汽車股份有限公司 2.0L缸內汽油直噴發(fā)動機產業(yè)化項目 資金申請報告 工程咨詢 院（甲級） 二 00 九 年 九 月 目 錄 一、企業(yè)基本情況及財務狀況 . 1 （一）企業(yè)基本情況 . 1 （二）企業(yè)財務狀況 . 4 二、項目基本情況 . 5 （一）建設背景 . 5 （二）建設內容 . 9 （三）技術、工藝 . 10 1、產品技術來源及先進性 . 12 2、工藝路線及技術特點 . 16 （四）總投資及資金來源 . 21 （五）項目效益測算 . 21 （六）建設條件落實情況 . 22 （七）項目進展情況 . 22 三、申請投資補助的主要原因及政策依據(jù) . 24 四、項目招標內容 . 25 五、其他需要說明的問題 . 27 （一）環(huán)境保護 . 27 （二）消防工程 . 30 （三）職業(yè)安全衛(wèi)生 . 33 （四）節(jié)約能源及合理利用能源 . 34 六、附件 . 42 1 一、企業(yè)基本情況 及財務狀況 （一）企業(yè)基本情況 1、企業(yè)基本情況 汽車股份有限公司（以下簡稱 公司）是一家由 地方國有投資 公司投資創(chuàng)建的國有股份制企業(yè)。 公司自成立以來，通過自主創(chuàng)新，堅持以“聚集優(yōu)秀人力資本，追求世界領先技術，擁有自主知識產權，打造國際知名品牌，開拓全球汽車市場，躋身汽車列強之林”為奮斗目標，在激烈的市場競爭中，努力增強核心競爭力。經過 12 年的發(fā)展， 公司現(xiàn)已具備整車、發(fā)動機及部分關鍵零部件的自主研發(fā)能力，目前走在我國乘用車自主品牌前列，為應對更為激烈的市場競爭和更快發(fā)展奠定了一定的基礎。 公司于 1997 年 3 月 18 日動工建設， 2001 年 轎車正式上市， 2007 年 8 月 22 日， 第 100 萬輛汽車下線。 2007年銷售 38.1 萬輛，比 2006 年增長 24.8%，其中出口 11.98 萬，比 2006 年銷量增加了 132%，并實現(xiàn)轎車出口量連續(xù)五年居中國第一。 2008 年累計銷售整車 35.6 萬輛，其中出口 13.5 萬輛，出口再創(chuàng)歷史新高。產品銷量連續(xù)八年居自主品牌第一、連續(xù)三年居全國乘用車行業(yè)前五名，產品出口連續(xù)六年保持全國乘用車行業(yè)第一名。 公司現(xiàn)有轎車公司、發(fā)動機公司、變速箱公司、汽車工 2 程研究總院、規(guī)劃設計院、試驗技術中心等生產、研發(fā)單位，具備年產整車 65 萬輛、發(fā)動機 65 萬臺和變速箱 40 萬套的生產能力。 現(xiàn)已上市的產 品有 品牌的 QQ、 A1、 A3、 A5、旗云、瑞虎、東方之子，開瑞品牌的優(yōu)雅、優(yōu)翼、優(yōu)派，瑞麒品牌的 M1，威麟品牌的 V5 等四大品牌十四個系列整車及與其配套的發(fā)動機、變速箱和關鍵零部件產品。 截至 2008 年底， 公司總資產達到 271億元。 公司從國際著名的汽車公司、零部件企業(yè)及國內各大汽車企業(yè)中吸引了一大批高水平的技術人才和富有經驗的管理人才，使 公司這個年輕的企業(yè)擁有了成熟的技術與管理團隊。 公司現(xiàn)有員工 2.5 萬人，其中工程技術和管理人員 5000 多人 ,引進國外汽車領域知名技術專家、高級管理學者 100 多 人。在工程技術人員中，有 3300 多人 (包括碩士 343 人，博士 24 人 )從事產品開發(fā)，初步形成了車身、動力總成、底盤、電器等系統(tǒng)的專業(yè)開發(fā)隊伍，具備較強的產品開發(fā)能力和引進技術消化吸收能力。為更好地吸引和留住人才， 公司還創(chuàng)新管理機制，采取技術與管理人才投資持股等多種形式，激發(fā)企業(yè)創(chuàng)新的活力和動力。 在產品研發(fā)上， 公司建立了以汽車工程研究總院為核心，以上海、北京等國內分院和東京、都靈等海外分院為支撐點，以一批控股設計公司為骨干，與關聯(lián)零部件企業(yè)和供應商開展協(xié)同設計，同時兼顧與國內大專院?？蒲性核归_合作的 產品研發(fā) 3 體系，目前已經形成了從整車、動力總成、關鍵零部件設計到試驗試制的比較完整的開發(fā)體系，建立了自己的標準體系和數(shù)據(jù)庫。根據(jù)優(yōu)勢互補、利益共享的原則， 汽車與全球汽車業(yè)界及關聯(lián)行業(yè)、領域，采用多種方式，建立廣泛的雙邊、多邊合作關系。 在世界汽車技術的最前沿成立 自己的研發(fā)設計公司，是 公司整合資源的重要做法。意大利是汽車造型設計的圣地， 公司投資成立了整車造型設計、汽車工程設計及設計咨詢公司，聘用高級造型設計、工程結構設計工程師和設計項目管理專才，將國際上先進的汽車設計理念引入到 汽車的新車型的 設計過程中。為了提升 汽車的制造工藝水平，特別是滿足生產現(xiàn)場技術水平提升的需要， 公司在日本成立研發(fā)、咨詢公司，整合日本汽車開發(fā)、生產管理的資源，尋求在日本的汽車專業(yè)人材、選派人員前往 公司，以促進生產現(xiàn)場技術水平提高。通過整合國外的資源，從而大大提升了 汽車整車自主研發(fā)的能力，同時也降低了開發(fā)成本。 2、 企業(yè)發(fā)動機研發(fā)生產情況概述 生產情況： 于 1997 年開始建設發(fā)動機公司，現(xiàn)有發(fā)動機一廠和發(fā)動機二廠，已形成年產 40 萬套發(fā)動機的能力。 發(fā)動機一廠于 2000 年 1 月份投入批量生產，目前主要生產“ SQR480、 SQR372 和 SQR472” 三大系列產品，單機出口美國、伊朗、印度尼西亞，并隨整車出口到伊朗、印度尼西亞、埃及、 4 敘利亞、沙特、俄羅斯等國家。 發(fā)動機二廠于 2005 年 3 月份投入批量生產，是在高產能，多品種，高質量要求的基礎上建立的全新現(xiàn)代化智能工廠。 目前主要生產 473、 481/484 以及柴油發(fā)動機三大系列產品， 產品排放可達到歐標準，滿足 公司內部以及國內外用戶的需求。 研發(fā)情況： 公司成立了發(fā)動機工程研究院，專門進行發(fā)動機的產品開發(fā)，下設十多個部門，涵蓋了發(fā)動機開發(fā)的全過程：設計、模擬計算分 析（ CAE）、試驗開發(fā)等；包括發(fā)動機缸體、缸蓋開發(fā)部、試驗開發(fā)部、 CAE 分析部、電控系統(tǒng)開發(fā)部、整機技術部、前沿技術部（ GDI 燃燒系統(tǒng)）、柴油機部等；目前該院共有 600 多名工程設計人員，其中博士 11 人，碩士 64 人。 公司早在 2003 年就開始了 GDI 發(fā)動機的研究工作，已系統(tǒng)研究了世界上主要汽車公司的 GDI 產品，積累了大量開發(fā)經驗，具備了較好的開發(fā)基礎； 2004 年公司于北京車展上推出了2.0GDI 概念樣機，取得了良好的反響和回應； GDI 發(fā)動機的基礎機型 2.0TCI 發(fā)動機已經完成開發(fā)工作，將于年內上市。 正在 建光學發(fā)動機試驗設施，對缸內噴霧、氣流、混合氣形成、燃燒過程等進行系統(tǒng)研究，開發(fā) GDI 燃燒系統(tǒng)；此外， 公司還與清華大學等高校合作進行 GDI 燃燒系統(tǒng)基礎研究。 （二）企業(yè)財務狀況 公司近年經營情況如下表所示： 5 表 1 公司近年經營情況表 企業(yè)資產負債率較高的主要原因是： （ 1）研發(fā)投入大： 公司正在開發(fā)系列轎車及各種變型車 20 多款，同步開發(fā)多款發(fā)動機和變速箱產品，近三年已投入研發(fā)資金 32.6 億元； （ 2）長期借款多：為了滿足 公司未來三年的產品生產需要，近年投資項目多，導致長期借款額增大。 二、項目 基本情況 （一）建設背景 1、 節(jié)能減排的要求 現(xiàn)代的運輸業(yè)對石油的依賴性非 常高，全世界 70%的石油用于交通運輸。根據(jù)目前世界能源資源信息，世界石油可采資源量3113 億噸，分布很不均勻，中東石油資源最為豐富。石油資源相對于天然氣、煤炭等能源而言，是一種短缺資源。我國石油可采資源量為 141 億噸左右，僅占世界 4.5%左右。我國 1993 年開始成為凈石油進口國，作為石油工業(yè)消耗大戶的汽車工業(yè)消耗我項 目 年 限 銷售整車 （輛） 其中：出口整車（輛） 銷售收入 （萬元） 凈利潤 （萬元） 負債率 2006 年 305236 51638 1446528 39597 83% 2007 年 380817 121319 1930159 101385 78% 2008 年 356093 135013 1847568 46498 76% 2009 年 1-6 月 211224 14984 1062664 32169 73% 6 國石油工業(yè)產品的 60%左右。 我國對于石油能源的進口的依賴逐年加大。 2008年， 我國進口 原油 1.7888 億噸，原油消費對外依存度達 47.9%，比 07 年提高 1.3 個百分點；而 石油 消費對外依存度達49.8%，比 07 年提高 1.4 個百分點。 石油供應安全面臨嚴峻挑戰(zhàn)。 隨著全球石油資源的日益消耗、全球油價的持續(xù)攀升及我國的能源戰(zhàn)略安全問題的顯露 ,對汽車節(jié)油提出了更高的要求。 20 世紀 60 年代末，美國汽車排放物占到大氣總污染的 60%。從 此人們開始認識到內燃機排放是城市大氣污染的重要根源之一。于是早在 1968 年美國政府就制定了歷史上第一個對大氣污染制約的法案，以后歐、美等發(fā)達國家相繼通過排放法規(guī)實施，逐步形成世界上兩大法規(guī)體系。 我國是發(fā)展中國家，汽車工業(yè)發(fā)展比較遲緩。隨著全球對環(huán)保的日益重視，我國汽車工業(yè)經過若干年實踐，確定以歐洲汽車法規(guī)體系為藍本。我國環(huán)保、汽車、交通部門聯(lián)合發(fā)布的汽車排放控制技術政策中已明確規(guī)定 2000 年采用歐 I 排放法規(guī)，2004 年采用歐 II， 2008 年采用歐 III（北京、上海等重要城市2006 年實施歐 III 標準） ， 2010 年爭取與國際接軌，這便意味著國外用了 30 年走過的歷程，我們要在 10 年內完成。我國已經實施和將要實施的排放法規(guī)限值見下圖： 7 圖 1 我國已經實施和將來要實施的排放法規(guī)限值情況 面對石油資源日益枯竭的現(xiàn)實以及排放法規(guī)日益苛刻的要求，能源和環(huán)境問題已經成為制約我國汽車工業(yè)發(fā)展的最大問題，能源和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展是汽車發(fā)動機面臨的根本問題。發(fā)展我國汽車工業(yè)必須走科技含量高、經濟效益好、資源消耗低、環(huán)境污染少的可持續(xù)發(fā)展道路。 綜上所述，面對能源的危機和滿足日益嚴格甚至苛刻的排放法規(guī)，發(fā)動機的技術發(fā)展 必須以節(jié)能、低污染作為設計目標；汽油機 GDI 技術的實現(xiàn)既可以減少燃油消耗（減少 10%-20%左右），又可以減少有害氣體排放。 2、 企業(yè)參與競爭迫切性的要求 我國汽車產業(yè)發(fā)展雖然迅猛，生產規(guī)模和市場規(guī)模越來越大，但長期以來，中國汽車產業(yè)自主創(chuàng)新能力缺乏，缺乏核心競 8 爭能力的現(xiàn)狀一直沒有改善。國內自主品牌汽車企業(yè)的生存壓力越來越大，但汽車工業(yè)在國民經濟中的作用越來越重要，我國將很快成為汽車大國。據(jù)預測，到 2010 年我國汽車保有量將達到5000-6000 萬輛，汽車生產能力將超過年產 1200 萬輛，產銷量將達到 1000 萬輛。汽車產業(yè)將成為國民經濟中最重要的產業(yè)之一，因此民族汽車產業(yè)必須發(fā)展壯大。 汽車市場競爭實質上是現(xiàn)代科技的較量，是技術創(chuàng)新的競爭。目前世界各大汽車公司已把主攻方向從實施精益生產、提高規(guī)模效益轉向以高性能、低排放、低油耗等高新技術對汽車工業(yè)進行提升。圍繞安全、環(huán)保、節(jié)能等重點領域，采用新能源、新材料、新工藝開發(fā)研制新車型，占領技術制高點。以美國政府發(fā)起的“新一代汽車伙伴計劃”（ PNGV）為代表，用高新技術提升汽車產業(yè)已全面展開，并取得了重大突破。 世界汽車產業(yè)發(fā)展歷史表明，要發(fā)展壯大汽車產業(yè)，必須具有關 鍵部件的前沿技術。發(fā)動機是汽車的“心臟”，是評價整車產品性能和企業(yè)技術開發(fā)能力的關鍵指標。世界各大汽車公司、研究機構非常關注發(fā)動機燃燒系統(tǒng)的研究，不斷推出新的理念，提高燃燒效率，減少燃油消耗和排放。 隨著世界汽車工業(yè)快速發(fā)展及我國加入世界汽車行業(yè)的競爭，是否擁有自主知識產權的、代表世界先進技術的產品已成為今后立足的根本，因此開發(fā)代表未來汽油發(fā)動機發(fā)展方向的 GDI發(fā)動機技術的重要性就不言而喻了。 9 3、日益增長的市場需求 隨著消費觀念的成熟和市場環(huán)境的變化，影響消費者決策的因素越來越向產品經濟性方面轉移，燃油耗 及動力性成為市場關注的焦點。從國內外的研究情況看，均質充量型缸內直噴汽油機與同排量汽油機相比，燃油經濟性提高 10%左右，結合增壓后，燃油經濟性與同功率汽油機相比可改善 15%-25%，對于消費者而言， GDI 的經濟性無疑是最吸引他們的亮點之一。以 2.0L 排量的 缸內 直噴汽油機為例，其動力輸出完全足夠應用于裝備 3.0L以上自然吸氣發(fā)動機的車型，而整車油耗大為下降。另外， 缸內直噴汽油機的低端扭矩大，響應快，整車動力性相應提高。因此，發(fā)展 缸內 直噴發(fā)動機是未來一段時間內最好的選擇，有著廣闊的市場前景，裝備 缸內 直噴汽油機的 汽車也將以其動力強勁、經濟性好、排放低等眾多特性贏得消費者的青睞。 （二）建設內容 1、 主要建設內容 在 公司發(fā)動機二廠現(xiàn)有廠房內，新建 缸蓋生產線 和裝配線各一條 ，增加加工中心、 清洗機、 試漏機、 壓裝 機等設備，形成年產 10 萬臺 GDI 發(fā)動機的生產能力。缸體框架、凸輪軸、曲軸 及 連桿 生產線 通過增加設備、工裝等，與現(xiàn)有產品柔性共線生產。 2、 建設規(guī)模： 年產 10 萬臺 2.0L 缸內汽油直噴發(fā)動機 。 10 3、 建設期： 33 個月 。 進度計劃如下： 表 2 項目計劃進度表 日期 項目 1 1 2 3 4 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 前期工作 產品開發(fā) 工藝設計 設備購置 安裝調試 驗收投產 （三） 技術 、 工藝 缸內汽油直噴（ GDI： Gasoline Direct Injection）發(fā)動機（以下簡稱： GDI），是直接在氣缸里面噴射汽油的技術。汽油機采用燃油電子控制噴射（ EFI， Electrical Fuel Injection）加三元催化器（ TWC， Three Way Catalyst）已成為降低排放的主流技術，傳統(tǒng)的汽油機壓縮比低，泵氣損失大，因此其燃油經濟性低。 GDI汽油機兼有柴油機熱效率高和汽油機升功率大的特點，與傳統(tǒng)進氣道噴射（ PFI， Port Fuel Injection）相比， GDI 汽油機具有冷啟動碳氫排放低、充氣效率高、燃油經濟性好、瞬時反應快、起動快、空燃比控制更精確等優(yōu)勢，是未來發(fā)動機技術的發(fā)展方向。 本項目產品采用了缸內直噴、可變氣門正時及增壓中冷等先 11 進技術， 產品升 功率： 75KW/L；升扭矩： 160Nm/L；比油耗 :355g/kwh。產品排放滿足國四標準，正在開發(fā)滿足歐五標準的 GDI 發(fā)動機。 各項技術及經濟指標如下： (1) 結構參數(shù) 氣缸數(shù)及布置型式：直列 4缸 壓縮比： 10 氣閥數(shù)： 16 缸徑 x 沖程： 83.5x90mm 缸心距： 93mm 連桿長度： 144mm (2) 重量、外形尺寸 重量： 155kg 外形尺寸（長 x 寬 x高）： 638x634x670mm (3) 性能參數(shù) 額定功率： 150kW5500rpm 最大扭矩： 320Nm1800rpm 低端扭矩： 249Nm1500rpm 全負荷最低比油耗： 290g/kW.h 排放：國 IV (4) 噪聲 額定功率點 1 米聲壓級小于 96dB(A) 最大扭矩點 1 米聲壓級小于 76dB(A) 12 1、 產品技術來源及先進性 （ 1）產品技術來源 本項目產品為 公司自主開發(fā) ， 擁有完全自主知識產權 。 燃油系統(tǒng)： 由 公司自主開發(fā)， GDI 發(fā)動機燃油系統(tǒng)如圖 2 所示，包括低壓系統(tǒng)和高壓系統(tǒng)兩部分。低壓系統(tǒng)燃油壓力約為 6bar，油泵單元集成了燃油泵、壓力調節(jié)器和油濾。高壓系統(tǒng)的高壓油泵最大可 建立起 120bar 的燃油壓力，燃油在油泵作用下，通過進油管到油軌和噴油器，未噴燃油則沿回油管流回油箱。燃油系統(tǒng)不正常工作時，油軌上的泄壓閥打開，燃油經泄油管流回油箱。 圖 2 燃油系統(tǒng)結構示意圖 13 圖 3 高壓油軌和高壓油泵 高壓油軌的作用是在一定壓力下儲存燃油，然后通過噴油器分配到各個氣缸。油軌為銅焊鋼管，通過四個支架固定到缸蓋，高壓進油管接頭、泄油管接頭、油壓傳感器、泄壓閥集成在油軌上，如圖 3所示。油壓傳感器監(jiān)測油軌中燃油壓力；泄壓閥使用卡環(huán)固定在油軌上，防止異常情況下油壓過高而可能產生的損壞， 使油壓一直保持在 120bar 以下。高壓油泵安裝在缸蓋上，由進氣凸輪軸驅動。相對于全負荷最大噴油量，該泵能提供足夠的泵油量。高壓噴油器是 GDI 汽油機燃油系統(tǒng)的關鍵部件， GDI 汽油機采用如圖 4 所示噴油器，并且在透明發(fā)動機上研究了其噴霧特性對噴霧形狀、噴油正時、混合氣形成、機油稀釋等的影響，確定了 GDI 燃油系統(tǒng)設計方案。 14 圖 4 噴油器 圖 5 單缸透明燃燒室發(fā)動機及缸內噴霧高速攝影 圖 6 燃油稀釋試驗結果 Swirl Type MH Type MH_1 Type MH_2 Type 15 電控系統(tǒng)及控制策略： 與 Bosch 公司聯(lián)合開發(fā) ，采用國際上最先進的高壓直噴油泵、噴油器及高壓油軌等，可建立起最大120bar 的系統(tǒng)燃油壓力，通過調整噴油器噴霧特性、合理組織噴油正時和進氣流動，在缸內形成均勻的化學計量比混合氣，有助于促進燃燒，降低燃油消耗及有害排放。 （ 2） 產品 的先進性 本項目產品采用了以下先進技術： 缸內汽油直接噴射 (GDI):發(fā)動機直接在氣缸里面噴射汽油，通過對噴油時刻及噴油脈寬的精確控制，從而精確控制噴油量；同時 150bar 的噴射壓力使得燃油霧化好，可與空氣均勻混合，促進燃油混合氣完全燃燒。 廢氣渦輪增壓及中 冷系統(tǒng) (TCI):通過增壓，在不增加排量的基礎上，可以大幅度提高發(fā)動機的功率和扭矩。增壓發(fā)動機輸出的最大功率與未裝增壓器的相比，可增加大約 40%甚至更多。同時由于增壓發(fā)動機燃燒的改善，提高了燃油經濟性，同時減少了有害物的排放。 可變氣門正時 (VVT):采用進、排氣雙 VVT 結構，分別控制進排氣相位，優(yōu)化進、排氣，配合燃油直噴系統(tǒng)，穩(wěn)定發(fā)動機工作過程。通過改變氣門正時來有效的利用進排氣的脈動效應，提高充氣效率，從而提高發(fā)動機性能。由于氣門重疊角可變，能夠控制內部 EGR 率，改善油耗、降低排放。 16 2、 工藝路線及技術 特點 新建缸蓋生產線 和裝配線 ， 并對缸體、曲軸等 生產線 進行共線改造，節(jié)省 工藝投資，提高設備利用率。 2.1 工藝特點 生產線廣泛采用加工中心進行柔性加工，這樣既保證了產品的質量，又使生產線具有產品品種調整及產量調整的靈活性，盡量降低生產線的投資； 廣泛采用高速加工技術，如生產線的加工中心多采用高速加工中心； 廣泛采用先進的刀具材料及刀具結構，如聚晶金剛石（ PCD）刀具、立方氮化硼 (CBN)刀具、槍鉆、槍鉸刀具， MAPAL 鉸刀等； 采用氣動、電柱量儀對加工零件進行質量控制； 生產線上的設備采用全封閉結構，從而避 免了冷卻液及切屑的飛濺可能造成的人身傷害，同時設備自帶除塵過濾裝置或除油煙裝置，以改善車間的空氣質量； 為保證整機裝配清潔度、提高裝配質量，對零件采用裝配前清洗工藝； 關鍵部位的螺栓連接采用電動力矩擰緊機，可實現(xiàn)扭矩、轉角、屈服點控制，其余部位的螺栓連接采用定扭矩擰緊扳手； 為確保裝配質量，裝配線上配置一定數(shù)量的檢測設備；發(fā)動機總成 100進行出廠試驗。 2.2 工藝描述 17 （ 1）缸體生產線 缸體中間清洗機采用多工位定位常溫清洗機，高溫熱水加熱；最終清洗機采用多工位定位高溫熱水加熱清洗機，均設置廢液排放裝置。 線上設綜合測量機對缸孔、曲軸孔進行 100%的檢測并對曲軸孔進行分組刻印。 關鍵工序的加工設備配備 SPC 檢測裝置，精鏜缸孔組合機配備主