成、低摩擦、轻量化等国家技术专项,引导先进技术快速突破和推广应用,培育形成具有自主知识产权的产品,提升企业自主创新能力。

(8)调整优化小型乘用车购置税优惠等节能汽车鼓励政策,适时打通HEV、小型车等在购置税、车船税等方面的政策调整渠道,促进节能环保车型的推广应用。

■■ 技术路线图

节能汽车产业发展技术路线图如图5-1所示。

图5-1 节能汽车产业发展技术路线图

注:1bar=1.0×10 5 Pa
图5-1 节能汽车产业发展技术路线图(续)

图5-1 节能汽车产业发展技术路线图(续)

图5-1 节能汽车产业发展技术路线图(续)

图5-1 节能汽车产业发展技术路线图(续)

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