高性能天然气发动机的研发 江苏上淮动力有限公司 2016 / 05

目录 天然气发动机的优势 高速车用天然气发动机研发的技术难题 上淮动力高性能天然气发动机研发 天然气发动机的技术难题和未来发展

天然气发动机的优势 天然气是一种气态化石燃料，主要成分是甲烷。 发展天然气汽车产业，是天然气应用经济效益、环境效益最高的途径。 国家大力发展天然气工业，未来天然气在我国能源结构中所占的比例将有较大的增长

2014年能源结构

天然气和汽油性质比较 天然气 汽油 分子式 CH4 C8H18 理论空燃比 质量比 17.25 14.8 体积比 9.52 8586 低热值（MJ/kg） 50.09 43.9 辛烷值 约130 80~98 着火温度（常压下） （℃） 537 390~420 着火极限（%） 5~15 1.3~7.6

天然气做为汽车燃料的特点 优点 缺点 现状与前景 天然气 资源丰富 非再生能源 城市公交和出租车行业推广应用，高速发动机多采用两用燃料，天然气的优势没有充分发挥 清洁能源 气态燃料，能量密度低 抗爆性好 储存方式（CNG或LNG） 碳排放低 汽车动力性降低 价格低 汽车行驶里程短 技术相对成熟 加气站普及程度

天然气作为汽车燃料的优势 社会对天然气特性的认识不断深入，使用安全 天然气汽车行驶里程不断增加，比电动汽车长 天然气储量丰富，能够满足今后几百年人类社会对能源 的需求 发展天然气汽车，节能、环保、低碳，符合国家可持续发展战略

车用天然气发动机和汽油机技术的异同 和汽油机一样，天然发动机目前的主流技术是预混混合气点燃式燃烧，其技术发展借鉴汽油机的技术发展路线 同时满足国V排放标准和四阶段油耗标准，高速车用天然气发动机采用的技术路线基本都是当量比混合气燃烧，加装排气后处理器

车用天然气发动机和汽油机技术的异同 气态燃料，进气过程中占据气缸空间 混合气热值较低 辛烷值高，压缩比提高，改善热效率 燃烧速率不同，需要重新优化点火正时，高能点火 凸轮型线和配气相位需要进一步优化 天然气专用的发动机电控管理系统 相关的燃料供给系统

车用天然气发动机和汽油机技术的异同 对冷却水的散热量增加，相关零部件的热负荷增大 进排气门没有冷却或润滑，磨损增加 专用的润滑油 HC、CO排放低 CO2排放明显降低 容易满足国V排放标准和四阶段油耗标准

天然气用于汽车发动机时和汽油的异同 冷启动（最低温度约-18℃） 低速、低负荷时的混合气形成较完善 排气温度控制（高速大负荷时排温易超标） 燃料储存（CNG或LNG），能量密度不及汽油，车辆行驶里程短 加气站的普及程度不及汽油

车用天然气发动机和汽油机技术的异同 增压天然气发动机还解决以下技术问题： 进气中冷 控制气门重叠角 选配天然气专用增压器，匹配性能 控制排气温度和排气阻力

研发高速车用天然气发动机需要关注的问题 燃料供给系统的性能和可靠性 电控管理系统的选型、匹配、调试和标定 自然吸气发动机优化凸轮型线、配气定时，获此用VVT技术，提高充量系数 增压发动机控制最大爆发压力 气缸盖（包括机体）的热负荷和热变形 气门和气门座圈（尤其是排气门）的变形和磨损 相关摩擦副单位摩擦和润滑 冷却水流量控制和水套设计改进

上淮动力天然气发动机的技术特点 江苏上淮动力有限公司是致力于新型车用高性能天然气发动 机总成研发、生产制造的高新技术企业，为整车企业提供环 保节能动力的完美解决方案和具有自主知识产权的新型单一 天然气燃料发动机产品（Smapow发动机）。 Smapow 发动机排量以1.2～1.6L为主，针对天然气燃料的 物理化学特性和燃烧特点进行优化设计，功率75kW～ 120kW，转矩145N·m～300N·m。具有动力强、燃气消耗率 低、结构紧凑、重量轻、成本低、可靠性高的特点，满足欧 五排放标准。

上淮动力有限公司

上淮动力天然气发动机的技术特点 Smapow 发动机，面向国内及东南亚、中东、南美等天然气资源丰富的市场。主要匹配微型客车，微型卡车，A0及A级轿车、SUV，MPV以及出租车等，具有广阔的市场前景。 上淮动力有限公司的第一期产品有1.2NA、1.2T、1.5NA、1.5T四个个系列。 在天然气发动机电控系统集成，天然气发动机性能升级改造等方面掌握了相关的技术

Smapow发动机性能 气缸数 排量 (L) 压缩比 最大功率（Kw/rpm) 最大转矩 (Nm/rpm) 最低比气耗 (g/Kwh) 1.2NA 4 1.206 12 50/5300 94/2800 220 1.2T 75/5200 145/(2800~3200) 210 1.5NA 1.462 63/5300 118/2800 1.5T 90/5200 190/(2800~3200)

上淮动力公司产品 1.5NA天然气发动机 1.2NA天然气发动机

上淮动力公司产品

上淮动力公司产品

Smapow发动机特点 当量比燃烧，匹配排气后处理系统，满足国V以上的排气标准 优化燃烧系统设计，加快燃烧速率 压缩比比同排量的汽油机提高2个单位以上 采用国内外最先进的Delphi MT62.1天然气多点喷射系统 在各个工况下针对天然气的燃烧特性优化点火时刻 优化凸轮升程曲线和配气相位，提高充量系数

Smapow发动机特点 高能点火 耐磨耐热材料设计制造进排气门 汽缸盖和机体冷却水套优化设计 冷却水流量适当加大 润滑油泵流量适当加大 凸轮轴、曲轴采用耐磨材料 主轴瓦、连杆轴瓦、挺柱等零部件强化设计

Smapow发动机优势 和同排量的汽油机相比： 燃料经济性提高15~20%（热值提高约11~13%，压缩比提高约4~8%，燃料和空气混合改善约2%）  独有的配气设计，提高中低速时充量系数，改善混合气形成，加快燃烧速率，提高发动机动力性，中低速输出转矩提高8-10%，经济性改善2~3%； 在满足国V排放标准的基础上，CO2排放降低约25%  更容易满足国V排放标准（后处理器的成本降低）和四阶段油耗标准

Smapow发动机优势 整车企业在满足国家燃油消耗目标值的条件下，多采用Smapow发动机，车型选择的范围越宽。   天然气的价格比汽油低，可以降低用户的使用费用  新能源汽车，有效替代石油消耗，符合国家节能减排的大政方针，有一些相关政策优惠 采用Smapow增压发动机，天然气发动机的升功率提高40%以上

使用Smapow发动机汽车的优势 天然气汽车是新能源汽车的一种，有如下优势： 基于内燃机一百多年的技术积累，完善可靠 输气管道、运输工具和加气站建设普及率高 与天然气相关的辅助设施、如储存装备、相关零部件 的技术水平、质量不断提高

天然气汽车和发动机发展方向和技术难题 天然气发动机和汽油机都是点燃式发动机，和汽油机相比，天然气发动机的技术发展大体都遵循汽油机的轨迹，但技术不如汽油机成熟 天然气具有和汽油不同的特性，天然气发动机产量和普及程度不够，对于天然气用于汽车发动机的基础研究需要进一步深入开展

天然气汽车和发动机发展方向和技术难题 在技术上需要进一步研究的课题有： 天然气在内燃机中燃烧的基础理论 燃烧过程相关的基础参数选择（与空气的混合、燃烧室中气流运动的影响、点火过程的影响等） 天然气发动机的台架标定和搭载行车标定 天然气发动机增压系统完善优化

天然气汽车和发动机发展方向和技术难题 天然气发动机传热和热负荷 天然气发动机的冷却 天然发动机的润滑 天然气发动机的电控系统 天然气缸内直喷

天然气汽车和发动机发展方向和技术难题 天然气汽车的需要克服问题还有： 行驶里程比汽油车短 和同等类型的汽油机相比，动力性能下降 和汽油机的汽油车一样，核心技术和关键零部件供给都掌握在外国公司手中

天然气发动机和汽车的未来发展 延长行驶里程 带15L小油箱的方案（使用汽油时限制车速，避免爆震） 加气站建设和密度 天然气储存方式和能量密度 改善发动机性能

天然气发动机和汽车的未来发展 天然气汽车的普及 天然气的来源、供应和价格 石油价格，和天然气价格的差价 国家对使用天然气的优惠政策 国家相关的排气法规、油耗法规和政策 国家对相关的排气法规和油耗法规和政策的执行力度

上淮动力天然气发动机台架试验室

上淮动力的发动机生产线

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上淮动力天然气发动机搭载汽车

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