国六将至,动力系统的新一轮升级大战!

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  近日,生态环境部印发的一则文件中明确提出:自2019年1月1日起,北京、天津、河北、山东、河南省(市)提前实施轻型汽车国六排放标准。截止目前已有9省(市)明确提前实施国六排放标准。被称为“史上最严苛”的国六,迫于环保压力正在加速落实。从排放标准限值来看,国六法规甚至略严于欧盟的欧六排放要求。对任何一个在中国新车市场的玩家而言,这都是一场史无前例的大挑战:如何通过技术创新,让仍占国内汽车市场95%以上的内燃机汽车,在动力、节能、环保三者之间找到新的平衡。

  

  童济仁汽车评论 创始人丨老任

  最近即将上市的两款新车——凯迪拉克XT4和福特全新福克斯,在动力总成方面有一个共同点:它们都将首次采用搭载可闭缸技术的全新发动机。这是一个非常明显的信号,越来越多主流汽车制造商,开始加速备战中国将在明年起实施的最新、也最严苛的排放标准。

  相比把赌注押在混合动力的丰田、投巨资研发纯电动平台并在中国寻找江淮这样新伙伴的大众,通用在美国市场也面临着和中国一样的更严苛排放要求。所以相比其它竞争对手,通用在中国市场,也是较早开始积极应对国六要求的汽车制造商之一。

  国六大限会对传统内燃机技术的发展,产生哪些影响?率先引入新技术的车企、品牌就更值得业内关注。

  例如,8月底即将正式上市的国产凯迪拉克XT4,因为首次在国内配备了带有闭缸技术的2.0T四缸涡轮增压发动机,也引发了行业对于节能减排大背景下,发动机新技术应用的讨论。

  

  到2020年,国内车企在售新车的平均油耗需达到5L/100km;2020年7月1日,国六法规亦将全面实施。在过去的2017年,国内新能源乘用车销量占比仅为2.3%,到2020年最乐观的结果也不会超过10%的情况下,各大汽车制造商如何用新技术提高传统内燃机的能效,仍是无法回避的现实难题。

  ▎如何实现传统发动机效能更优化?

  在发动机设计开发时,如何进一步提升能效?这需要充分考虑单缸容积、缸径冲程比、进排气方式、燃油喷射等方面,向改善燃油雾化、提高缸内油气混合均匀度、降低排气温度等技术路径靠拢。这就衍生出发动机正向设计的理念——单缸最优,当每个气缸都达到最优的状态,发动机才能实现能效最优化。

  

  其实,在发动机设计时,发动机结构参数的选择是一个针对设计目标不断迭代优化的过程。当一台新车的用户人群和市场定位确定后,它的动力性能会被固定在一个范围内,所搭载发动机的排量也会确定下来。此时,围绕这一需求的单缸容积、缸径、冲程等发动机的设计过程,就是要在功率、扭矩、油耗、排放等之间找到最佳平衡点的过程。

  

  经过技术验证,对于主流家用轿车所使用的1.0-1.5L排量发动机而言,选择单缸排量0.33-0.5L是上述命题的最优解。过小的单缸排量会增大热损失,导致发动机热效率明显降低;过大的单缸排量则会使火焰传播距离加长,容易引发爆震,同样使发动机热效率下降。

  

  凯迪拉克XT4上搭载的2.0T可变缸涡轮增压发动机和别克中级车上的全新一代Ecotec 1.0T/1.3T双喷射涡轮增压发动机,都选择了以单缸最优设计理念进行打造,再通过对发动机喷油、燃烧、进排气等的优化,实现发动机效能的提升。

  拿1.0T和1.3T Ecotec三缸发动机来说,三缸的选择并非是简单的“4-1”,而是一个基于“单缸最优”设计理念的完全正向过程。但这也是普通消费者最难理解的一个过程,多数消费者不能理解,为何缸数变少是“技术进步”而不是“偷工减料”,这也是厂商推广和普及三缸发动机所面临的最大挑战之一。

  而实际上,相比传统的四缸发动机,三缸机拥有体积小、重量轻、结构紧凑等整车十分看重的布置优势,三缸机没有排气干扰,能让涡轮迟滞更小,同时三缸机的摩擦损失较四缸机也要降低10%-15%;三缸发动机因为体积更小的优势,未来也会成为混合动力车型的首选发动机类型。

  

  由于受到排放和油耗政策压力,欧美日汽车品牌在发动机技术路线上逐渐趋向一致,三缸机的阵营也在不断壮大。通用、福特、PSA、宝马、沃尔沃、雷诺、丰田、本田所开发的新一代小排量涡轮增压发动机中,三缸机已成为绝对的主流路线。在2018年国际发动机大奖名单中,1.8L以下组别的最优发动机已经完全被三缸发动机所包揽。

  目前,国内已经有超过40款车型搭载三缸涡轮增压发动机。到2019年底之前,这个数量可能增加至100款。根据全球商业资讯提供商IHS的预测,到2025年中国搭载三缸机的汽车保有量,将超过5,000万辆。

  ▎国六背后的产品达标争夺战!

  普遍的印象中,中国的新车排放法规总会比欧美标准门槛更低一些。但事实上,国六标准却要比欧盟的欧六标准更为严苛,几乎和公认全球最严的美国标准处于同一水平线上。标准跃进的背后,也给在中国市场的汽车品牌们,提出了更为严峻的挑战。

  相比国五,将在2020年实施的国六A测试循环,由原先的欧洲驾驶循环NEDC改为世界统一轻型车测试循环WLTC,覆盖的转速和负荷范围更大,包含了对极端驾驶行为的考虑,更加接近车辆的实际工况。同时,后续在2023年实施的国六B标准,对常规气态物的排放限值比国五降低约50%,而且增加了新的排放物种类限值要求。

  

  2019年国六A标准开始实施后,虽然国五车行驶暂时不受影响,但保值率方面肯定会急剧下降,过渡期后进入国六B标准,国五新车将不被允许上牌。

  

  因此,《童济仁汽车评论》认为,只有在传统发动机领域提前规划、做好前瞻性技术布局和产品落地的汽车制造商,才能最先向市场投放搭载更新动力总成的新车,这也是汽车制造商对消费者负责的做法。

  

  能够在现售车型和全新一代产品上同时提前达到国六标准的汽车制造商,目前在中国市场凤毛麟角,上汽通用可能是第一个提前布局的汽车制造商。而且不仅是在像凯迪拉克这样的豪华品牌全新换代车型上,包括别克品牌在售1.0T和1.3T英朗、阅朗、GL6等三缸车型(可以通过对现有产品升级的方式满足国六排放标准),以及即将更新动力总成的2.0T产品,都可以提前满足严苛的国六标准。

  ▎政策与消费习惯的博弈?

  在政策导向与消费习惯之间,整个行业都必须为之努力。市场在变、竞争在变、用户在变、需求在变,车企的发展不仅要抓住这些变化,更为重要的是能否在形势改变之前预先做好规划,提供超出时代需求的产品。

  

  面向未来,动力总成的快速发展,不仅左右着消费者的选择,同时是车企能够在不断变迁的市场中始终占据有利地位的基础,更是在政策法规的框架下生存下来,保持和继续扩大市场份额的关键。

  所以,在接下来的两年时间内,国内消费者也将越来越习惯于更小排量的三缸涡轮增压发动机产品的出现,以及类似XT4这样的搭载闭缸技术的涡轮增压发动机车型,包括更多挡位的AT、双离合和更高效CVT变速箱等。

  对于任何一个汽车制造商而言,除了在纯电动、混合动力等技术领域持续投入之外,传统内燃机和传动领域的新技术,也是动力总成技术升级换代的必经之路。可以预见的是,会有越来越多像上汽通用这样的企业,加速传统动力总成和传动技术的升级换代,以满足新排放标准的严苛要求,赢得相应的市场先机。

  往期回顾

  三缸机到底如何?我们听听车主怎么说?

  CAF大限将至,三缸发动机如何完成收官之战?

  静待全面市场化?上汽通用的新能源筹码!

  

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