动力总成节能减排的“最佳方案”探讨

访长安汽车工程研究院副院长詹樟松博士

作者:龚淑娟 发布时间:2011-07-05
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未来的动力总成发展的主要技术特征是电气化,多元化和系统化,但我们也必须清醒地意识到,近期内,传统的汽,柴油发动机仍然是汽车的主要动力源,持续优化传统动力的节油潜力仍然非常巨大,且性价比很高,是当前汽车工业节能减排最立竿见影的途径.

未来的动力总成发展的主要技术特征是电气化、多元化和系统化,但我们也必须清醒地意识到,近期内,传统的汽、柴油发动机仍然是汽车的主要动力源,持续优化传统动力的节油潜力仍然非常巨大,且性价比很高,是当前汽车工业节能减排最立竿见影的途径。

AI:您在2010年12月“国际汽车技术年会”上的精彩演讲中提到,电气化、多元化、系统化是未来动力总成技术的重要特征,但是近期,持续优化传统动力的节油潜力仍然非常巨大,且性价比很高,是当前汽车工业节能减排最立竿见影的途径。那么相比较而言,传统动力的“节油潜力”和“性价比优势”在数据上如何体现?

詹樟松博士:未来的动力总成发展是以电气化、多元化和系统化为主要技术特征的,但我们也必须清醒地意识到,近期内,传统的汽、柴油发动机仍然是汽车的主要动力源,包括中度混合动力、重度混合动力及增程式电动汽车等节能及新能源汽车,也是以传统动力作为辅助动力源。

从总体上来讲,简单做个推算和比较,90%的汽车实现节油20%,与10%的其他汽车实现节油40%,前者节油潜力及显著效果可见一斑,而前者正是通过传统动力节能实现的。

另外,从实际产业推广的角度来讲,传统汽车动力的节能技术比较成熟,可以迅速应用在市场上实现节油,体现出实际效果,每节油1%所增加的技术成本大约在200~400 元,而对于部分尚未大规模产业化的节能、新能源汽车及其动力系统,由于系统性的原因,虽然具有更高地节油潜力,但同时伴随了较高地技术成本,每节油1%增加成本1000~1500元,目前主要通过政府的政策引导推动产业化工作。


图1 ICCS发动机

AI:汽油机方面,国内外主流汽车厂商所走的动力总成节能减排技术路线中,值得重点关注的有哪几个?分别有何优劣势?

詹樟松博士:汽油机动力总成节能减排技术路线中,值得关注的有以下几个方面:首先是大众的“蓝驱技术(blue motion)”,就是“直喷+增压+DSG变速器”,福特、通用、宝马等技术路线与其基本一致,只是在动力总成的品牌宣传上略有差异;此外还有近期马自达发布的“SKY-G技术”,也达到了很好的节能效果,SKY-G技术采用了“直喷+高压缩比+长排气系统”技术路线;还有菲亚特发布的“MultiAir”技术路线,即通过应用电子气门控制技术,实现气门升程的全可变控制,降低进气过程中的节流损失,提高燃油经济性;最后就是以丰田、本田为代表的汽油混合动力技术路线。

“增压直喷小型化”的技术路线已被欧美及我国大部分企业认同,并先后推出产品,但由于受到我国国内油品的限制,目前他们在中国都只推出了“均质直喷+增压”的小型化技术,相对传统的气道喷射汽油机,“均质直喷+增压”可达到节油15%~20%的效果,但相对海外应用的“分层直喷+增压”汽油机增压直喷版本,仍有较大节油空间待挖掘。

马自达的SKY-G技术相对来说有较好的成本优势,但由于采用了稀燃直喷技术,引入到中国国内后,考虑到燃油适应性,其节能效果仍需要市场的进一步验证。

菲亚特所采用的全可变气门控制技术也可以进一步与直喷、稀燃等技术组合开发应用,以达到更好的节能效果。

AI:从您对以上这些方案的分析和比较,结合我国的实际国情和汽车产业发展状况,对于汽油机,综合来看,您认为目前我国国内动力总成节能减排的“最佳方案”是什么?GDI+TC方案?还是其他方案?为什么?

詹樟松博士:综合考虑我国的国家政策、产品成本、技术成熟度及中国发动机零部件的产业现状,在中国发展“GDI+TC”的确是一个不错的技术路线,但是必须强调的是,当前国内仍然是以开发“均质直喷+增压技术”为特征的汽油发动机为主,可以实现相对传统动力节油15%~20%的效果,如果考虑到集成应用,如可变排量机油泵、电子节温器、低摩擦技术及生产工艺提升等,传统动力节油潜力可达到30%以上,所产生的技术成本增加也是有限的,能够被消费者所接受。

AI:作为中国车企一级梯队,长安汽车的动力总成战略和技术路线是怎样的?目前在发动机和变速器方面取得了哪些成果?

詹樟松博士:谈到长安汽车的动力总成战略和技术路线,我们首先是通过不断的集成创新,将可变技术、汽油缸内直喷以及增压等新技术组合应用到我们的动力总成产品上,形成可以拓展的技术平台和零部件通用化平台,然后通过长安英国动力总成研发分中心,不断开展汽油缸内直喷稀薄燃烧、HCCI/CAI燃烧、Atkinson循环发动机等先进技术研发,进行长安动力总成技术的原始创新,建立长安动力总成产品和技术的“DNA”。

目前,长安汽车已经完成了1.0 L、1.5 L和2.0 L三个先进的基础汽油机平台研发,将GDI、VVT、TC及大量低摩擦技术进行产品应用,所开发产品功率范围覆盖30~170 kW,扭矩范围覆盖60~350 Nm。


图2 长安汽车自主研发不断加速

与此同时,在先进变速器方面,长安汽车将会开发和应用高效率多挡手动变速器、多挡AT、AMT和DCT等。

从具体实效上来说,通过先进的发动机和变速器开发及应用,并把我们的先进动力总成集成到我们的整车中,总体上将会带来20%~30%的节油效果,提升整车性能。

AI:ICCS智能复合燃烧直喷发动机可谓挑战汽油机油耗极限的一个重大突破,能否详细介绍一下特性及其技术亮点?

詹樟松博士:ICCS智能复合燃烧直喷发动机是长安汽车自主研发的又一力作。该发动机在长安汽车2.0 L自然吸气发动机产品的基础上,高度集成了DVVT、VVL、气液复相直喷、内部和外部EGR技术、滚子摇臂、低摩擦活塞和附件优化技术以及稀薄燃烧后处理技术,并利用这些先进技术的耦合,将当今的汽油机先进燃烧技术,如分层稀薄燃烧、CAI燃烧、EGR稀释燃烧和汽油的传统当量比燃烧技术,成功集成创新应用到该发动机上,并针对发动机在万有特性不同区域的运行特点,有针对性地实施不同的燃烧模式,有效地提升了发动机的热效率和功率扭矩输出,降低了发动机的各种排放物水平,使得该发动机真正成为了一款低油耗、低排放和高动力性能的先进绿色发动机。

通过各种新技术的集成创新,搭载该发动机的整车油耗相对基础技术状态降低20%以上,整车百公里加速时间相对基础车缩短近10%,整车排放也远远低于国Ⅳ排放标准。

ICCS发动机的成功研发,进一步加速了长安汽车在自主发动机创新领域的进程。

从传统汽车节能规划来看,长安汽车制定了“三个阶段”的发展蓝图:在现阶段的基础上,到2012年,产品平均油耗将低15%;到2015年,再降低20%;到2019年,再降低30%!

AI:长安汽车面向未来的动力总成研发主要聚焦于哪些技术?

詹樟松博士:长安汽车面向未来的动力总成研发将聚焦于动力总成效率的进一步提升,并不断提高车辆系统匹配集成技术,形成长安汽车的多元化动力总成系统组合策略。如提高燃油经济性的稀薄燃技术、稀释燃烧技术、可变压缩比技术、超级爆震控制技术以及全可变气门控制技术等发动机先进技术,还有长安汽车的特色节能汽车——中度混合动力专用发动机的持续开发、混合动力汽车和纯电动汽车的开发等。

长安动力总成将通过一系列先进技术组合应用研究开发,在传统和新能源两方面都会探索出更高效、更环保、性价比更高的动力总成技术和产品。

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