新能源車20年內或難量產
當PM2.5和霧霾像吃飯、睡覺一樣,成為人們生活中每天關注和討論的話題時,無論汽車尾氣排放對于大氣污染的貢獻度是22%(北京環(huán)保局的數據),還是區(qū)區(qū)4%(中科院大氣物理研究所的數據),如何生產更節(jié)能、更環(huán)保的汽車,都是汽車行業(yè)無法回避的大課題。
節(jié)能環(huán)保汽車大體可分為以下四個層面。
一是零污染的氫燃料電池車和純電動汽車,其中,純電動汽車已經開始在公交和一些市政車輛上進行試運營,包括比亞迪、榮威E50、寶馬i系列和特斯拉等電動車也已經正式向公眾銷售。然而,電動車的普及還需要漫長的過程;而氫燃料電池車由于成本太高,至今離市場化還比較遙遠。
二是插電式、增程式和混合動力車,這幾種動力組合技術都能有效降低油耗,減少排放,技術也比較成熟,被認為是未來幾年汽車發(fā)展的主流方向。
三是以渦輪增壓為代表的發(fā)動機小排量化,目前已經成為多數車企的“標配”,也是最主流的。
四是傳統(tǒng)動力的改進和挖掘,比如本田的“地球夢科技”、馬自達的“創(chuàng)馳藍天技術”等等。
傳統(tǒng)技術還有沒有挖掘的必要
與炒得轟轟烈烈的純電動、插電式混合動力和渦輪增壓相比,傳統(tǒng)技術似乎已經到了窮途末路,處于被拋棄的邊緣。那么,既然有了更先進的技術,傳統(tǒng)技術還有沒有進一步挖掘潛能的必要?
從目前的技術水平來看,純電動車和插電式混合動力車在短期內還沒有普及的可能性。本田技研株式會社社長伊東孝紳認為,只有在電池技術有了質的提高,電池續(xù)航里程得到飛躍式的發(fā)展之后,電動車才可能普及。10年甚至20年之內,電動汽車普及是很困難的。他認為,電動車目前很難達到傳統(tǒng)燃油車加油一次行駛500公里的能力。在這種情況下,如何提高燃油的經濟性才是更重要的任務。此外,混合動力的發(fā)展也應該考慮消費者所能接受的價格和性能。
奇瑞汽車董事長尹同躍也認為,20年以內無法實現新能源車的大規(guī)模量產。持同樣觀點的還有車企領導和業(yè)內專家。清華大學汽車產業(yè)技術戰(zhàn)略研究院院長趙福全認為,盡管我國新能源汽車產業(yè)發(fā)展成果顯著,但大規(guī)模推向市場還需要一個漫長的過程,“至少15年之后才能看到電動車占有10%的市場份額?!?
北京大學國家發(fā)展研究院副院長姚洋表示,目前,一輛純電動車價格幾乎是同級別傳統(tǒng)汽車價格的2~3倍,即便是混合動力汽車,價格也要比傳統(tǒng)汽車高不少,電池成本太高是電動車發(fā)展的一大瓶頸,消費者是不是愿意掏錢去買,是很大一個問題。再一個是電池的安全隱患,這也是一個需要考慮的問題。
電動汽車還沒有普及的可能性,混合動力因為價格問題也很難被廣泛接受,但渦輪增壓作為現階段被普遍認可的發(fā)動機技術,大眾、通用、福特、PSA、現代和國內自主品牌汽車等,紛紛采取渦輪增壓技術,在降低油耗的同時,提升發(fā)動機功率,從而達到節(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)動機技術呢?
所謂“渦輪增壓”,其實就是通過壓縮空氣來增加發(fā)動機的進氣量,從而提高發(fā)動機的功率和扭矩,讓車更有勁。因此,渦輪增壓的優(yōu)點很明顯,那就是“小馬拉大車”,通過更小的發(fā)動機排量,帶動尺寸更大的汽車,提高燃油經濟性的同時降低尾氣排放。但同時,渦輪增壓也有一些缺點,其中最明顯的就是“滯后響應”,由于葉輪的慣性作用對油門變化反應遲緩,即使經過改良后的反應時間也要1.7秒,使發(fā)動機延遲增加或減少輸出功率,也就是人們經常說的“頓挫感”比較強;其次,相比普通自然吸氣車型,渦輪增壓發(fā)動機的保養(yǎng)費用較高;另外,由于渦輪增壓方式會給發(fā)動機帶來更高的燃燒溫度,所以在理論上,渦輪增壓發(fā)動機的壽命不如自然吸氣發(fā)動機長久,可靠性也不如自然吸氣發(fā)動機。
正是渦輪增壓發(fā)動機的缺點,給了自然吸氣發(fā)動機改進和發(fā)展的機會,同時,兩種技術的并存和競爭,也讓發(fā)動機發(fā)展路徑更加多元化。上海交通大學汽車工程研究院院長許敏認為:“渦輪增壓發(fā)動機技術與傳統(tǒng)自然吸氣發(fā)動機技術在現階段并不存在孰優(yōu)孰劣的問題。長遠來看,渦輪增壓技術比較有前景,但其成本、可靠性和耐久性到底如何仍值得觀察。兩者誰更具有燃油經濟性的命題也有待商榷。此外,渦輪增壓雖然已經成為一種潮流,但這并不意味著自然內燃機沒有了提升空間,換而言之,即使不通過外加設備,自然吸氣技術的上升空間依然十分巨大?!?
傳統(tǒng)技術抗衡渦輪增壓秘訣何在
事實上,至今堅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,無論是豐田、本田、日產還是馬自達,都始終堅持在自然吸氣發(fā)動機上下功夫,無論是本田推出的“地球夢技術”,還是馬自達的“創(chuàng)馳藍天”技術,都將自然吸氣技術發(fā)揮到了極致。
2013年6月,本田在中國發(fā)布了兼顧駕駛樂趣和環(huán)保性能的新一代動力總成技術——“Earth Dreams Technology(地球夢科技)”,其中包括擁有世界頂級輸出功率和燃油經濟性的多款新型汽油發(fā)動機,新開發(fā)的具有暢爽動感的小型車CVT和中型車CVT變速器系列,適合緊湊型車的單電機混合動力系統(tǒng)和適合中型車的雙電機混合動力系統(tǒng)。其中,融合了直噴、CVT、i-VTEC、VTC等前瞻技術于一體的發(fā)動機在業(yè)界可謂首創(chuàng)。
目前,第九代雅閣所采用的新開發(fā)的2.4L汽油發(fā)動機采用Honda獨創(chuàng)的VTEC+VTC技術與全新缸內直噴系統(tǒng),在大幅度提高燃油效率的同時,通過降低摩擦,使燃油經濟性提高13%,最大扭矩提高8%,從而將駕駛樂趣和燃油經濟性更好的融合,提高發(fā)動機、變速器等內燃機技術的效率,并提升電機等電動化技術。
廣汽本田執(zhí)行副總經理郁俊認為,“低油耗、高效率”是現在汽車的發(fā)展趨勢,德系、美系車相繼推出了各自的渦輪增壓車型。并不是說渦輪增壓不好,只是相對自然吸氣發(fā)動機的可靠性、動力輸出平順以及后期維護便捷等,自然吸氣發(fā)動機有屬于自己的明顯優(yōu)勢。而本田獨創(chuàng)的i-VTEC技術和直噴系統(tǒng)的使用能在小幅提高發(fā)動機動力輸出的同時,降低油耗和排放。
與“地球夢科技”一樣,馬自達的“創(chuàng)馳藍天”技術雖然聽起來只是對內燃機的傳統(tǒng)改良,但實際上技術難度并不亞于渦輪增壓技術。傳統(tǒng)內燃機燃效不高,有三個制約因素: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,馬自達則著眼于提高壓縮比,這是兩家技術上的區(qū)別。
馬自達在不添加增壓裝置的前提下,把內燃機的壓縮比提高到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,現階段發(fā)動機將汽油轉換為動能的效率僅為30%,也就是有70%的動力會白白損失掉。馬自達認為,如果將這70%的動力進一步優(yōu)化,使其轉換為有效的動能,發(fā)動機就會有更出色的表現。這70%的消耗主要包括:泵損耗、機械阻力、冷卻損失和不充分燃燒。“創(chuàng)馳藍天”技術正是從這幾方面進行優(yōu)化,從而讓發(fā)動機的效率達到最佳。
雖然大眾已經宣布,未來幾年內,可能會完全放棄自然吸氣技術,所有車型均采用渦輪增壓技術。但這并不意味著自然吸氣技術已經窮途末路,隨著科技的進步,傳統(tǒng)自然吸氣內燃機仍有很大的發(fā)展空間。
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