姚春德:三缸机将是中国汽车动力普及新的技术代表

来源:网上车市| 2018-12-29 10:27:35| 作者:刘学

  在《中国制造2025》中,中国将“节能与新能源汽车”作为重点领域发展突破。与此同时,“国六”排放标准、“双积分”政策、4阶段燃油限制遍准等产业政策即将陆续实施,上述严格的标准表明了中国要走节能减排之路的决心。

  在节能环保的大背景下,汽车动力如何应对排放及燃油消耗的限制?动力产品的功能性和稳定性如何提升?如何进一步挖掘混合动力、涡轮增压、自然吸气和三缸机发展的潜力成为了与会专家讨论的焦点问题。

  天津大学教授、内燃机燃烧学国家重点实验室副主任 姚春德从专业角度出发,对发动机的发展现状和展望进行分析。对于未来发展趋势,姚春德指出电气化、智能化已经高度融合进发动机里面,现在发动机没有必要过分追求高功率,因为这会影响其他性能;另外,自主品牌与国际品牌相比还有一些差距,特别是在高压缩比方面,我国都需要进一步努力。未来在动力系统中,三缸机的发展将是不可忽视的汽车动力普及代表。

  以下是天津大学教授、内燃机燃烧学国家重点实验室副主任姚春德的发言实录:

  我报告的题目是车用发动机的发展现状和展望,报告的内容分为以下三个部分。第一个是汽车发动机的发展及其现状,第二是机、电、液全面融合的发动机,第三是汽车发动机未来发展的展望。为什么要这么说?

  我们首先来看一看,内燃机在1876年的时候由尼古拉斯奥拓发明的发动机,我们要说这是传统的发动机那是真正的传统发动机,经过一百多年的发展,今天的发动机已经就像一个艺术品一样,1885年由卡尔奔驰发明的汽车到今天我们汽车就像艺术品一样,大家都是非常清楚的,我们今天在说内燃机要现代化,现在内燃机已经非常现代化了,但是我们也很清楚了,  我们国家的汽车保有量已经有两亿辆,内燃机在里面还是占主力的,以去年为例,电动汽车销售七十多万辆,占我们的总销售量不过就是2.6%,大家可以看到一个是93,一个是2.6,谁大谁小这个不用说的。

  汽车动力的一个复合化和能源的多元化,刚刚几位领导都已经把这个情况都说的非常清楚,多元化是未来一个非常重要的方向。

  但是我们也要看到,从去年我们的汽车保有量已经达到两个亿,消耗汽油大概1.2亿吨这样的水平,我们国家是一个缺油少气的国家,我们现在石油的对外依存度去年69%,也就是差不多70%,  所以节能现在是硬道理,工信部有规定到2020年我们的汽车要达到五升油,怎么实现五升油就要靠各种新的技术,这是第一个。

  此外就是减排,国六的标准已经颁布了,明年2019年的7月1号,在部分重点区域就要实施国六,那么这些低排放的要求和低油耗的要求都要有一个97%的内燃机主要来承担。我们来看一看现在发动机在经过一百多年的发展,都用哪些技术在这上面得到了体现。

  第一我们可以看在结构上来说,可以说用的非常普遍了。无论是正时链条、中空气门、全铝的缸体已经是普遍采用的技术,现在的内燃机从结构上面做了相当大的改变。

  在进排气管高度融合,把排气管埋到钢盖里面去,进一步实现热管理,减少在低温的排放,现在已经是非常常用的技术。另外从它的热管理这个角度上来讲,因为钢盖和机体是两个不同的冷却部位,冷却的方式也发生了很大的变化,从结构上面高压缩比,刚才提到了马自达的发动机高压缩比在市场上超过了13,高压缩比给我们带来的就是低油耗,高压缩比肯定是低油耗的结果。NEDC的测试结果,与一般的进气管喷射的节油可以节15%,还往17%的方向发展,大概是从结构上面可以看到。

  在部件上面刚刚我们师秘书长也介绍了在结构上面的这些技术上的进步,结构上非常大的就是智能化的管理,现在各种内燃机只要是乘用车用的,基本上百分之百都是用可变正时结构。

  还有就是增压技术,现在在我们比较新的小排量的发动机上面,增压技术已经得到了非常充分的利用,基本上是百分之七八十的发动机都是采用增压技术,不仅仅是一级涡轮增压,为了提高发动机的推壁效能,采用两级增压。缸内直喷技术,这也是目前得到非常广泛利用,就是去年缸内直喷技术在我们投产的新发动机里面,大概占到50%以上是缸内直喷,缸内直喷现在有好多种,媒体朋友比较清楚,今年年初的时候出现了一个事情,就是本田机油往上涨了,为什么本田的机油往上涨了?我们知道缸内直喷分为几种不同的形式,一种是室壁导流型,就是把燃油引进来配合完成整个过程,另外一个是气流分配,就是中置式的喷油器,本田就是属于室比导流型,它在冷态的条件下面如果启动的油量比较大,就有可能这些汽油就喷到壁面上面去,通过壁面有少量的油会进到机油里面去,现在越来越多的都采用了这种中置式的,比较先进比较新的缸内直喷的方式。还有就是为了进一步的节能,因为内燃机热管理现在已经变得非常突出的,就是采用可变机油泵,可变的冷却水泵和电子节油器,对发动机的热管理进行全面的控制。机油泵我们知道,它一般是跟齿轮联合了,发动机的转速越高机油导致的压力就越大,到了高复合的时候不需要那么高的机油压力,可以把它的压力给它卸掉一些,也就是说可以减掉一些压力,一方面是降低消耗,一方面是能量的损失。

  还有就是用废气再循环,过去它是用来作为一般的排放控制的,但是今天在汽油机里的废气再循环,不是单纯的排放控制而是用它来节能。因为我们知道现在的汽油机,当一部分的废气进来了之后,可以增加进气的冲量减少泵系的损失,现在这块已经得到了比较大的应用,废气再循环1-2的技术,从普通的高压1+2到低压1+2,可以降低排温,冷却1+2使用能够进一步的降低它的排放和油耗。

  为了进一步的减少发动机的排放,我们知道现在有一些单纯的依靠缸内直喷想来完成低排放显得比较困难,尤其是在高复合的时候,大量的燃油喷了就可能形成威力,颗粒物也是雾霾的主要构成,为了解决这样的问题采用双喷射,进气管喷射和缸内直喷同时起作用,有时候在低复合的时候直接用进气管喷射结果问题,双喷射的系统现在也得到了比较多的关注,丰田公司和奥迪公司在这方面都有推出他们的新产品,刚才帅教授也介绍了日本丰田采用的双喷射的系统。

  为了实现对发动机的进一步的减少排量,三缸机现在成为非常受到关注的,刚才帅教授说了很多关于三缸机的,说到三缸机其实大家注意到,前几年长安公司就推出了一款三缸机,比如说小排一升的排量,一升的结合了增压对发动机进行高度的强化,在市场上有一定的反应,但是根据目前的研究结果,过分减少发动机的排量可能不一定是一个非常好的节油措施,因为在内燃机的行业,特别是内燃机的燃烧,我们有一个大体上不是一个特别成文的认识,就是一个黄金排量就是0.5排量,我们注意到现在吉利刚推出来的三缸机还是1.5排量,1.5再加一缸就是两升排量,就是非常好的高档车所用的,减一缸可以到普通乘用车的,也可以做一些比较高档的家用车,选择这个0.5排量三缸机减少了一套活塞滑的系统,从发动机的制造上来说通用的平台就建立起来了,因为它和四缸机是一样的,去掉了一个缸在加工上面会给我们带来很大的好处  ,这个三缸机的发展为今后推出它的混合动力,因为三缸机比四缸机少了一缸就短了很多,短了很多在装混合动力这样一个紧凑型的车辆和未来在做,有可能增程式都有可能会发挥它的作用,所以三缸机是一个特别值得我们关注的一个新的减少排量来节油的结构形式。

  还有一个在多缸机发动机里面采用的停缸技术,这个我们国内的发动机里面不太常用,但是对于六缸、八缸的发动机,这是非常常用的停缸技术。比方说二三五八之间可以灵活的,可以无缝的进行切换,在气门停产上面加上一套机构,液压的机构,然后来停掉某几个缸。

  我们未来对发动机展望,我再谈一下我个人的观点。第一点我非常赞同刚刚帅教授说的,  混合动力是一个节能的利器。第二个就是48伏,这是大家要关注的,48V可能在现有的发动机上面增加一套电池的机构,能够满足现在越来越多对电器的要求,内燃机电器化的要求,满足电力上面的需求,而且发动机不要做很多的改动。

  第三个就是模块化,平台化模块化,我们刚刚说到的三缸机实际上就是模块化的选择,三缸到四缸是一样,这样可以为发动机的进一步提高它的动力性和经济性改变都提供了很好的可能。

  接下来,就说一下对乘用车技术特点的归纳。第一点电气化、智能化已经高度融合进发动机里面,前一段时间追求升功率超过一百甚至更高,但是现在看来其实没有那个必要,过分高的升功率有可能会影响发动机其他的性能,所以现在这个回归比较理性,转向高可靠性和高的NVH。新技术、新材料、新结构、新工艺的四新,在内燃机里面得到了非常充分的体现。减摩技术得到了广泛的应用。

  对于我们自主品牌和国际品牌先进水平,我们认为我们还是有很大的差距。双喷射在这方面我们还是跟它有很大差距的。第二个就是高压缩比发动机我们在认识特别是基础理论研究方面我们还是有差距的。多技术综合能力的利用,还有平台化的建设,我们都还需要进一步的努力。

  总得来说,希望大家能够抓住汽车工业在我们国家彻底增长的重要机遇,加强汽车有关基础研究和提高技术水平。要立足我国的资源禀赋,开发满足市场化需要的车型。第三就是开发低碳燃料的汽车,实现能源多元化,打赢我们的蓝天保卫战!

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