汽车传统技术还有多少可挖掘的空间

中国青年报 综合报道

  当PM2.5和雾霾像吃饭、睡觉一样,成为人们生活中每天关注和讨论的话题时,无论汽车尾气排放对于大气污染的贡献度是22%(北京环保局的数据),还是区区4%(中科院大气物理研究所的数据),如何生产更节能、更环保的汽车,都是汽车行业无法回避的大课题。

  节能环保汽车大体可分为四个层面:一是零污染的氢燃料电池车和纯电动汽车,其中,纯电动汽车已经开始在公交和一些市政车辆上进行试运营,包括比亚迪、荣威E50、宝马i系列和特斯拉等电动车也已经正式向公众销售。然而,电动车的普及还需要漫长的过程;而氢燃料电池车由于成本太高,至今离市场化还比较遥远;第二个层面是插电式、增程式和混合动力车,这几种动力组合技术都能有效降低油耗,减少排放,技术也比较成熟,被认为是未来几年汽车发展的主流方向;第三个层面是以涡轮增压为代表的发动机小排量化,目前已经成为多数车企的”标配”,也是最主流的;第四个层面是传统动力的改进和挖掘,比如本田的”地球梦科技”、马自达的”创驰蓝天技术”等等。

  传统技术还没有挖掘的必要

  与炒得轰轰烈烈的纯电动、插电式混合动力和涡轮增压相比,传统技术似乎已经到了穷途末路,处于被抛弃的边缘。那么,既然有了更先进的技术,传统技术还有没有进一步挖掘潜能的必要?

  从目前的技术水平来看,纯电动车和插电式混合动力车在短期内还没有普及的可能性。本田技研株式会社社长伊东孝绅认为,只有在电池技术有了质的提高,电池续航里程得到飞跃式的发展之后,电动车才可能普及。在10年甚至20年之内,电动车普及是很困难的。他认为,电动车目前很难达到传统燃油车加油一次行驶500公里的能力。在这种情况下,如何提高燃油的经济性才是更重要的任务。另外,混合动力的发展也应该考虑消费者所能接受的价格和性能。

  奇瑞汽车董事长尹同跃也认为,20年以内无法实现新能源车的大规模量产。持同样观点的还有车企领导和业内专家。清华大学汽车产业技术战略研究院院长赵福全认为,尽管我国新能源汽车产业发展成果显著,但大规模推向市场还需要一个漫长的过程,”至少15年之后才能看到电动车占有10%的市场份额”。

  北京大学国家发展研究院副院长姚洋表示,目前,一辆纯电动车价格几乎是同级别传统汽车价格的2~3倍,即便是混合动力汽车,价格也要比传统汽车高不少,电池成本太高是电动车发展的一大瓶颈,消费者是不是愿意掏钱去买,是很大一个问题。再一个是电池的安全隐患,这也是一个需要考虑的问题。

  电动车还没有普及的可能性,混合动力因为价格问题也很难被广泛接受,但涡轮增压作为现阶段被普遍认可的发动机技术,大众、通用、福特、PSA、现代和国内自主品牌汽车等,纷纷采取涡轮增压技术,在降低油耗的同时,提升发动机功率,从而达到节能减排的效果。那么,这是否意味着涡轮增压可以完全取代传统自然吸气的发动机技术呢?

  所谓”涡轮增压”,其实就是通过压缩空气来增加发动机的进气量,从而提高发动机的功率和扭矩,让车更有劲。因此,涡轮增压的优点很明显,那就是”小马拉大车”,通过更小的发动机排量,带动尺寸更大的汽车,提高燃油经济性的同时降低尾气排放。但同时,涡轮增压也有一些缺点,其中最明显的就是”滞后响应”,由于叶轮的惯性作用对油门变化反应迟缓,即使经过改良后的反应时间也要1.7秒,使发动机延迟增加或减少输出功率,也就是人们经常说的”顿挫感”比较强;其次,相比普通自然吸气车型,涡轮增压发动机的保养费用较高;另外,由于涡轮增压方式会给发动机带来更高的燃烧温度,所以在理论上,涡轮增压发动机的寿命不如自然吸气发动机长久,可靠性也不如自然吸气发动机。

  正是涡轮增压发动机的缺点,给了自然吸气发动机改进和发展的机会,同时,两种技术的并存和竞争,也让发动机发展路径更加多元化。上海交通大学汽车工程研究院院长许敏认为:”涡轮增压发动机技术与传统自然吸气发动机技术在现阶段并不存在孰优孰劣的问题。长远来看,涡轮增压技术比较有前景,但其成本、可靠性和耐久性到底如何仍值得观察。两者谁更具有燃油经济性的命题也有待商榷。另外,涡轮增压虽然已经成为一种潮流,但这并不意味着自然内燃机没有了提升空间,换而言之,即使不通过外加设备,自然吸气技术的上升空间依然十分巨大。”

  传统技术抗衡涡轮增压秘诀何在

  事实上,至今坚持在自然吸气道路上”一条道走到黑”的企业主要是日系品牌,无论是丰田、本田、日产还是马自达,都始终坚持在自然吸气发动机上下功夫,无论是本田推出的”地球梦技术”,还是马自达的”创驰蓝天”技术,都将自然吸气技术发挥到了极致。

  2013年6月,本田在中国发布了兼顾驾驶乐趣和环保性能的新一代动力总成技术————”EarthDreamsTechnology(地球梦科技)”,其中包括拥有世界顶级输出功率和燃油经济性的多款新型汽油发动机,新开发的具有畅爽动感的小型车CVT和中型车CVT变速器系列,适合紧凑型车的单电机混合动力系统和适合中型车的双电机混合动力系统。其中,融合了直喷、CVT、i-VTEC、VTC等前瞻技术于一体的发动机在业界可谓首创。

  目前,第九代雅阁所采用的新开发的2.4L汽油发动机采用Honda独创的VTEC VTC技术与全新缸内直喷系统,在大幅度提高燃油效率的同时,通过降低摩擦,使燃油经济性提高13%,最大扭矩提高8%,从而将驾驶乐趣和燃油经济性更好的融合,提高发动机、变速器等内燃机技术的效率,并提升电机等电动化技术。

  广汽本田执行副总经理郁俊认为,”低油耗、高效率”是现在汽车的发展趋势,德系、美系车相继推出了各自的涡轮增压车型。并不是说涡轮增压不好,只是相对自然吸气发动机的可靠性、动力输出平顺以及后期维护便捷等,自然吸气发动机有属于自己的明显优势。而本田独创的i-VTEC技术和直喷系统的使用能在小幅提高发动机动力输出的同时,降低油耗和排放。

  与”地球梦科技”一样,马自达的”创驰蓝天”技术虽然听起来只是对内燃机的传统改良,但实际上技术难度并不亚于涡轮增压技术。传统内燃机燃效不高,有三个制约因素:压缩比不高、稀薄燃烧度不高、泵损耗较大。大众的TSI着眼于降低泵损耗,马自达则着眼于提高压缩比,这是两家技术上的区别。

  马自达在不添加增压装置的前提下,把内燃机的压缩比提高到13∶1甚至14∶1,而一般涡轮增压的压缩比也就是11∶1左右。换言之,现阶段发动机将汽油转换为动能的效率仅为30%,也就是有70%的动力会白白损失掉。马自达认为,如果将这70%的动力进一步优化,使其转换为有效的动能,发动机就会有更出色的表现。这70%的消耗主要包括:泵损耗、机械阻力、冷却损失和不充分燃烧。”创驰蓝天”技术正是从这几方面进行优化,从而让发动机的效率达到最佳。

  虽然大众已经宣布,未来几年内,可能会完全放弃自然吸气技术,所有车型均采用涡轮增压技术。但这并不意味着自然吸气技术已经穷途末路,随着科技的进步,传统自然吸气内燃机仍有很大的发展空间。

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