新型节能环保型单缸柴油机开发.docx

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新型节能环保型单缸柴油机开发

新型节能环保型单缸柴油机开发

可行性报告与经费概算

一．可行性报告

（一）立项的背景与意义

（二）国内外研究现状和发展趋势

（三）研究开发内容和技术关键

（四）预期目标

（五）研究方案、技术路线和组织方式与课题分解

（六）计划进度安排

（七）现有工作基础和条件

二．经费概算

（一）科技计划项目经费概算表

（二）经费概算说明

一、项目可行性报告

（一）立项的背景与意义

单缸柴油机由于设计落后、结构陈旧、耗能大、污染严重，早在1999年9月1日就列入国家发改委产业结构调整目录，并明确该类产品要限期改造升级，鼓励环保的技术指标先进的产品。

目前，国家对节能减排、环保工作非常重视，国家有关部门多次召开会议，重申必须严格执行国家节能减排的政策，提出在5年内逐步淘汰第一代单缸柴油机产品；工信部（2011）26号《农机工业发展政策》提出要建立高耗能、高排放落后农机产品淘汰和老旧产品更新制度，推进产品更新换代要求；国务院办公厅在2013年2月颁发了“关于加强内燃机工业节能减排的意见”，因此，从政策面看，单缸柴油机的转型升级迫在眉睫，从响应政府号召、保护环境的大局出发，柴油机的节能减排改造工作势在必行。

目前我国农业机械动力仍然以生产五十年之久的95系列柴油机为主,以65、70、75、80、85等小缸径柴油机为辅。

农业机械动力多年来没有较大的改进，存在燃油耗、排气污染物较高等缺陷。

同时，单缸柴油机作为中间产品，从全过程、全产业链、全生命周期来看，在替代能源风吹疾下，在各种小型动力装置中仍旧最有效，在相当长时期内，在为经济型汽车、小四轮拖拉机、手扶拖拉机、微型耕作机和管理机、小型工程机械、小型船舶主辅机、农业排灌、发电机组、小型矿山机械等道路与非道路、移动与相对固定机械配套动力方面是不可替代、不可或缺的市场需要，决定了它存在的必然和发展的需要。

随着农民生活水平的改善,对农业机械可操作性和外观的要求也越来越高.受不断上涨的石油价格的影响,广大农民群众对农机动力的节油性越来越重视,愿意购买价格相对较高的节油农机动力。

此外，我公司是外向型企业，每年单缸柴油机的出口量都有好几万台，近年来，如印度等国，对柴油机的排放要求也日益严格，必须通过排放认证和COP检测，才能进入销售。

因此，国外市场也需要我们提供节能减排的产品。

目前单缸机总的来说，技术和质量水平都还比较落后，普遍存在着耗能高、可靠性差、排放指标落后等问题，生产能力已供大于求，近年来单缸柴油机产销量有下降趋势，市场面临严峻的考验，传统单缸柴油机技术含量低，价格竞争激烈，生产企业处于微利甚至亏本状况。

面对上述现状，单缸柴油机必须开发适销的新一代节能环保型产品，进行升级换代，这是单缸柴油机生产企业生存和发展的必由之路。

（二）国内外研究现状和发展趋势

柴油机的排放问题，国内国外都做了大量的试验研究，目前在单缸机上研究的控制技术只要有以下几种：

1.改进气、排气系统

（1）采用高效空气滤清器和和合理的进气管结构，以减小进气阻力、提高充气系数，使空气在缸内产生适度的涡流与柴油充分混合，从而提高燃烧效率、降低CO、HC、和PM的排放量。

（2）采用多气门技术，增加气缸进气量，使柴油完全燃烧，同时使排气更快更彻底，降低PM。

典型的是2进2排4气门，国外已成功地将此项技术应用在70mm缸径的柴油机上。

（3）采用增压或增压中冷技术。

柴油机采用增压可降低PM50%左右；因进气温度升高，NOX排放量有所增加。

2.优化喷射系统

（1）适度减小供油提前角，可减少速燃期的喷油量，降低混合气最高燃烧温度，从而减少NOX的生成量。

（2）提高喷油速率，可降低NOX在各工况下的生成量。

若将减小供油提前角与提高喷油速率两者结合，则柴油机的排放效果更佳。

3.改善燃烧室结构

直喷柴油机吸进的空气涡流，随着活塞的上升，被压入活塞顶部的燃烧室内，变得更加高速旋转，为在燃烧完毕之前尽可能保持这种涡流，应将燃烧室形状设计成促进柴油与空气充分混合燃烧的样式，以降低PM.

4.降低机油消耗

单缸柴油机排放的PM有相当一部分是窜入燃烧室机油的不完全燃烧物，所以在保证气缸活塞组良好润滑的条件下，尽量减少窜机油量，也是降低PM的重要措施。

5.采用废气再循环（EGR）

EGR是在保证柴油机动力性能不降低的前提下，根据柴油机温度及负荷大小，适量地将部分废气引入进气管，在送入气缸，以减慢燃烧速度，降低燃烧最高温度，从而降低NOX排放，尤其是中冷EGR技术，不仅降低NOX排放，还能降低其他污染物的排放，这是目前先进内燃机普遍采用的技术。

6.采用排气净化装置

氧化催化转化器可降低柴油机CO、HC和PM排放量；微粒收集器能过滤和除去排气中PM;NOX还原催化转化器用于降低NOX。

7.提高柴油品质开发新型燃料

优质的燃油是柴油机满足日益严格的排放法规的前提。

开发新型代用燃料（如生物柴油）能使柴油机实现低排放。

此外，国内目前针对单缸柴油机节能减排展开研究的技术还有：

机械式供油提前角自动提前器、电控单缸泵技术的研究等。

（三）项目的主要研究开发内容和技术关键

针对目前国内外单缸柴油机的发展趋势和研究现状，以及现行相对成熟的、应用较为广泛的研究技术成果，加快升级改造步伐，本项目拟研制开发采用新型燃烧系统的低油耗、低排放节能环保型单缸柴油机。

主要研究内容及关键技术：

1、柴油机进气组织、流动过程及配气相位的研究。

通过以上研究对柴油机缸内气体流动进行有效组织，提高充气系数，有利于燃油的充分燃烧。

2、喷油过程的研究。

通过喷油压力、喷油规律的研究，掌握燃油充分雾化的关键技术，保证燃烧充分，达到节油和降低排放的目的。

3、燃烧过程的研究。

通过对燃烧过程的研究，了解和掌握控制燃烧的关键技术，为降低油耗和排放打下基础。

4、加工工艺及零部件可靠性的研究。

产品只有在加工工艺有充分保证的前提才能体现其优越性能，设计不能脱离现有加工手段。

同时，只有提升零部件的可靠性，才能保证整机的可靠性，确保设计目标的实现。

（四）项目实施期内预计达到的主要目标

1.同现有产品比新产品燃油消耗率下降3～5％；

2.新产品柴油机的排气污染物达到正在征求意见即将发布的《非道路移动机械用柴油机排气污染物排放限值及测量方法（中国第Ⅲ阶段）》的限值要求，即：

CO≤6.6g/kWh;NMHC+NOX≤7.5g/kWh;PM≤0.8g/kWh。

（五）研究方案、技术路线和组织方式与课题分解

研究方案：

1.柴油机进气组织、流动过程及配气相位的研究。

2.喷油过程的研究。

3.燃烧过程的研究。

4.现有产品零部件可靠性分析。

通过以上分析研究的成果，确定产品设计方案并予以实施。

技术路线：

柴油机供油燃烧系统等的各项研究————完成第一轮样机————试验、分析、改进————研究、认证、确定第二轮样机方案————样机试制及试验验证————规模生产。

课题分解：

本项目是产学研相结合的研发项目，与高校联合共同开发。

高校主要负责研发产品的各项过程技术研究，提供设计理论技术支撑；企业主要负责产品具体设计、试制、试验等

（六）计划进度安排

1.2013年1月至2013年12月

完成柴油机相关工作过程的初步研究，完成第一轮样机试制和试验，目标：

柴油机排气污染物达到GB20891-2007《非道路移动机械用柴油机排气污染物排放限值及测量方法（中国Ⅰ、Ⅱ阶段）》的Ⅱ阶段限值要求，即：

CO≤6.6g/kWh;HC+NOX≤9.5g/kWh;PM≤0.8g/kWh。

2.2014年1月至2014年12月

完成柴油机相关工作过程的深化研究，现有产品零部件可靠性分析，完成第二轮样机试制和试验，目标：

柴油机排气污染物达到GB20891-2007《非道路移动机械用柴油机排气污染物排放限值及测量方法（中国Ⅰ、Ⅱ阶段）》的Ⅱ阶段限值要求，即：

CO≤6.6g/kWh;NMHC+NOX≤7.5g/kWh;PM≤0.8g/kWh；柴油机燃油消耗率下降3～5％；整机零部件可靠性有进一步的提高。

（七）现有工作基础和条件

1、浙江四方集团公司创建于1961年，是全国最早生产手扶拖拉机和单缸柴油机的企业之一。

是中国内燃机学会理事、省内燃机学会常务理事、中国内燃机协会单缸柴油机分会理事、中国农机协会常务理事、省农机协会副理事长单位。

现为集科工贸一体的大型国有农机企业。

公司主导产品为3~12KW手拖系列；40~60马力轮式拖拉机系列；3~20KW单缸柴油机系列；割幅80~180稻麦联合收割机及配套联合收割机的变速箱总成系列。

2011年公司全年完成营业收入17.16亿元，生产手扶拖拉机62553台、柴油机157495台，销售收割机423台，出口创汇1.79亿美元。

科技活动经费投入1868万元，占销售收入比例3.2%，主导产品国际市场占有率35%，主导产品国内市场占有率7%，主导产品行业排名第5位。

在中国农机工业50强中位列第18位，浙江省排第一。

公司拥有“省级企业技术中心”和“院士专家工作站”，引进浙江大学、浙江工业大学、金华职业技术学院等单位教授级专家8人，现企业职工总数1774人，拥有高级专业技术职称20人，中级103人，初级164人；国家注册质量工程师2人，企业工人技师36人。

有完善的拖拉机、柴油机、收割机等产品的试验检测设备，设有技术中心办公室、拖拉机研究所、柴油机研究所、收割机研究所、工艺研究室、检测中心实验室、CAD/CAPP计算机中心、产品试验室、试制车间、情报档案室和标准化中心等。

公司通过质量体系认证，获ISO9001：

2008质量管理体系认证证书。

2006年起公司产品获中国名牌、国家免检、农机行业首家国家出口免验、中国驰名商标、中国最具市场竞争力品牌等国家级荣誉。

公司年研发投入2000万元以上，具备该项目开发的硬件能力。

2、浙江大学是一所综合性大学，学科门类齐全，人才济济。

其中动力机械及车辆工程研究是专业的发动机研究机构，有教授、副教授、讲师、研究生组成的人才梯队，研究和试验设备齐全，研究成果众多，在研究领域内取得了同行称赞的成就。

二、经费概算

项目承担单位承诺：

我公司将就浙江重点企业研究院自筹项目《新型节能环保型单缸柴油机开发》项目展开工作，结合项目样机设计要求，进行新型节能环保型单缸柴油机的研制工作。

为项目的顺利进行，我公司承诺将投入自筹资金517.5万元。

承担任务：

负责项目的组织和管理并实施，结合新型节能环保型单缸柴油机设计，进行研制与试验，创造条件促使项目成果产业化。

支撑条件：

公司是集科工贸为一体、农业机械制造、外经外贸、房产开发于一身、多元化发展的大型综合国有企业、世界最大的手扶拖拉机出口生产基地。

公司是为全国机械工业技术进步示范企业，全国“守合同重信用企业”。

公司拥有“浙江省四方现代农机装备研究院”“省级企业技术中心”和“院士专家工作站”，引进教授级专家8人，现企业职工总数1774人，拥有高级专业技术职称20人，中级103人，初级164人；国家注册质量工程师2人，企业工人技师36人。

有完善的拖拉机、柴油机、收割机等产品的试验检测设备，设有技术中心办公室、拖拉机研究所、柴油机研究所、收割机研究所、工艺研究室、检测中心实验室、CAD/CAPP计算机中心、产品试验室、试制车间、情报档案室和标准化中心等。

公司通过质量体系认证，获ISO9001：

2008质量管理体系认证证书。

2006年起公司产品获中国名牌、国家免检、农机行业首家国家出口免验、中国驰名商标、中国最具市场竞争力品牌等国家级荣誉。

公司主要生产设备788台，主要生产流水线30条，建成了集成化的企业管理信息系统（SFMAS）、计算机辅助产品设计（CAD）和计算机辅助工艺规程设计（CAPP）系统，拥有现代化的高、精、尖设备和自动化生产线，铸造、机械加工、冲压、油漆、手扶拖拉机和单缸柴油机装配等生产率及工艺水平处于国内同行业领先水平。

公司在农业机械与装备方面拥有雄厚的开发研制实力，具有先进的生产条件和设备，保证了本项目能够得以顺利完成并达到预期的目标。