汽車(chē)傳統(tǒng)技術(shù)還有多少可挖掘的空間
當(dāng)PM2.5和霧霾像吃飯、睡覺(jué)一樣,成為人們生活中每天關(guān)注和討論的話題時(shí),無(wú)論汽車(chē)尾氣排放對(duì)于大氣污染的貢獻(xiàn)度是22%(北京環(huán)保局的數(shù)據(jù)),還是區(qū)區(qū)4%(中科院大氣物理研究所的數(shù)據(jù)),如何生產(chǎn)更節(jié)能、更環(huán)保的汽車(chē),都是汽車(chē)行業(yè)無(wú)法回避的大課題。
節(jié)能環(huán)保汽車(chē)大體可分為四個(gè)層面:一是零污染的氫燃料電池車(chē)和純電動(dòng)汽車(chē),其中,純電動(dòng)汽車(chē)已經(jīng)開(kāi)始在公交和一些市政車(chē)輛上進(jìn)行試運(yùn)營(yíng),包括比亞迪、榮威E50、寶馬i系列和特斯拉等電動(dòng)車(chē)也已經(jīng)正式向公眾銷(xiāo)售。然而,電動(dòng)車(chē)的普及還需要漫長(zhǎng)的過(guò)程;而氫燃料電池車(chē)由于成本太高,至今離市場(chǎng)化還比較遙遠(yuǎn);第二個(gè)層面是插電式、增程式和混合動(dòng)力車(chē),這幾種動(dòng)力組合技術(shù)都能有效降低油耗,減少排放,技術(shù)也比較成熟,被認(rèn)為是未來(lái)幾年汽車(chē)發(fā)展的主流方向;第三個(gè)層面是以渦輪增壓為代表的發(fā)動(dòng)機(jī)小排量化,目前已經(jīng)成為多數(shù)車(chē)企的”標(biāo)配”,也是最主流的;第四個(gè)層面是傳統(tǒng)動(dòng)力的改進(jìn)和挖掘,比如本田的”地球夢(mèng)科技”、馬自達(dá)的”創(chuàng)馳藍(lán)天技術(shù)”等等。
傳統(tǒng)技術(shù)還沒(méi)有挖掘的必要
與炒得轟轟烈烈的純電動(dòng)、插電式混合動(dòng)力和渦輪增壓相比,傳統(tǒng)技術(shù)似乎已經(jīng)到了窮途末路,處于被拋棄的邊緣。那么,既然有了更先進(jìn)的技術(shù),傳統(tǒng)技術(shù)還有沒(méi)有進(jìn)一步挖掘潛能的必要?
從目前的技術(shù)水平來(lái)看,純電動(dòng)車(chē)和插電式混合動(dòng)力車(chē)在短期內(nèi)還沒(méi)有普及的可能性。本田技研株式會(huì)社社長(zhǎng)伊東孝紳認(rèn)為,只有在電池技術(shù)有了質(zhì)的提高,電池續(xù)航里程得到飛躍式的發(fā)展之后,電動(dòng)車(chē)才可能普及。在10年甚至20年之內(nèi),電動(dòng)車(chē)普及是很困難的。他認(rèn)為,電動(dòng)車(chē)目前很難達(dá)到傳統(tǒng)燃油車(chē)加油一次行駛500公里的能力。在這種情況下,如何提高燃油的經(jīng)濟(jì)性才是更重要的任務(wù)。另外,混合動(dòng)力的發(fā)展也應(yīng)該考慮消費(fèi)者所能接受的價(jià)格和性能。
奇瑞汽車(chē)董事長(zhǎng)尹同躍也認(rèn)為,20年以內(nèi)無(wú)法實(shí)現(xiàn)新能源車(chē)的大規(guī)模量產(chǎn)。持同樣觀點(diǎn)的還有車(chē)企領(lǐng)導(dǎo)和業(yè)內(nèi)專(zhuān)家。清華大學(xué)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)技術(shù)戰(zhàn)略研究院院長(zhǎng)趙福全認(rèn)為,盡管我國(guó)新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展成果顯著,但大規(guī)模推向市場(chǎng)還需要一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程,”至少15年之后才能看到電動(dòng)車(chē)占有10%的市場(chǎng)份額”。
北京大學(xué)國(guó)家發(fā)展研究院副院長(zhǎng)姚洋表示,目前,一輛純電動(dòng)車(chē)價(jià)格幾乎是同級(jí)別傳統(tǒng)汽車(chē)價(jià)格的2~3倍,即便是混合動(dòng)力汽車(chē),價(jià)格也要比傳統(tǒng)汽車(chē)高不少,電池成本太高是電動(dòng)車(chē)發(fā)展的一大瓶頸,消費(fèi)者是不是愿意掏錢(qián)去買(mǎi),是很大一個(gè)問(wèn)題。再一個(gè)是電池的安全隱患,這也是一個(gè)需要考慮的問(wèn)題。
電動(dòng)車(chē)還沒(méi)有普及的可能性,混合動(dòng)力因?yàn)閮r(jià)格問(wèn)題也很難被廣泛接受,但渦輪增壓作為現(xiàn)階段被普遍認(rèn)可的發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù),大眾、通用、福特、PSA、現(xiàn)代和國(guó)內(nèi)自主品牌汽車(chē)等,紛紛采取渦輪增壓技術(shù),在降低油耗的同時(shí),提升發(fā)動(dòng)機(jī)功率,從而達(dá)到節(jié)能減排的效果。那么,這是否意味著渦輪增壓可以完全取代傳統(tǒng)自然吸氣的發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)呢?
所謂”渦輪增壓”,其實(shí)就是通過(guò)壓縮空氣來(lái)增加發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣量,從而提高發(fā)動(dòng)機(jī)的功率和扭矩,讓車(chē)更有勁。因此,渦輪增壓的優(yōu)點(diǎn)很明顯,那就是”小馬拉大車(chē)”,通過(guò)更小的發(fā)動(dòng)機(jī)排量,帶動(dòng)尺寸更大的汽車(chē),提高燃油經(jīng)濟(jì)性的同時(shí)降低尾氣排放。但同時(shí),渦輪增壓也有一些缺點(diǎn),其中最明顯的就是”滯后響應(yīng)”,由于葉輪的慣性作用對(duì)油門(mén)變化反應(yīng)遲緩,即使經(jīng)過(guò)改良后的反應(yīng)時(shí)間也要1.7秒,使發(fā)動(dòng)機(jī)延遲增加或減少輸出功率,也就是人們經(jīng)常說(shuō)的”頓挫感”比較強(qiáng);其次,相比普通自然吸氣車(chē)型,渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的保養(yǎng)費(fèi)用較高;另外,由于渦輪增壓方式會(huì)給發(fā)動(dòng)機(jī)帶來(lái)更高的燃燒溫度,所以在理論上,渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的壽命不如自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)久,可靠性也不如自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)。
正是渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的缺點(diǎn),給了自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)改進(jìn)和發(fā)展的機(jī)會(huì),同時(shí),兩種技術(shù)的并存和競(jìng)爭(zhēng),也讓發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展路徑更加多元化。上海交通大學(xué)汽車(chē)工程研究院院長(zhǎng)許敏認(rèn)為:”渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)與傳統(tǒng)自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)在現(xiàn)階段并不存在孰優(yōu)孰劣的問(wèn)題。長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看,渦輪增壓技術(shù)比較有前景,但其成本、可靠性和耐久性到底如何仍值得觀察。兩者誰(shuí)更具有燃油經(jīng)濟(jì)性的命題也有待商榷。另外,渦輪增壓雖然已經(jīng)成為一種潮流,但這并不意味著自然內(nèi)燃機(jī)沒(méi)有了提升空間,換而言之,即使不通過(guò)外加設(shè)備,自然吸氣技術(shù)的上升空間依然十分巨大?!?/p>
傳統(tǒng)技術(shù)抗衡渦輪增壓秘訣何在
事實(shí)上,至今堅(jiān)持在自然吸氣道路上”一條道走到黑”的企業(yè)主要是日系品牌,無(wú)論是豐田、本田、日產(chǎn)還是馬自達(dá),都始終堅(jiān)持在自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)上下功夫,無(wú)論是本田推出的”地球夢(mèng)技術(shù)”,還是馬自達(dá)的”創(chuàng)馳藍(lán)天”技術(shù),都將自然吸氣技術(shù)發(fā)揮到了極致。
2013年6月,本田在中國(guó)發(fā)布了兼顧駕駛樂(lè)趣和環(huán)保性能的新一代動(dòng)力總成技術(shù)————”EarthDreamsTechnology(地球夢(mèng)科技)”,其中包括擁有世界頂級(jí)輸出功率和燃油經(jīng)濟(jì)性的多款新型汽油發(fā)動(dòng)機(jī),新開(kāi)發(fā)的具有暢爽動(dòng)感的小型車(chē)CVT和中型車(chē)CVT變速器系列,適合緊湊型車(chē)的單電機(jī)混合動(dòng)力系統(tǒng)和適合中型車(chē)的雙電機(jī)混合動(dòng)力系統(tǒng)。其中,融合了直噴、CVT、i-VTEC、VTC等前瞻技術(shù)于一體的發(fā)動(dòng)機(jī)在業(yè)界可謂首創(chuàng)。
目前,第九代雅閣所采用的新開(kāi)發(fā)的2.4L汽油發(fā)動(dòng)機(jī)采用Honda獨(dú)創(chuàng)的VTEC VTC技術(shù)與全新缸內(nèi)直噴系統(tǒng),在大幅度提高燃油效率的同時(shí),通過(guò)降低摩擦,使燃油經(jīng)濟(jì)性提高13%,最大扭矩提高8%,從而將駕駛樂(lè)趣和燃油經(jīng)濟(jì)性更好的融合,提高發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器等內(nèi)燃機(jī)技術(shù)的效率,并提升電機(jī)等電動(dòng)化技術(shù)。
廣汽本田執(zhí)行副總經(jīng)理郁俊認(rèn)為,”低油耗、高效率”是現(xiàn)在汽車(chē)的發(fā)展趨勢(shì),德系、美系車(chē)相繼推出了各自的渦輪增壓車(chē)型。并不是說(shuō)渦輪增壓不好,只是相對(duì)自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性、動(dòng)力輸出平順以及后期維護(hù)便捷等,自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)有屬于自己的明顯優(yōu)勢(shì)。而本田獨(dú)創(chuàng)的i-VTEC技術(shù)和直噴系統(tǒng)的使用能在小幅提高發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力輸出的同時(shí),降低油耗和排放。
與”地球夢(mèng)科技”一樣,馬自達(dá)的”創(chuàng)馳藍(lán)天”技術(shù)雖然聽(tīng)起來(lái)只是對(duì)內(nèi)燃機(jī)的傳統(tǒng)改良,但實(shí)際上技術(shù)難度并不亞于渦輪增壓技術(shù)。傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)燃效不高,有三個(gè)制約因素:壓縮比不高、稀薄燃燒度不高、泵損耗較大。大眾的TSI著眼于降低泵損耗,馬自達(dá)則著眼于提高壓縮比,這是兩家技術(shù)上的區(qū)別。
馬自達(dá)在不添加增壓裝置的前提下,把內(nèi)燃機(jī)的壓縮比提高到13∶1甚至14∶1,而一般渦輪增壓的壓縮比也就是11∶1左右。換言之,現(xiàn)階段發(fā)動(dòng)機(jī)將汽油轉(zhuǎn)換為動(dòng)能的效率僅為30%,也就是有70%的動(dòng)力會(huì)白白損失掉。馬自達(dá)認(rèn)為,如果將這70%的動(dòng)力進(jìn)一步優(yōu)化,使其轉(zhuǎn)換為有效的動(dòng)能,發(fā)動(dòng)機(jī)就會(huì)有更出色的表現(xiàn)。這70%的消耗主要包括:泵損耗、機(jī)械阻力、冷卻損失和不充分燃燒?!眲?chuàng)馳藍(lán)天”技術(shù)正是從這幾方面進(jìn)行優(yōu)化,從而讓發(fā)動(dòng)機(jī)的效率達(dá)到最佳。
雖然大眾已經(jīng)宣布,未來(lái)幾年內(nèi),可能會(huì)完全放棄自然吸氣技術(shù),所有車(chē)型均采用渦輪增壓技術(shù)。但這并不意味著自然吸氣技術(shù)已經(jīng)窮途末路,隨著科技的進(jìn)步,傳統(tǒng)自然吸氣內(nèi)燃機(jī)仍有很大的發(fā)展空間。