7月9日,由寰球汽車主辦的“燃”力量汽車動力發(fā)展趨勢高峰論壇在京召開。多位內(nèi)燃機領(lǐng)域權(quán)威專家匯聚一堂,通過解讀汽車動力的新技術(shù),分析汽車動力未來的發(fā)展趨勢。
在《中國制造2025》中,中國將“節(jié)能與新能源汽車”作為重點領(lǐng)域發(fā)展突破。與此同時,“國六”排放標(biāo)準(zhǔn)、“雙積分”政策、4階段燃油限制遍準(zhǔn)等產(chǎn)業(yè)政策即將陸續(xù)實施,上述嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)表明了中國要走節(jié)能減排之路的決心。
在節(jié)能環(huán)保的大背景下,汽車動力如何應(yīng)對排放及燃油消耗的限制?動力產(chǎn)品的功能性和穩(wěn)定性如何提升?如何進一步挖掘混合動力、渦輪增壓、自然吸氣和三缸機發(fā)展的潛力成為了與會專家討論的焦點問題。
天津大學(xué)教授、內(nèi)燃機燃燒學(xué)國家重點實驗室副主任 姚春德從專業(yè)角度出發(fā),對發(fā)動機的發(fā)展現(xiàn)狀和展望進行分析。對于未來發(fā)展趨勢,姚春德指出電氣化、智能化已經(jīng)高度融合進發(fā)動機里面,現(xiàn)在發(fā)動機沒有必要過分追求高功率,因為這會影響其他性能;另外,自主品牌與國際品牌相比還有一些差距,特別是在高壓縮比方面,我國都需要進一步努力。未來在動力系統(tǒng)中,三缸機的發(fā)展將是不可忽視的汽車動力普及代表。
以下是天津大學(xué)教授、內(nèi)燃機燃燒學(xué)國家重點實驗室副主任 姚春德的發(fā)言實錄:
我報告的題目是車用發(fā)動機的發(fā)展現(xiàn)狀和展望,報告的內(nèi)容分為以下三個部分。第一個是汽車發(fā)動機的發(fā)展及其現(xiàn)狀,第二是機、電、液全面融合的發(fā)動機,第三是汽車發(fā)動機未來發(fā)展的展望。為什么要這么說?
我們首先來看一看,內(nèi)燃機在1876年的時候由尼古拉斯奧拓發(fā)明的發(fā)動機,我們要說這是傳統(tǒng)的發(fā)動機那是真正的傳統(tǒng)發(fā)動機,經(jīng)過一百多年的發(fā)展,今天的發(fā)動機已經(jīng)就像一個藝術(shù)品一樣,1885年由卡爾奔馳發(fā)明的汽車到今天我們汽車就像藝術(shù)品一樣,大家都是非常清楚的,我們今天在說內(nèi)燃機要現(xiàn)代化,現(xiàn)在內(nèi)燃機已經(jīng)非?,F(xiàn)代化了,但是我們也很清楚了,我們國家的汽車保有量已經(jīng)有兩億輛,內(nèi)燃機在里面還是占主力的,以去年為例,電動汽車銷售七十多萬輛,占我們的總銷售量不過就是2.6%,大家可以看到一個是93,一個是2.6,誰大誰小這個不用說的。
汽車動力的一個復(fù)合化和能源的多元化,剛剛幾位領(lǐng)導(dǎo)都已經(jīng)把這個情況都說的非常清楚,多元化是未來一個非常重要的方向。
但是我們也要看到,從去年我們的汽車保有量已經(jīng)達到兩個億,消耗汽油大概1.2億噸這樣的水平,我們國家是一個缺油少氣的國家,我們現(xiàn)在石油的對外依存度去年69%,也就是差不多70%,所以節(jié)能現(xiàn)在是硬道理,工信部有規(guī)定到2020年我們的汽車要達到五升油,怎么實現(xiàn)五升油就要靠各種新的技術(shù),這是第一個。
此外就是減排,國六的標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)頒布了,明年2019年的7月1號,在部分重點區(qū)域就要實施國六,那么這些低排放的要求和低油耗的要求都要有一個97%的內(nèi)燃機主要來承擔(dān)。我們來看一看現(xiàn)在發(fā)動機在經(jīng)過一百多年的發(fā)展,都用哪些技術(shù)在這上面得到了體現(xiàn)。
第一我們可以看在結(jié)構(gòu)上來說,可以說用的非常普遍了。無論是正時鏈條、中空氣門、全鋁的缸體已經(jīng)是普遍采用的技術(shù),現(xiàn)在的內(nèi)燃機從結(jié)構(gòu)上面做了相當(dāng)大的改變。
在進排氣管高度融合,把排氣管埋到鋼蓋里面去,進一步實現(xiàn)熱管理,減少在低溫的排放,現(xiàn)在已經(jīng)是非常常用的技術(shù)。另外從它的熱管理這個角度上來講,因為鋼蓋和機體是兩個不同的冷卻部位,冷卻的方式也發(fā)生了很大的變化,從結(jié)構(gòu)上面高壓縮比,剛才提到了馬自達的發(fā)動機高壓縮比在市場上超過了13,高壓縮比給我們帶來的就是低油耗,高壓縮比肯定是低油耗的結(jié)果。NEDC的測試結(jié)果,與一般的進氣管噴射的節(jié)油可以節(jié)15%,還往17%的方向發(fā)展,大概是從結(jié)構(gòu)上面可以看到。
在部件上面剛剛我們師秘書長也介紹了在結(jié)構(gòu)上面的這些技術(shù)上的進步,結(jié)構(gòu)上非常大的就是智能化的管理,現(xiàn)在各種內(nèi)燃機只要是乘用車用的,基本上百分之百都是用可變正時結(jié)構(gòu)。
還有就是增壓技術(shù),現(xiàn)在在我們比較新的小排量的發(fā)動機上面,增壓技術(shù)已經(jīng)得到了非常充分的利用,基本上是百分之七八十的發(fā)動機都是采用增壓技術(shù),不僅僅是一級渦輪增壓,為了提高發(fā)動機的推壁效能,采用兩級增壓。缸內(nèi)直噴技術(shù),這也是目前得到非常廣泛利用,就是去年缸內(nèi)直噴技術(shù)在我們投產(chǎn)的新發(fā)動機里面,大概占到50%以上是缸內(nèi)直噴,缸內(nèi)直噴現(xiàn)在有好多種,媒體朋友比較清楚,今年年初的時候出現(xiàn)了一個事情,就是本田機油往上漲了,為什么本田的機油往上漲了?我們知道缸內(nèi)直噴分為幾種不同的形式,一種是室壁導(dǎo)流型,就是把燃油引進來配合完成整個過程,另外一個是氣流分配,就是中置式的噴油器,本田就是屬于室比導(dǎo)流型,它在冷態(tài)的條件下面如果啟動的油量比較大,就有可能這些汽油就噴到壁面上面去,通過壁面有少量的油會進到機油里面去,現(xiàn)在越來越多的都采用了這種中置式的,比較先進比較新的缸內(nèi)直噴的方式。還有就是為了進一步的節(jié)能,因為內(nèi)燃機熱管理現(xiàn)在已經(jīng)變得非常突出的,就是采用可變機油泵,可變的冷卻水泵和電子節(jié)油器,對發(fā)動機的熱管理進行全面的控制。機油泵我們知道,它一般是跟齒輪聯(lián)合了,發(fā)動機的轉(zhuǎn)速越高機油導(dǎo)致的壓力就越大,到了高復(fù)合的時候不需要那么高的機油壓力,可以把它的壓力給它卸掉一些,也就是說可以減掉一些壓力,一方面是降低消耗,一方面是能量的損失。
還有就是用廢氣再循環(huán),過去它是用來作為一般的排放控制的,但是今天在汽油機里的廢氣再循環(huán),不是單純的排放控制而是用它來節(jié)能。因為我們知道現(xiàn)在的汽油機,當(dāng)一部分的廢氣進來了之后,可以增加進氣的沖量減少泵系的損失,現(xiàn)在這塊已經(jīng)得到了比較大的應(yīng)用,廢氣再循環(huán)1-2的技術(shù),從普通的高壓1+2到低壓1+2,可以降低排溫,冷卻1+2使用能夠進一步的降低它的排放和油耗。
為了進一步的減少發(fā)動機的排放,我們知道現(xiàn)在有一些單純的依靠缸內(nèi)直噴想來完成低排放顯得比較困難,尤其是在高復(fù)合的時候,大量的燃油噴了就可能形成威力,顆粒物也是霧霾的主要構(gòu)成,為了解決這樣的問題采用雙噴射,進氣管噴射和缸內(nèi)直噴同時起作用,有時候在低復(fù)合的時候直接用進氣管噴射結(jié)果問題,雙噴射的系統(tǒng)現(xiàn)在也得到了比較多的關(guān)注,豐田公司和奧迪公司在這方面都有推出他們的新產(chǎn)品,剛才帥教授也介紹了日本豐田采用的雙噴射的系統(tǒng)。
為了實現(xiàn)對發(fā)動機的進一步的減少排量,三缸機現(xiàn)在成為非常受到關(guān)注的,剛才帥教授說了很多關(guān)于三缸機的,說到三缸機其實大家注意到,前幾年長安公司就推出了一款三缸機,比如說小排一升的排量,一升的結(jié)合了增壓對發(fā)動機進行高度的強化,在市場上有一定的反應(yīng),但是根據(jù)目前的研究結(jié)果,過分減少發(fā)動機的排量可能不一定是一個非常好的節(jié)油措施,因為在內(nèi)燃機的行業(yè),特別是內(nèi)燃機的燃燒,我們有一個大體上不是一個特別成文的認識,就是一個黃金排量就是0.5排量,我們注意到現(xiàn)在吉利剛推出來的三缸機還是1.5排量,1.5再加一缸就是兩升排量,就是非常好的高檔車所用的,減一缸可以到普通乘用車的,也可以做一些比較高檔的家用車,選擇這個0.5排量三缸機減少了一套活塞滑的系統(tǒng),從發(fā)動機的制造上來說通用的平臺就建立起來了,因為它和四缸機是一樣的,去掉了一個缸在加工上面會給我們帶來很大的好處,這個三缸機的發(fā)展為今后推出它的混合動力,因為三缸機比四缸機少了一缸就短了很多,短了很多在裝混合動力這樣一個緊湊型的車輛和未來在做,有可能增程式都有可能會發(fā)揮它的作用,所以三缸機是一個特別值得我們關(guān)注的一個新的減少排量來節(jié)油的結(jié)構(gòu)形式。
還有一個在多缸機發(fā)動機里面采用的停缸技術(shù),這個我們國內(nèi)的發(fā)動機里面不太常用,但是對于六缸、八缸的發(fā)動機,這是非常常用的停缸技術(shù)。比方說二三五八之間可以靈活的,可以無縫的進行切換,在氣門停產(chǎn)上面加上一套機構(gòu),液壓的機構(gòu),然后來停掉某幾個缸。
我們未來對發(fā)動機展望,我再談一下我個人的觀點。第一點我非常贊同剛剛帥教授說的,混合動力是一個節(jié)能的利器。第二個就是48伏,這是大家要關(guān)注的,48V可能在現(xiàn)有的發(fā)動機上面增加一套電池的機構(gòu),能夠滿足現(xiàn)在越來越多對電器的要求,內(nèi)燃機電器化的要求,滿足電力上面的需求,而且發(fā)動機不要做很多的改動。
第三個就是模塊化,平臺化模塊化,我們剛剛說到的三缸機實際上就是模塊化的選擇,三缸到四缸是一樣,這樣可以為發(fā)動機的進一步提高它的動力性和經(jīng)濟性改變都提供了很好的可能。
接下來,就說一下對乘用車技術(shù)特點的歸納。第一點電氣化、智能化已經(jīng)高度融合進發(fā)動機里面,前一段時間追求升功率超過一百甚至更高,但是現(xiàn)在看來其實沒有那個必要,過分高的升功率有可能會影響發(fā)動機其他的性能,所以現(xiàn)在這個回歸比較理性,轉(zhuǎn)向高可靠性和高的NVH。新技術(shù)、新材料、新結(jié)構(gòu)、新工藝的四新,在內(nèi)燃機里面得到了非常充分的體現(xiàn)。減摩技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。
對于我們自主品牌和國際品牌先進水平,我們認為我們還是有很大的差距。雙噴射在這方面我們還是跟它有很大差距的。第二個就是高壓縮比發(fā)動機我們在認識特別是基礎(chǔ)理論研究方面我們還是有差距的。多技術(shù)綜合能力的利用,還有平臺化的建設(shè),我們都還需要進一步的努力。
總得來說,希望大家能夠抓住汽車工業(yè)在我們國家徹底增長的重要機遇,加強汽車有關(guān)基礎(chǔ)研究和提高技術(shù)水平。要立足我國的資源稟賦,開發(fā)滿足市場化需要的車型。第三就是開發(fā)低碳燃料的汽車,實現(xiàn)能源多元化,打贏我們的藍天保衛(wèi)戰(zhàn)!