技术流看车展-新能源趋势(1)

ksj7341 · 发表于 2011-11-24 20:06

一年一度的广州车展正在如火如荼的进行，虽然与往年相比，今年的广州车展显得不像以往那样火爆，但是依旧称得上国内重量级车展前五名。技术流看车展，在热衷技术的人眼中，没有豪车、没有美女，只有展台上那些略显冷清的技术展示区，才是我们最喜欢的角落。虽然广州车展向来都是买车的好时机，但是多数厂商还是愿意将“新技术”、“新能源”等概念化产品拿来充门面，营造科技感，但是深究下去，这些“技术”的可行性有多高，厂商自己也不知道。甚至有的厂商干脆就直白的告诉笔者，我们现有的产品买的这样火爆，为什么要搞新技术、新能源？

网易汽车广州车展独家策划——技术流看车展，从技术角度审视广州车展上的新能源趋势。
我国即将实行的第三阶段限值标准不再以单一车型为评价对象，而是参考美国《公司平均燃料经济性法》，将车企作为整体进行评价。第三阶段标准制定的油耗限值比第二阶段下降20%，到2015年，全国平均乘用车燃油消耗量将降为7L/100km左右。新标准对汽车市场的拉动作用是明显的，不止是对于自主品牌汽车而言。但是新政的出台会促使汽车产业结构发生一定的调整。贾新光认为，我国在发动机技术的自主研发方面较薄弱，而实施这一新标准有利于企业主动提高生产工艺，提升整车质量水平。

什么样的企业会在新政策下收益？
某自主品牌从研发之初就考虑到节能减碳技术，即使标准提前实行，整体达标也没有问题。这样一些将节能环保当做首要问题考虑的企业，或者是引入国外先进技术的企业，在发动机技术上以及整车配套技术上颇为成熟的合资企业，将在新政策下压力较小，甚至加快第三阶段油耗限制的制定实施，客观上可以加快一些合资企业引进节能产品的速度。
什么样的企业会在新政策下受到冲击？
新标准的实施将对一些自主品牌，尤其是那些技术跟不上、资金实力不雄厚的企业带来压力，自主品牌格局有可能会重新洗牌。
我们首先要聊的自然是传统内燃机动力，按照投入产出比以及兼顾市场大环境的角度出发，在现有的内燃机基础上通过技术革新，使其进一步提高效率，减少燃油消耗，虽然总体提升空间已经比较微小，但是不可否认的是确实有潜力可挖，并且最重要的是走这条路线远比投资到纯电动、混合动力等新能源技术上更立竿见影，并且现有的能源架构也在短时期内无法使汽车产业摆脱对于石油燃料的依赖，那么改进内燃机就成了明智的做法。
本届广州车展上，有两家企业的发动机技术引起了笔者的注意，一是马自达带来的创驰蓝天SkyActiv系列动力总成；二是长安汽车（[url=]微博[/url]）自主开发的号称赶超宝马2.0T动力的2.0T双涡轮增压直喷发动机。
SkyActiv实际上是将发动机、变速器、车身底盘等汽车的基本部分全部更新的新一代综合技术，并且成功实现了数据惊人的在无马达助推的情况下实现30km/L的燃油效率、压缩比高达14.0的汽油发动机、压缩比低至14.0的柴油机、车体重量减轻100Kg等等。
传统革新派：以蓝天为名的马自达SkyActiv
本次来到广州车展的是确定将要投放中国市场的SkyActiv-G系列汽油发动机以及SkyActiv-Drive系列自动变速器，在这里我们着重认识一下SkyActiv-G发动机。

划时代的14.0压缩比
此次马自达开发SkyActiv的最大目标是提高燃油效率，并且是在不借助混合动力技术为前提的，什么薄片电机、动能回收之类的都是浮云。14.0的压缩比大幅提高了效率，将燃效及扭矩比以往提高了15%。以往汽油发动机的压缩比方面，在标准汽油规格下为10.0左右。马自达表示，如果将压缩比从10.0提高到15.0，则有望实现约9％的热效率提升。

马自达SKYACTIV-G汽油发动机

正如大家看到14.0的压缩比这样一个数字之后第一时间想到的——油品问题、燃油标号问题。一般的民用车辆，压缩比停留在10.0左右，是因为无法避免爆震的发生。要想不产生爆震，则必须降低压缩上止点温度。马自达重点关注的是来不及从气缸排放出来的高温废气。通常来讲，压缩比为10.0的发动机上的活塞即使到达上止点（也就是活塞排气冲程的末端），气缸内仍会有10％的废气残留。

马自达的计算结果显示，当残留气体温度为750℃、进气温度为25℃时，如果残留气体占10%，那么压缩上止点的温度会上升160℃。相反，如果将残留气体的量从8%降至4%，那么即使将压缩比从11.0提高到14.0，压缩上止点温度也不会上升。

无奈加长的排气歧管
减少残留尾气看似简单，即便通过可变正时排气来增加排气时间，但依旧存在较大的瓶颈，其中最大的障碍便是排气歧管。近年来发动机大多采用短排气歧管的结构。然而，如果到排气歧管集合点的距离太短，本来为谐振进气而设计的谐波结构在排气时，不同气缸之间的排气谐波就会相互影响，一度排放出去的尾气又被吹回燃烧室内，高温残留气体因此便会不断增加。

为了避免上述的现象，以四缸机为例，马自达采用了增加排气歧管长度的4-2-1排气系统——即首先将四条独立排气歧管交汇成两条排气歧管、然后再汇集成一条排气总管的方式，使各个气缸排气距离保持在相同状态，减小或消除谐振排气带来的尾气残留，实现更充分排气。

然而新的问题接踵而至，要想减少残留气体，提高有效区段的扭矩，需要600mm的排气歧管长度，这在任何车上都是不现实的。马自达工程师通过采用卷成环状的“Loop型排气管”，实现了节省空间，但即便如此，排气歧管也比以往的设计占用更大的空间，并且看上去有些另类。

此外SKYACTIV-G汽油发动机在活塞的上表面设置了空腔，通过在火花塞周围形成较浓的混合气，成功地实现了即使推迟点火时间仍可保持燃烧的稳定的性能。除了上述在燃烧方面的改进之外，马自达还着手降低发动机各部件的摩擦损失，最终总体上减少了近20%的磨擦损失，已是非常难得的突破。

有消息称，新款马自达2将是这一新款发动机的首批受益者。
趋势1：改良内燃机
技术难度：★
研发成本：★
节能效果:★★

ksj7341 · 发表于 2011-11-24 20:06

“直追宝马”的长安BlueCore
“BlueCore”动力品牌，是长安汽车（[url=]微博[/url]）集所有动力研发与创新成就，打造的“高效节能环保动力总成”的解决方案，与之前马自达的SkyActiv、奔驰的BlueEfficiency等技术类似，是一系列综合技术的体现，并不局限于某一个系统。该动力品牌涵盖了自主研发的TEi、i-GDI、TC等动力提升技术和DCT、AT、CVT、IMT等先进变速箱技术，使其应用搭载整车具备“动力强劲、高效洁净、安静舒适”的特点。

长安汽车董事长徐留平表示：“节能、环保技术是长安核心的核心、重点的重点，长安正在研发新型发动机、新型节能环保整车及纯电动汽车，可让平均油耗在五年之内降低30%”。

引起笔者注意的是长安展台最前方展示的代号D20T的2.0T GDI缸内直喷涡轮增压汽油机，其实真正吸引我注意的还是技术特点中的那句“直追宝马单涡轮双涡管增压直喷发动机”。

且不论“五年内平均油耗降低30%”以及“直追宝马”当中有多少吹嘘的成分，这个发动机五年内即便长安做不出来，可能大家也已经忘了曾经某一年的广州车展有过这么一个“技术”。不过，单从数据来看，这款BlueCore 2.0T发动机还是有很多技术亮点的。

首先便是双涡轮，其实涡轮增压发动机并不少见，双涡轮增压也是比比皆是，但是，在四缸发动机上使用双涡轮增压，还是非常罕见的！由于四缸发动机排量普遍偏小，搭载两个涡轮增压完全是出于对动力的渴求。

由于四个气缸的排气量带动两个涡轮增压器有一定的瓶颈，因此这两个涡轮都不可能设计得太大，应该属于小尺寸低增压涡轮，从展示的样机来看，长安也确实这样设计。两个涡轮增压器并联在一起，从排气歧管分成前后对称的两股排气管路，利用四缸发动机工作时每个气缸单独做功的特点，使得两个涡轮增压器不会受到谐波的影响，工作状态十分均匀。

再加上GDI缸内直喷技术，大功率自然不在话下，210kW的最大功率以及380Nm的峰值扭矩确实在2.0T组别异常突出。当然双涡轮增压的千里远不止如此，只是Blue Core的设计初衷并不是一味追求高功率输出，高功率的基础上节能环保才是王道，249g/kW·h的燃油消耗率、满足欧V排放标准就是最好的例证。值得一提的是，9.5：1的压缩比理论上使用93#汽油完全不成问题，这也进一步的降低了使用成本。

总体来说，BlueCore技术从理论上，带给我们无限的期许，至少让我们看到，在当前的框架结构下，内燃机的潜力完全没有被完全榨取干净。
趋势2：内燃机小排量直喷增压
技术难度：★
研发成本：★★
节能效果:★★

ksj7341 · 发表于 2011-11-24 20:09

两手准备派：PSA四驱混动Hybrid4
PSA集团的在本届广州车展上带来DS3/DS4/DS5，其中DS5着重展示了其与标致同享的Hybrid4四驱混动技术。Hybrid4是发动机和电动机双动力系统。在油动方面运用了涡轮增压发动机、Stop & Start发动机怠速熄火等多项技术用以降低油耗。但是最为关键、最具核心价值的当属位于后半部分的电力驱动模块。

布置在后轴上方的电动机和电池组用以直接驱动后轴，以实现四轮驱动的功能。这台电动机拥有27匹马力功率输出，并可最大爆发出37匹马力，扭矩输出也同样为100牛·米的平顺输出和199牛·米的爆发输出。混动版的电池模块采用由日本三洋提供的Ni-MH镍氢电池，而电动机则是由德国博世提供。在制动或是长距离下坡时，电动机会转变身份变为发电机为电池充电。

DS5在排档杆后方的动力选择旋钮提供4种驾驶模式进行切换：Auto、ZEV零排放、4WD、Sport。第一，“Auto”让动力管理系统全权控制油电动力的转换，并争取最佳油耗效能；第二，“ZEV零排放”也就是纯电动模式，以电动机驱动车辆行驶，提供零排放、低噪音的移动方式；第三，“4WD”让前后两套动力同时运转，提高一定车辆通过性表现，在泥地、沙地下行驶更有保障；第四，“Sport”模式拉高柴油发动机转速，同时换挡更加积极，在发动机与电动机共同输出下，提供更为有顺畅的加速力道，同时四条轮胎有驱动力。

Hybrid4技术的应用让四驱不再依赖高功率发动机，同时电动机直接驱动后桥也是分时四驱的最佳运行方式，最重要的是Hybrid4是并联式混合动力的较为先进的体现方式，代表了当今较为成熟的混合动力解决方案。与之类似的还有丰田的普锐斯、雷克萨斯RX400h等车型。

趋势3：基于内燃机的强混合动力
技术难度：★★★★
研发成本：★★★
节能效果:★★★★
曾经先进派：本田IMA综合电机辅助系统
世界上各个国家和企业对待新能源汽车的路线不尽相同。丰田和本田是混合动力的坚定支持者，他们认为

现阶段混合动力车以及插电式混合动力车是最为有效且现实的选择，但从未来技术发展来看，

混合动力只是一种过渡，纯电动才是新能源汽车的最终解决方案。

本田的混合动力解决方案——IMA（(Integrated Motor Assist)）综合电机辅助系统就属于这样一种过渡技术，只是用现在的眼光看来，这种技术确实有些过时。1997年，本田公司开发出第一代IMA系统。1999年12月，搭载IMA系统的Insight在美国正式上市。2003年，装配第二代IMA系统的四门小型轿车civic投放市场。本田雅阁混合动力车成为第三代IMA系统装备起来的混合动力中型轿车，也成为世界上第一款混合动力中型轿车。第四代IMA混合动力系统后来应用在了2006款思域混合动力车上。

作为本田混合动力技术的核心，IMA是由一个超薄DC无刷电机和智能动力单元IPU（Intelligent Power U-nit）组成。IPU由一个动力控制单元PDU（Power Drive Unit）、一组高性能镍氢电池和一个制冷单元组成。其中电机布置在车的前部，智能动力单元布置在车的后部。这套系统最大的特点就是简单、紧凑，但也因为只是轻度混合，对燃油的节约只在5%左右，不如全混的丰田普锐斯那样明显。

IMA系统动力总成

那么，IMA是如何与发动机一起工作的呢？当汽车启动加速时，发动机以低速配气正时状态运转，同时电机提供辅助能量。减速时发动机关闭，电机此时作为一个发电机，将机械能转化为电能，存储到电池组中。在一般加速或高速巡航阶段，则由发动机单独运转驱动车辆。

IMA的薄片电机

相比于国内消费者已经熟悉的搭载在思域混合动力版上1.3L IMA混合动力系统，CR-Z这套升级为1.5L发动机的IMA系统在发动机工况曲线图上表现得更加完美。首先是1.5L发动机提供的动力将1.3L发动机欠缺的那部分高转速功率缺失弥补了回来，而且整体曲线输出更加平稳。功率输出曲线随着发动机转速的提高一直在升高，即使到了最高转速，也仅仅是由于发动机自我保护才出现功率不再增加的情况。

IMA系统与1.5L i-VTEC发动机工况图

相比于1.3L IMA系统的功率曲线在最高转速区域掉落下来一部分功率，搭载1.5L IMA系统的CR-Z可以达到更高行驶速度并且一直保持下去。在实际驾驶中，i-VTEC汽油机与IMA的配合非常平稳、柔和，不但有更加经济的燃油表现，加速时整车的提速过程也更加线性。在日本10·15工况测算下，CR-Z CVT的油耗为25km/L，6MT的油耗为22.5km/L。
IMA系统的混合动力单元受制于电池

即便看上去IMA很美，但是不可否认的是，本田在近些年中的新能源技术，包括IMA以及燃料电池在内，都是不温不火，短时间很难取得技术上的突破，反而在纯电动大行其道的今天，迅速被历史的车轮所淘汰，显得有些过时。
趋势4：基于内燃机的中/弱混合动力
技术难度：★★
研发成本：★★★
节能效果:★
然而上述四种新技术解决方案在我国又会是怎样一种情形呢？由于目前的汽车产业政策严重向虚无缥缈的纯电动车倾斜，上述是种对于节能减排效果立竿见影且成本低廉易于推广的技术，却得不到政策的扶持，不得不说是一大憾事。下一篇的技术流看车展，我们将着重讨论被国家政策青睐的新生代——纯电动以及插电式混合动力。

技术流看车展-新能源趋势(1)

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