2.5L 国 V 柴油发动机研发项目可行性报告及经费

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一、项目可行性报告
（一）立项的背景和意义
（二）国内外研究现状和发展趋势
（三）项目主要研究开发内容、技术关键及主要创新点
（四）项目预期目标
（五）项目实施方案、技术路线、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）经费概算列表
（二）经费概算说明
 
 
 
 
 
2.5L国V柴油发动机的研发
一、项目可行性报告
（一）立项的背景和意义
1．项目的背景
伴随汽车产销量快速增长而来的是大气污染和石油消耗。目前，中国已成为仅次于美国和日本的第三大石油进口国。而汽车的石油消耗又占了中国石油年消耗量的50%。无疑，先进的发动机技术在汽车节能、环保技术开发中起着关键的决定性的作用。
   自20世纪末期以来，汽车排放法规日益严格。与美国上世纪90年代中实施的联邦排放法规相比，于2007年全面实施的新联邦排放法规将要求汽车氮氧化物排放降低幅度高达95%，碳氢排放物降低幅度高达84%。而于此同时，与排放相关的系统及零部件耐久性要求达到12万英里。2007年美国联邦排放标准中第五分组碳氢排放极限约为欧Ⅳ排放极限的一半（由于测试循环的不一致，真正的排放要求比欧Ⅳ排放的一半还低）。
我国的国V排放标准被环保部提上了议事日程，北京市目前已经开始研究制定机动车"国V"排放标准和油品标准相关准备工作，2012年前后，北京机动车排放标准将从 “国IV”升级为“国V”，其他地区也将逐步实施。目前国家已在制订相关政策，将发展国V柴油机技术作为汽车能源战略的重要组成部分，实现在相当长时间内节能环保的目标。未来我国轻型商用车用柴油机将呈增长趋势。
   这越来越严格的排放法规和人们对节能认识的加深，使得高效率、低排放车用发动机技术的开发受到高度的重视，从而促使传统的内燃机技术不断创新。由于各国国情的不同，在环境保护及节能方面所侧重的技术也有所区别。日本出于国土资源的因素，微型车辆、经济型车的比例较高，小排量发动机就既能满足节能环保的要求，又能给这类车提供足够的驱动力；而在欧洲，由于柴油便宜，热效率远高于汽油机，使消费者容易接受柴油机驱动的汽车要比汽油机驱动的同类汽车贵1000～2000美元的事实。另外，柴油机的低速扭矩远胜于汽油机，这也使偏爱汽车运动感的欧洲人更将直喷柴油机视为高科技的代表。现在的西欧，超过95%的轻型商用车配置的是柴油机。我国柴油机到2013年我国轻型商用车每年将新增近600万辆，柴油轻型商用车预计占15%以上，年产量将达到90万台，市场前景巨大。
该项目研究应用融合了电控共轨、4气门、冷却EGR、POC或DPF等高技术，必将有力推动国内柴油机行业的技术进步，并将代表我国多缸小柴机行业的最高水平。同时排放达到国Ⅴ，大幅度减少向大气排气有害物，保护人体健康和生态环境，将对工程机械领域排放要求的观念产生了革命性的影响。因此该项目的开发符合国家法规，迎合国际潮流，顺应全球环保发展趋势的新一代柴油机产品，在这净化空气，保护环境，促进经济与环保的可持续发展具有重要的意义。
（二）国内外研究现状和发展趋势
美国、欧盟、日本都在20世纪80年代开始研究和控制柴油机的排放。其中以美国最为严格。现基本处于各自的“第Ⅳ阶段”， 2012年实施“第Ⅴ阶段”。
为实现排放达到“第Ⅳ阶段”、“第Ⅴ阶段”水平，欧美等发达国家大都采用了增压中冷、ECU、电控高压共轨、EGR、可变几何截面涡轮增压器（VGT）、排气后处理等技术。因此，本项目研究应用的技术达到国际先进水平。
高性能、低排放、低噪声、模块化等是柴油机发展的方向，尽管世界各主要发动机公司开发的新一代柴油机各有特点，但大体反映了以下发展趋势：
（a）采用新型直喷式柴油机的比例不断提高。
（b）采用增压中冷和多气门技术，以提高升功率。柴油机内能燃烧
的燃油量取决于气缸内的充气量，几乎所有的先进的柴油机采用了增压中冷技术；缸径大于100mm以上的车用柴油机均采用了四气门结构，缸径小于100 mm的车用柴油机有采用了四气门，也有保持二气门。柴油机的升功率已达60 kW/L。
（c）应用电控泵喷嘴、电控单体泵、高压共轨技术，优化喷油规律。
为满足国Ⅳ、国Ⅴ的排放法规，喷油压力在不断提高，其喷油压力已超过150Mpa，甚至达到200 Mpa，燃油喷射量、喷射压力、喷油定时实行精确控制。
（d）实现排气再循环（EGR）技术。实现排气再循环降价了NOx，但
不利于燃油经济性，AVL等公司实现了EGR冷却与控制技术，极大改善了综合性能。
（e）   优化结构设计，减少磨擦与附件损失，提高机械效率。
（三）项目主要研究开发内容、技术关键及主要创新点
1． 项目的主要研究开发内容
本项目是与国际著名发动机研究公司合作，研究应用电控共轨、4气门、冷却EGR、POC或DPF等高技术开发的一种新型共轨直喷式柴油机，各项性能达到国际先进水平，结构紧凑，重量轻，并具有现代轻型商用车柴油动力装置的所有技术特点。满足了轻型商用车在排放、燃油耗和舒适性等方面的严格要求。
1．1总体设计和各系统集成
考虑到轻型商用车可为发动机提供的安装空间有限，发动机的总体结构必须十分紧凑。
为减轻发动机重量，必须用现代设计方法减少材料堆积，同时尽量采用轻质材料，如铝合金和工程塑料。为满足最大爆发压力达到160bar，需要采用有限元限分析技术，确保结构强度并满足轻量化要求。
为达到轻型商用车对燃油耗、排放、舒适性、低制造成本等各方面所提出的苛刻要求。总体方案具有以下特点；1）直列、直喷式柴油机；2）电控共轨喷油系统；3）电动废气再循环装置；4）废气涡轮增压及中冷；5）4气门技术；6）后处理技术；各个技术需要集成和优化才能达成目标，难度极大。
1．2主要零部件及系统特点
（1）气道开发和缸盖，机体
在概念设计阶段，将用我公司的气流试验台和试制的气道芯盒开发两个进气道。在限定的气缸盖约束条件内，将开发有代表性的进气道来达到所要求的气体流动性。将采取在气道里面填充树脂然后切开缸盖取出气道的树脂模型。该树脂气道芯模型将进行扫描生成三维曲面，并最终用于生成气缸盖三维CAD模型 （已有收缩的最终形状）。同样的方法将被用来开发排气道并最终生成排气道的三维CAD模型（已有收缩的最终形状）。
根据发动机的最高爆并结合我公司的铸造加工能力，确定缸盖材料；根据热负荷及整机水道布置，确定缸盖的水流模式，尤其是排气阀区域，和进排气一起考虑缸盖水套设计；推荐缸盖的高度尺寸，及上端壁厚；回油孔及呼气；缸盖罩壳的设计，包括油气分离方案。
由于缸盖的更改，缸体也可能需要做相应的变更，例如润滑油道，冷却水道和缸盖螺栓等。
（2）曲轴
 考虑到气缸最大爆发压力达160bar，为确保曲轴具有足够的疲劳强度，曲轴材料采用42CrMo，并采取圆角淬火强化措施，为减少摩擦功和降低NVH对其几何尺寸经计算后优化。
（3）连杆
连杆用35 CrMo材料锻造而成，其大头孔经优化设计，连杆小头孔衬套采用铝青铜，并有三个润滑孔，优化了支承活塞销的机油供应，从而改善了连杆小头衬套与活塞销的表面承载状况。
由于该机的总体尺寸极其紧凑，连杆轴承和主轴承的尺寸也很小，要承受160bar的爆发压力，轴承单位面积的载荷很高，而润滑油膜厚度又很小，要求所使用的轴瓦必须具有很高的疲劳强度和耐磨性。
（4）活塞和活塞环
活塞由高热强度铝合金制成，其第1道环槽铸入镍铜铬耐蚀铸铁圈。在活塞设计中，将采用用冷却油道和底部喷油冷却两种活塞设计方案，并对两种活塞的实测温度比较，选择一种廉价而有效的活塞结构设计方案。
第1道活塞环为对称矩形桶面环，其上端面的内倒角使环扭曲，可防止形成机油积碳。第2道活塞环为斜面环，其上端面同样有内倒角。第三道活塞环是斜切式刮油杯，内衬螺旋形弹簧涨圈。在设计过程中，将对第2、第3道活塞环材料用铸铁和渗氮钢进行比较，从而进行选择。
（5）机油耗
减少机油消耗作为排放开发的重点内容，通过精确的三维设计计算减小气缸变形，结合磨擦副表面处理，保证柴油机的机油耗控制在0.1g/kw。h内。
（6）直喷燃烧系统建模
CFD（VECTIS）模型将用来在概念设计阶段改善缸内直喷燃烧系统布置。该CFD模型也将包括开发的进气道。
假定缸内直喷喷油器的喷雾特性由燃油喷射系统的供应商提供。我公司将利用这些数据匹配用于缸内CFD分析的喷雾模型。结合燃烧系统和喷油器模型评估发动机的油气混合形成过程。一维性能仿真（WAVE）将建立包括气门重叠、进气冲程和压缩冲程的发动机循环。部分循环包括气门重叠、进气、喷油器和压缩将用CFD在3D模型中分析。
燃烧系统的性能将在原型机开发阶段测量。在这个阶段发动机燃烧系统特性将用图表显示并和目标测量值比较。这些数据也将用于将来改善燃烧模型，如果需要的话也能用来解决任何需要关注的问题。
（7）气门传动机构
气门由滚轮摇臂驱动，并装有起着气门间隙补偿作用的立式液压挺柱。
为了有效地抑制噪声，机油道在气缸盖中的布置必须确保不会有气泡进入液压挺柱。发动机停机时，直立油道中可能形成气泡。在机油泵开始供油后，气泡经凸轮轴承盖中的凹槽被压入凸轮轴中心内腔。这样，向液压挺柱供油的纵向主油道便能保持无气泡的状态。
（8）机油泵和机油冷却器
机油泵组合设在曲轴箱底座中。为了满足活塞喷油冷却所需增加的机油循环量，增大机油泵齿轮宽度，同时精确计算传动比。
机油冷却器设有6片散热片，保证在标定转速和全负荷时可将机油温度限制在125℃，水温限制在100℃。
（9）冷却水泵
冷却水泵的泵水能力根据汽缸盖的需要来确定。由于采用了长行程设计，排气门与喷油器在空间布置上十分紧凑，以致在排气门鼻梁区已无法布置冷却水孔，因此应相应提高水流速度。为提高泵水压力，适当增大水泵叶轮直径及传动比。在标定转速下，保证冷却水流量达到1.25L/S。
（10）废气涡轮增压器
 出于成本的原因和汽车上安装空间的限制，将增压器涡轮的外壳与排气管组合成一个由球墨铸铁制成的整体铸铁。增压技术已广泛应用在柴油机上，但传统的涡轮增压器，在低速段的空气流量不是很大，不利于柴油机的性能，因此，本项目将采用可变几何截面涡轮增压技术，具有动态控制功能的可变几何截面涡轮增压器（VGT）替代传统的涡轮增压器，它是一种采用转动喷嘴环叶片的角度，改变叶片间的喉部尺寸来实现不同的喷嘴出口总面积，是通过电控系统来实现的，电控单元采集发动机的转速、油门位置、增压压力和进气温度等参数根据发动机不同的工况，对执行器发出控控指令，调节喷嘴出口的面积，从而改变增压器的转速。当发动机低速运行时，减少喷嘴出口的面积，使增压器的压比增高，提高了发动机的低速扭矩。而在高速时增大喷嘴出口的面积，限制增压器的转速和压比不过分高，从而进一步改善燃油经济性和降低了排放污染物，增大了柴油机的功率。
1．3．燃烧过程的开发
直喷式柴油机的混合气形成取决于燃烧室中的空气流动状况和燃油喷束的特性。
燃烧室中的空气运动基本上受到两个因素的影响：一个是由进气道形状形成的涡流流动状态，另一个是对横向流动影响最大的活塞顶燃烧室缩口边缘的形状。此外，燃烧室盆腔的形状也强烈地影响膨胀过程中的后续燃烧过程。
燃油喷束的形成首先受到喷油器在燃烧室中的集合参数和喷油器技术参数的影响。如果能充分利用共轨喷油系统控制的自由度，则对喷油特性曲线形状十分有利。这样，喷油压力和喷油始点等重要参数就能在任何工况下任意地进行优化。本项目将花费6个月的时间设计活塞顶燃烧室凹腔、涡流以及喷油器和喷油嘴的配置整套方案。
（1）涡流的确定
为获得良好的全负荷性能，决定对目前实际发动机可能采用的总涡流比进行一系列的研究。不同发动机的涡流比与其缸径的关系，随着缸径变小，所需的涡流比不断增大。试验计划在一台总涡流比为3.0∽5.0的单缸试验机上，对喷油参数和活塞顶燃烧室凹腔形状进行了仔细的匹配。获取最佳涡流比。在燃烧室透明的单缸试验机上进行的系统匹配试验中进一步验证，高涡流水平对燃烧过程对喷油系统品质波动的敏感性，
（2）燃烧室形状
对直喷式柴油机而言，最重要的是活塞顶燃烧室凹腔容积相对于整个压缩容积的比例应尽可能大。同时在保证全负荷烟度和机械耐久性达标的情况下，设计理想的燃烧室形状和涡流的匹配。
活塞顶燃烧室凹腔形状对充分利用空气，尽量少形成黑烟起着主要作用。燃烧室的开发分两步进行：首先是燃烧室凹腔与涡流的相互匹配，然后再对凹腔形状进行细致的优化，其中应特别注意凹腔缩口处的形状。为了充分利用空气，凹腔缩口下边缘直径与凹腔最大直径之比（d1/d2）十分重要。
另外，凹腔缩口上下边缘的形状同时决定了气流的横向流动状况。但是，对在万用特性曲线的宽广范围内低排放和良好的全负荷特性之间的适当折中起决定性作用的是凹腔上边缘的形状，它还同时影响气流从燃烧室凹腔中流出状况。当喷油量增大、喷油持续期和燃烧持续期延长时，就显示它的重要性了。
（3）喷油系统
在设计单缸试验机时就根据燃烧室中实际的喷束特性合理地确定了喷油嘴喷孔的布置，为喷束的最佳扩散提供了良好的先决条件。所需的喷孔数很大程度上取决于涡流，对5孔、6孔、7孔喷油嘴进行对比研究。
确定喷油嘴几何参数后，接着要考虑的是为使喷油特性与燃烧达到最佳匹配，共轨喷油系统喷油参数的优化，其重点之一是在发动机可能出现的所有工况下优化预喷油量和预喷间隔。从排放角度来看总是希望预喷油量越少越好，但由于系统原因，并非能一直保证达到，因此预喷油量较大时，用加大预喷间隔予以补偿，如此甚至可达到与小预喷油量一样的噪声效果。从降低烟度、NOX排放和噪声来讲，这是一种行之有效的措施。但是，这种措施却增加了燃油耗，更为不利的是影响到了HC和CO的排放。
在喷油系统与发动机匹配时，特别重视对喷油器的改进。由于燃烧室尺寸很小的原因，所需的预喷油量比以往更小。
1．4．废气再循环
减少柴油机NOX排放的最有效措施是废气再循环（EGR）。根据行驶载荷谱对发动机功率较大时的EGR进行优化匹配。采用电动EGR阀，通过控制阀升程来调节EGR率。这种EGR阀为压力平衡式双联阀结构，由线性电磁铁调节到所需的阀升程，调节时间非常短，因此使发动机在较高负荷工况也能使用EGR运转。
1．5 发动机电控单元
发动机电控单元BOSCH公司的EDC16型电控单元。此单元将设计成密封式的，这将适合用在车厢外。对此进行结构空间优化和高度集成，获得紧凑的结构尺寸。
 
2．关键技术及主要创新点
（1）电控高压共轨喷射系统技术。喷射压力达到220Mpa左右，并进行喷油嘴与发动机燃烧室的匹配。遵循油束沿轴向和径向分布均匀匹配的原则，计算喷油嘴的结构参数；用WAVE软件建立喷油嘴和燃烧室燃烧网络模型，优化喷油嘴参数、进气涡流。
（2）废气再循环（EGR）技术，有效控制NOx的生成。 EGR率需要控制在一定的范围，否则易使比油耗恶化，颗粒排放增加。本项目关键技术是试验研究不同EGR率时，放热规律和排放的变化情况，掌握EGR对燃烧和排放的影响，高精度控制EGR率及改善气缸间分配的均匀性。
（3）四气门技术技术。采用四气门技术将明显改善发动机性能。
（4）优化增压中冷技术。传统的涡轮增压器，在低速段的空气流量不是很大，不利于柴油机的性能，因此，本项目将采用可变几何截面涡轮增压技术，具有动态控制功能的可变几何截面涡轮增压器（VGT）替代传统的涡轮增压器，进一步改善燃油经济性和降低了排放污染物，增大了柴油机的功率。
（5）发动机轻量化设计技术，要求发动机体积小、重量轻的情况下具有较高的机械强度，需要应用FEA仿真技术；同时需要研究应用CFD仿真计算技术，分析优化柴油机冷却液流动，使热应力达到合适的分布，减小热变形。
（四）项目预期目标
本项目是一种新型共轨直喷式柴油机，结构紧凑，重量轻，并具有现代轻型商用车柴油动力装置的所有技术特点。将通过优化喷油系统和燃烧过程，充分利用共轨喷油系统的控制灵活性，满足了轻型商用车在排放、燃油耗和舒适性等方面的严格要求。
1．主要技术经济指标
1．1主要技术指标

发动机型号
2.5L柴油发动机
发动机型式
直喷、四冲程、增压中冷
特征
高压燃油喷射、四气门
气缸数-直径X行程(mm)
4-90X100
排量（L）
2.54
压缩比
17:1
标定功率/转速(kW/r/min)
75/3200
最大扭矩/转速（Nm/r/min)
275/1400
排放
国V
噪声dB(A)
≤97

1．2主要经济指标 
项目完成当年，实现小批生产，销售2.5L国V柴油发动机300台，可实现销售收入1000万，利润80万元，税金70万元。达产后，按年产1万台计，实现销售收入28000万，利润2800万元，税金1680万元，取得良好的经济效益。
2.社会效益
随着人类对节约能源和环境保护的日益重视，节能和环保成为发动机技术发展的两大主题。柴油机由于其强劲的动力、较低的油耗、卓越的可靠性等优点，在各种动力应用领域得到了快速发展。随着发动机数量的增加，发动机消耗的燃油也在迅速攀升。另外由于我国发动机目前水平不高，污染较重，因此开发低耗能、低排放的柴油机是发动机企业义不容辞的社会责任。
本项目产品融合了电控共轨、4气门、冷却EGR、POC或DPF等复杂技术，这将有力推动我国柴油机行业的快速发展，为壮大民族工业作出贡献。本项目的成功开发将代表我国多缸小柴行业的最高水平，标志着我公司的技术水平将与国际先进水平保持同步。
3.技术应用和产业化应用前景
目前，从国IV进入国V排放的技术升级上，国家政策导向的意图在于帮助企业，让企业如何在尽量减少开发投入成本的情况下向国V进行平滑升级。我公司根据自身发动机的特点，选择成熟技术路线，可以达到预期效果。升级到国V，对发动机来说，确实是个质变。就国内发动机市场发展来说，随着排放法规的严格，发动机企业必须拿出高性能、低排放的产品，坚决贯彻执行国家标准，因此，未来几年的轻型车市场，必定是国V发动机唱主角，这是市场的发展规律，也是社会发展的必然。
4.自主知识产权的情况
公司将取得本项目的全部自主知识产权的研究应用成果，申请专利在5项以上，其中2项为发明专利。
（五）项目实施方案、技术路线、组织方式与课题分解
1．项目研究方案
本项目采用有限元分析、计算流体力学（CFD）等最新设计技术，使设计更精细，研制时间更短。
   利用CAD三维几何图形和图像处理功能，在计算机上建立虚拟产品。
   利用有限元结构分析对零件及组合结构的应力应变和热负荷进行分析（包括线性和非线性）。
   利用概率可靠性分析预测零部件的寿命期内的某一时间发生的故障，从而通过改进提高零部件的可靠性。
利用计算流体力学（CFD）处理内燃机缸内进排气、燃烧过程及燃油过程中的流体计算。
利用发动机循环模拟，对发动机进行运动分析、气体流动的分析及燃烧的分析。由于考虑了进气与排气、传热、摩擦与气体密度变化所产生的能量得失，还考虑了涡轮增压器的能量转换，其预测结果与试验数据十分吻合。利用图形软件，对计算结果实现动态仿真。
2．技术路线
   本项目由下列技术环节组成。
2．1 概念设计研究
2．1．1初步的布局 — 发动机家族
重要的考虑是发动机家族可能采用的设计变化的影响。主要研究下面的问题：
气缸体设计，满足未来气缸压力要求
气缸中心，气缸冷却
给定项目要求的最小外形尺寸
2．1．2性能仿真
评估2.5L增压发动机在最大爆发压力时的性能潜力。仿真使用GT-Power 1维程序代码。在目标排放水平下，对功率、扭矩和燃油经济性做出预计。仿真也对共轨、冷EGR、最大气缸压力220bar的发动机，在2013年国Ⅴ目标排放下的性能做出预计。
2．1．3初步分析
概念设计将由初步分析来支持，主要包括如下条目：
l            轴颈直径
l            主轴承尺寸
l            缸盖及轴承螺栓尺寸
l            增压、最大气缸压力220bar对临界曲轴和轴承临界尺寸的影响
2．1．4专利检索
进行专利检索，确保不侵犯其他公司的专利。
2．1．5报告
准备总结报告，陈述概念研究中发现的结果和推荐那些覆盖发动机功率范围和排放指标的策略。
2．1．6概念评审会
完成概念设计报告后，在公司召开会议评审概念研究结果。选择一个设计概念作为项目主设计阶段的基础。
2．2 发动机设计
2．2．1发动机设计模型
使用ProE（版本待定）作为本项目基本CAD软件包，输出到Unigraphics或AutoCad。合作单位将建立一个安全的FTP网站与我公司共享模型。
通过建模过程，进行2D和3D布置研究，目的是保证部件的所有问题和要求得到充分考虑。
合作单位将构建完整的3DCAD零件模型（下面的列出），模型适合我公司准备2D详细图纸。我公司将负责：
2．2．2详细图纸
l            准备图纸包括非专利/非标准部件，组件图、安装图和总装图。所有新的部件进行细化。
2．2．3 图纸检查与发布
检查与发布设计功能、关键尺寸、关键公差、材料规格、设计注释等。
2．3．设计分析
将进行广泛的分析来支持设计过程，分析工作将包括如下任务：
2．3．1循环仿真
初步设计阶段进行的循环仿真将被更新包括在实际发动机设计中执行的变化。循环仿真的输出结果将确定初始燃油系统和燃烧室特征，这些特征用于性能开发任务中。
2．3.2连杆与活塞销分析
2．3.3轴承安装和间隙
2．3.4曲轴弯曲载荷与应力
2．3.5关键的紧固件
2．3.6配气机构
2．3.7 正时驱动设计
2．3.8机油循环评估
2．4． FEA与CFD分析
2．4.1缸盖FEA
l            机械及热载荷
l            预计温度与热应力
l            缸垫压力
l            缸径变形
l            气门座变形
l            螺栓头压力
2．4.2 缸体缸盖的冷却液流动CFD
l            1D冷却系统模型
l            3DCFD水套模型
l            流速和压力特性
l            传热系数
l            优化水套设计
2．4.3 曲轴箱隔板FEA
l            主轴承组件变形
l            动载荷变形
l            高载荷区疲劳分析
l            确认螺栓的拧紧力
2．4.4连杆FEA
l            组件的变形
l            动载荷变形
l            大小头孔和杆身疲劳分析
l            确认杆身的强度和螺栓拧紧力
2．5 进气道开发
在此任务期间， 使用快速成型流动箱，进行初始气道模型的流动试验。如果气道不能满足流动和涡流的要求，将进行流动箱的修改，满足目标值。一旦开发完成，气道注模将浇注并逆向创造最终气道型芯CAD模型。然后修改缸盖CAD模型符合变动后的设计。这种方法比使用CFD快速廉价。
2．6．发动机性能开发
2．6.1 项目开发试验
完成性能与排放要求，性能开发试验是必要的。性能开发工作的结果是燃烧系统规格数据，将按要求进行如下任务支持性能开发：
● 安装发动机
● 检查初始性能（包括安装，仪器设备）
● 检查初始机油消耗和可溶性物质对微粒排放的贡献。
● 评估喷油孔尺寸、数目对性能与排放的影响
● 评估待选的油泵凸轮型线对性能与排放的影响
● EGR系统的匹配
● 进行喷油定时的调整，测量NOx和微粒
● 评估待选的气门凸轮型线对性能与排放的影响
● 评估输送阀，高压油管内部直径
● 冷启动/白烟开发
● 确定批产燃油系统标定
一旦批产燃油系统被确定，新的燃油系统将从供应商订购进行性能验证和变质因子试验。第二台发动机被用于这个试验。
2．6.2 性能验证和变质因子试验
进行第二台发动机和燃油系统试验，保证设计满足性能与排放目标。这第二台发动机将进行变质因子试验。这个试验是EPA要求的，测量经过耐久试验后排放值的变化。成功地完成这个试验意味着这个级别的发动机可以准备进行认证试验了。
EPA没有指定变质因子试验过程。发动机生产商必须确定典型的工作循环，开发一个试验，目的在于制造发动机的典型磨损。通常，使用加速试验（高速高负荷）减少变质因子试验周期。然而一般试验周期是1000~3000小时。在耐久试验过程中，定期进行排放试验，以确定排放在整个发动机寿命中的变化。评估实际应用中发动机的工作循环，开发试验过程，进行变质因子试验。
2．6.3 性能验证
在完成项目开发后，进行最终性能验证试验。
2．7． 发动机机械
将进行如下任务，保证发动机可靠性和耐久性：
● Fuji 纸试验测量缸垫压力载荷分布
● 关键紧固件评估
● 测量缸径变形和一台原型机的气缸表面粗糙度
● 在运转的发动机上测量活塞和活塞头温度
● 测量推杆应变保证配气系统性能
● MAP润滑和冷却系统性能（温度和压力测量）
● 机油消耗测量
● 噪声测量
● 超速试验—8小时
准备机械开发报告，归档试验结果推荐设计变化消除试验中发现的问题。
2．8．耐久试验支持
2．8.1 耐久试验计划
这个试验计划用来识别和解决初期死亡故障和建立发动机B10和B15寿命。
2．8.2 耐久试验
进行除变质因子试验外的耐久试验，包括在性能开发任务里。并在试验前后提供客户现场耐久试验支持。机械开发专家帮助客户进行预试验测量，和识别耐久试验前发动机的问题。在第一个耐久试验结束后，计划第二次访问来参与拆卸和检查耐久发动机。第二次访问期间或以后，提供可能的设计或生产过程的变化来解决试验中发现的问题。 
3.组织方式
   本项目是一个大型开发项目，为了有效地执行需要一个有影响力和有效的管理和组织机构，合作单位和我公司建立了一个最有经验项目管理组织以确保项目的成功实施。合作单位还将提供一些其使用的一些方法和技术培训。合作单位的设计和研发小组是由在柴油机设计和研发领域有很多年工作经验的工程师组成。我公司也同样组成了工作经验丰富的研发队伍。合作单位已经专门从事项目管理很多年，许多项目组成员已经在合作单位或世界上主要的发动机制造厂从事过发动机开发的管理工作，其中包括中国客户。
此项目是合作单位与我公司建立长久合作关系的第一步，相信双方的合作肯定能够建立起一支强劲的团队，开发出高质量并能满足中国市场的柴油机。
4.课题分解
合作单位将负责发动机的布置设计和机体、气缸盖等部件的分析，我公司在合作单位的支持下，将负责许连杆等部件的设计。公司执行详细设计工作以及样件的采购。公司还负责用于试验的样机的装配。然后合作单位将在我公司工程师的共同参与下执行所有的性能研发试验。公司在合作单位的帮助和支持下，执行最终的耐久性试验。
项目责任分工表
Ｒ－负责（计划，执行，完成）
Ａ－赞成（评审，同意/反对），S－ 支持（协助，联系）
I－通知（接受信息），C－咨询（建议）

　
内容
公司
合作单位
1
项目启动
　
　
1.1
项目管理
I
R
1.2
项目设计评估
A，S
R
1.3
启动会议
A，S
R
2
概念设计研究
　
　
2.1
初步布置
R
R
2.2
性能模拟
R
R
2.3
初步分析
R
R
2.4
专利研究
R
R
2.5
概念设计报告
R
R
2.6
概念设计评审会议
A，S
R
3
发动机设计
　
　
3.1
发动机设计模型
R，I，A
R，S
3.2
具体输入资料
I
R
3.3
我公司详图
R
S，C，A
3.4
所有权和标准部件
S，A
R
3.5
检查和发放
R
R
3.6
设计发放系统
I，S
R
4
设计分析
　
　
4.1-4.9
设计分析
I
R
5
CAE和CAD分析和报告
　
　
5.1-5.5
CAE和CAD分析和报告
I
R
6
供应商选择
R
R
7
进气道研发
I
R
8
样机安装
R
C，S
9
发动机性能研发
　
　
9.1
性能研发试验
R
R
9.2
性能证明试验
R
R
10
发动机机械研发
R
R
11
耐久性试验
　
　
11.1
耐久性研发计划
I，A
R
11.2
耐久性试验
R
C
12
EPA排放认证
I
R
13
最终报告和会议
I，A
R

（六）计划进度安排
2010-06-01
至
2010-10-01
概念设计研究，在目标排放水平下，对功率、扭矩和燃油经济性做出预计
2010-10-01
至
2010-12-31
发动机设计，进行2D和3D布置研究，确定组件图、安装图和总装图
2011-01-01
至
2011-03-31
设计分析 ，各主要零部件的强度负荷分析
2011-04-01
至
2011-10-01
缸盖、机体冷却系统进行FEA与CFD分析
2011-10-02
至
2012-02-01
进气道开发
2012-02-02
至
2012-08-31
发动机性能开发，确保达到动力性、经济型、排放性指标
2012-09-01
至
2012-12-31
发动机机械，保证发动机可靠性和耐久性
2013-01-01
至
2013-6-30
耐久试验支持
2013-7-01至
2013-12-31
客户试装
（七）现有工作基础和条件
（1）公司从1975年开始生产高速柴油机，目前已形成了485、490、493、495、498、4105六大系列，二百多个变型产品的完整产品结构，排放达到“欧Ⅲ”，并向“欧IV”迈进。技术处于国内领先地位，填补国内多项空白，并全部具有自主知识产权。产品应用于轻型汽车、厢式货车等，与一汽集团、南汽集团、江淮汽车、北汽福田等国内大企业建立了战略合作关系。
（2）新产品XC4D25Q3U国Ⅲ车用柴油发动机，应用了增压中冷、EGR等多项先进技术，为本项目的开发积累丰富的技术和经验。其中XC4D25Q3U欧Ⅲ车用柴油发动机适合于轻型汽车、SUV、城市中巴等用途。
（3）现在公司每年以3-5个新产品的开发速度向前推进，目前已拥有五个国家级重点新产品和五个国家级火炬计划项目。拥有直喷燃烧室、薄壁铸造、内置EGR等10项技术专利。目前公司拥有的重大技术：
1）开发了新型直喷式柴油机燃烧室。
2）掌握了增压中冷技术和四气门技术，极大提高升功率。
3）通过技术合作，消化和吸收了电控单体泵、高压共轨技术。
4）在废气再循环（EGR）技术研究方面取得了重大进展。
5）在优化结构设计技术结累了丰富 经验，并取得了重大成果。
6）应用FEA仿真技术和应用CFD仿真计算技术，掌握了发动机轻量化设计技术。
（4）公司已设立了国家级博士后科研工作站，拥有省级企业技术中心和浙江省内燃机研发中心，建立了完善的创新体系。培养了具有中、高职称的技术骨干56人，聘请国内内燃机专家8人，博士4人。普及应用了Pro-E及UG三维CAD设计软件；引进了奥地利AVL公司有限元分析、计算流体力学（CFD）及模态试验研究等最新设计技术。2004年与江苏大学共同出资2000万元，联合建设了今后10年不落伍，国内一流的排放试验室（建在江苏大学）。为进一步增加研发力量，我公司与上海内燃机研究所、中国北方发动机研究所、浙江大学、天津大学、一汽长春汽车研究所、无锡油泵油嘴研究所、江苏大学等国内大院大所及世界顶尖的发动机研发机构奥地利AVL公司、英国里卡多公司展开积极合作。
二、经费概算
省级科技计划项目经费概算表
项目名称：2.5L国V柴油发动机的研发                                 金额单位：万元                                                 
序号
概算科目名称
合计
省财政拨款
经费
地方部门配套经费
自筹经费
（1）
（2）
（3）
（4）
（5）
1
一、经费支出（合计）
5500
400
400
4700
2
1、设备费
2500
200
200
2100
3
（1）购置设备费
2500
200
200
2100
4
（2）试制设备费
 
 
 
 
5
（3）设备租赁费
 
 
 
 
6
2、材料费
400
100
100
200
7
3、测试化验加工费
160
 
 
160
8
4、燃料动力费
500
 
 
500
9
5、差旅费
30
 
 
30
10
6、会议费
10
 
 
10
11
7、国际合作与交流费
1300
100
100
1100
12
8、出版/文献/信息传播/知识产权事务费
10
 
 
10
13
9、人员劳务费
450
 
 
450
14
10、专家咨询费
100
 
 
100
15
12、协作研究费
 
 
 
 
16
13、管理费
10
 
 
10
17
14、其他开支
30
 
 
30
 
 
 
 
 
 
1
二、经费来源（合计）
5500
 
 
 
2
1、申请省财政经费
400
 
 
 
3
2、地方、部门配套拨款
400
 
 
 
4
3、自筹经费
4700
 
 
 
5
（1）单位自有货币资金
4700
 
 
 
6
（2）其他资金
 
 
 
 
 
 
 
 
 
省财政科技经费拨付进度申请
第1年
第2年
第3年
 
金 额
400
 
 
 
比例（％）
100
 
 
 
注：支出概算按照经费开支范围确定的支出科目和不同经费来源编列，同一支出科目一般不同时在财政拨
 
 
经费概算说明
一、     承担单位和相关部门承诺提供的支撑条件
我公司是国内著名的小缸径多缸柴油机研发、制造和出口企业，产品系列化、生产专业化、管理规范化，是国家级重点高新技术企业、中国机械500强企业、“产品质量国家免检”企业， “对中国内燃机工业作出突出贡献企业”，中小功率内燃机行业综合竞争力位居前茅，并获“中国内燃机百年成就奖”、“中国内燃机行业突出贡献奖”。公司商标连续多年被评为浙江省著名商标，公司是国内首家同时获得美国EPA、欧洲e-Mark出口认证的企业，在行业内享有较高的盛誉。
我公司为股份制公司，注册资本1亿元，公司占地面积280亩，总资产6亿元，拥有员工近800人，其中大专以上学历367人。拥有国内先进的中小功率内燃机生产线和检测设备，具备年产30万台柴油机的生产能力。公司以省级企业技术研发中心和国家级博士后科研工作站为依托，建立了健全的技术创新体系，构建了国内较强的产品研发平台。
1、完善的技术创新体系
我公司非常注重创新工作，强调原始创新，以自主开发、原始创新为主，引进消化吸收国内外先进技术为辅，大力发展与科研院所的产学研合作。同时注重加强专业队伍的建设，支持专业从业人员进行基础性研究工作。目前我公司在产品协同设计、项目管理、图档管理、检测分析、设备管理等工作均已实现了网络化管理，公司技术情报信息室还拥有大量的中外科研图书、期刊、资料、标准，还与高校和科研院所的情报信息检索机构建立了信息共享机制，可为科研工作及时提供最新、最完善的信息和技术资料，所有技术人员均可通过内部局域网方便快捷的开展工作，查找各类资料，使得技术中心的科研开发、技术工作始终能与国内先进水平步伐保持同步。
2、稳定的研发的队伍
我公司高度重视技术进步，积极探索激励机制，营造创新文化 在推行项目管理的基础上，着重培养项目负责人和学科带头人。在完善项目合同的基础上，发挥专家组的作用，在项目评审、措施制订、验收等方面充分发挥专家的资源和能力，帮助年青人的成才。对研发人员的激励不仅在物质上，更注重培育成就感，营造了一种人人注重创新的企业文化。
事业留人——让青年人挑重担，担任所领导、项目负责人等。
待遇留人——在生活上关心技术人员，花大力气提高技术人员的待遇。工资、奖金、住房等向他们倾斜；骨干队伍的收入超过中层管理干部；优秀技术人员买房公司提供免息贷款。这一系列的措施，较好的解决了技术人员的后顾之忧，稳定了人心。
环境留人——公司通过近几年创新文化的建设，已形成了“尊重知识，尊重人才”的氛围。根据青年知识分子的特点，组织各种各样的活动，如知识竞赛、体育比赛、与公司领导对话、邀请国内外专家作技术报告等，并安排优秀青年技术人员出国培训和考察。
3.积极走产、学、研合作道路
为进一步增加研发力量，我公司一贯重视产、学、研合作，注重技术发展与更新，在产品方面与上内所、七0所、浙江大学、英国里卡多、奥地利AVL公司等国内外知名大学、大院大所、大企业进行合作，不断提升现有产品等级，积极吸取国内外先进技术，为产品开发研制奠定了良好基础。并充分利用省级技术中心的硬件和软件的优势，积极探索研究柴油机新技术，在节能环保技术上积累了丰富的实践经验，取得了累累硕果。
4.不断推出先进的新产品
公司目前已经形成了Q、N、D、V、K五大系列，形成40多个基本机型、300多个变型品种的完整产品结构,技术处于国内领先地位，排放达到“欧3”阶段，并向“欧4”迈进。每年以3至5个新产品的卡发速度向前推进，新产品产值达工业总产值的80%以上。同时首创了新型锁扣平台燃烧室、内置EGR等技术，极大推动了国内柴油机行业的技术进步并积极参与国家和行业技术标准的制定工作。近几年多个国家级重点科技计划项目相继研制成功，并实现了产业化。
5.技术创新投入
公司每年提取销售收入的3%以上作为科研开发经费，积极购置各类实验测试设备，为技术创新提供了充足的动力。按公司技术发展规划，计划每年的科研经费投入预算不少于前一年销售收入的3%，且确保逐年递升。2009年企业科技活动经费达3816万元，占当年销售收入的4.56%，为企业技术中心的迅速健康发展提供了强有力的物质保证。
6.研发经费预算制度的设立
为了加强科研经费预算管理，严格执行国家财经纪律，合理使用项目经费，提高项目经费的使用效率和效益。公司健全了科研项目立项及经费预算评估制度，加强了科研项目经费事前的评审评估、事中的财务审计检查和事后的财务验收，建立科研项目经费年度财务决算制度、科研项目经费执行过程中的抽查审计与延伸审计制度、科研项目财务验收制度。科技项目以申报书为依据，保证预算与目标的一致性。预算编制科学、合理、普遍，科研项目经费支出都是严格按照批准的预算执行，没有违反规定自行调整预算和挤占挪用科研项目经费的情况，做到实事求是、勤俭节约、精打细算。使科研项目及经费预算的科学性和规范性。
二、         对各科目支出的主要用途、与项目研究的相关性、概算方法、概算依据进行分析说明
（一）设备费
 设备费共2500万元，主要包括设计软件和购置设备，用于样机的研发和样机的试制、检测。
1、五组排放分析仪，是一种高精度的排放检测仪器，分析发动机在怠速、双怠速及工况法下发动机的尾气排放浓度。目前市场售价在9.2万元，我公司预采购5台，共计46万元。
2、缸体水套试漏机，用于检查发动机机体水道的水密封性，防止冷却水漏入油底壳。市场价格在65万元，预采购1台。
3、电力动态测功机，高性能电力测功机测试系统，用来准确测量发动机各种特性的试验仪器，市场售价145万，预采购1台。
4、三坐标测量仪，对机加工进行高精度的尺寸、形位公差测量，保证高精度加工，市场售价44万，预采购1台。
5、发动机台架试验系统，是分析发动机试验数据的台架试验电子设备，是发动机性能试验必不可少的系统，市场售价15万，预采购10套，共计150万元。
6、声级计，测量发动机各工况下的工作噪声，市场售价50万，预采购1台。
7、卧式加工中心，对发动机机体、缸盖进行高进度机械加工，保证尺寸精度，提高发动机性能，该仪器从日本进口，报价400万人民币，预采购5台，共计2000万元。
（二）材料费
 材料费主要为发动机零部件机体、缸盖、飞轮、曲轴等金属材料的采购、铸造开模，以及科研用原材料和半成品的试制费，共计400万元。
（三）测试化验加工费
   测试化验费主要是产品的性能检测试验、排放试验，以及美国EPA证书检测费，共计160万元。
（四）燃料动力费
燃料动力费500万元,主要用于柴油机研发过程中的试验，以及研究过程中相关大型仪器设备、专用科学装置等运行发生的可以单独计量的水、电、气、燃料消耗费用等。
（五）差旅费
 差旅费，主要为交流考察，供应商选择，项目调研，科学实验（试验）的外埠差旅费、市内交通费用等等，共计30万元 。
（六）会议费
项目研究过程中为组织开展学术研讨、咨询以及协调项目或项目等活动而发生的会议费用，以及根据项目进展，召开若干次电话会议，共计10万元。
（七）合作研究交流费
   目研究过程中与英国合作单位就国V排放技术合作、协作研究合作的费用，以及项目研究人员出国及外国专家来华工作的费用，共计1300万元。
（八）出版/文献/信息传播/知识产权事务费
指项目研究过程中，需要支付的出版费、资料费、专用软件购买费、文献检索费、专业通信费、专利申请及其他知识产权事务等费用，共计10万元。
（九）劳务费
 人员劳务费包括该项目研发过程中，我公司的主要研发人员，以及协助研发人员的工资薪金，共计450万元。
（十）专家咨询费
项目研究过程中支付给临时聘请的咨询专家的费用，共计10万元。
（十一）管理费
项目研究过程中对使用本单位现有仪器设备及房屋，日常水、电、气、暖消耗，以及其他有关管理费用的补助支出，共计10万元。
（十二）其它开支项
   其他费用包括项目检测中心建设的勘测、水、电以及业务的招待费等，共计30万元。