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75家企业油耗积分不达标,车企降油耗还有哪些招儿可使?

盖世汽车 解全敏 2019-07-18 06:45:23
核心提示:2018双积分报告涵盖了112家境内乘用车生产企业以及29家进口乘用车供应企业的双积分情况,结果显示,在这141家车企中,有75家企业油耗积分未达标……

说到双积分,相信汽车行业的朋友们并不陌生。双积分即是国家对车企进行平均燃油消耗量积分和新能源汽车积分的双重考核。目前来看,为应对双积分政策,各大车企都在大力发展新能源汽车,当然,想纯粹靠新能源汽车来达到油耗目标,不在燃油车油耗上下功夫,目前来看还是不太可能的。

可以看到,在降低传统车型油耗方面,各大车企也并没有放松,不过从成果上来看,似乎没有达到应有的效果。根据工信部近日发布的2018双积分报告,报告涵盖了112家境内乘用车生产企业以及29家进口乘用车供应企业的双积分情况,结果显示,在这141家车企中,有75家企业油耗积分未达标。

虽然政策规定,2018年并不计入考核,且2019年和2020年的新能源积分可以合并考核,为众车企留下了两年的缓冲时间,但从当前油耗积分达标情况来看,车企降油耗仍可谓迫在眉睫。那么,传统车型降油耗还有哪些招儿可使?盖世汽车近日根据市场关注度、市场影响力等整理出十大热门汽车节能技术。

1、48V微混

48V微混系统,简而言之就是一种低混合动力系统,也可以将其看成是起停系统的升级版。对比传统的12V系统,48V系统可以改善电机的功率,车辆起步、短暂停车时,带48V系统的动力总成可以采用纯电驱动,从而避开燃油车起步时最耗油的怠速阶段;刹车、滑行时,还可通过发动机制动回收一部分能量,为汽车中所需越来越多的电子负载提供更多功率。

据了解,48V轻混系统可以降低大概15—20%左右的能耗。长安CS55蓝动版48V轻混系统以及吉利博瑞GE 48V BSG轻混系统据称节油率均高达15%。不仅如此,汽车节能发展六大路径中,48V微混经济性最好,据称能以1/3的成本提供了全混合动力的2/3的节能效果。因此,在油耗严政下,作为比较现实可行的一种节能减排方式,48V微混近几年势头正起。

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图片来源:吉利汽车官网

目前来看,不少车企已经将48V微混车成功推向市场,也有很多车企将其列入近期规划之中。据了解,路虎2019款揽胜极光新增了48V轻混系统;奥迪向新款A6 Avant车型提供标准版48V轻度混动系统,新款奥迪A4也将引入48V弱混系统;吉利使用三缸机+48V的弱混型博瑞GE已经正式上市;领克也计划推出搭载48V系统的车型;北汽亦计划未来推出更多搭载48V微混和插电式混动系统的新车……

2、涡轮增压

涡轮增压的主要作用是提高发动机进气量,从而提高发动机的功率和扭矩。涡轮增压可以充分利用废气能量实现发动机高进气密度的燃烧过程控制,提高发动机升功率、升扭矩,降低发动机燃油耗,也是实现发动机小型化和低速化,进一步降低发动机油耗和废气排放量的重要技术。

据了解,一台发动机装上涡轮增压器后,其最大功率与未装增压器的时候相比可以增加40%甚至更高。与此同时,它还拥有更好的油耗表现,能够减少10%-20%的尾气排放。正因如此,随着燃油排放法规的日趋严格,众多车企将目光转向了涡轮增压。 

据盖世汽车研究院数据,2017 年全球涡轮增压车型市场占比已达到41.8%,2018年这一比例进一步提升,而分区域来看,除了涡轮增压器发展较早的欧洲地区,中国、印度、南美涡轮增压车型占比也较高。就连前些年并不“待见”涡轮增压的日本地区,涡轮增压车型的市场占比也达到了15%,丰田、本田、日产等日系品牌近几年都开始使用涡轮增压发动机。

3、可变气门升程

传统汽油机发动机的气门升程——凸轮型线设计是对发动机在全工况下的平衡性选择。其结果是发动机既得不到最佳的高速效率,也得不到最佳的低速扭矩,但得到了全工况下最平衡的性能。而“可变气门升程”技术(VVL),就是利用一系列的手段,让气门打开的深度可以根据发动机不同的转速二改变:低速时,减小气门开启深度,可以提升气缸里的真空度,加快气流速度;高速时,气流速度已经足够大,那么就加深气门开启深度,加大进气量。这样一来,就可以实现高低速发动机性能的兼顾了。

早前,市场上使用具有可变气门升程技术发动机的厂家共有三个,分别是本田(Vtec/i-Vtec)、日产(VVEL)和宝马(Valvetronic)。之后菲亚特、奥迪、保时捷、丰田、三菱等众多车企也加入了这一阵营。目前市面上比较出名的可变气门升程有本田的VTEC、宝马的Valvetronic、英菲尼迪的VVEL、三菱的MIVEC等等。

值得一提的是,其中很多车企都研发出了自己的连续可变气门升程技术(CVVL)。随着技术的不断进步,连续可变气门正时升程可同时出现在同一引擎上,比如丰田的VVTL—i,本田的i—VTEC,马自达的创驰蓝天,既匹配可变气门正时又匹配可变气门升程。而就自主品牌来看,也有一些车企有所动作,例如长城全新自主研发的GW4B15发动机,就是国内首次采用了CVVL连续可变气门升程技术的缸内直喷发动机,其新款哈弗H4以及哈弗H6Coupe均采用了CVVL技术。

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图片来源:长城汽车官网

4、可变进气歧管

进气歧管一端与进气门相连,一端与进气总管后的进气谐振室相连,每个汽缸都有一根进气歧管。发动机在运转时,进气门不断地的开启和关闭,气门开启时,进气歧管中的混合气以一定的速度通过气门进入汽缸,当气门关闭时混合气受阻就会反弹,周而复始会产生震动频率。如果进气歧管很短,这种频率会更快;如果进气歧管很长,这个频率就会相对慢一些;如果进气歧管中混合气的震荡频率与进气门开启的时间达到共振,此时的进气效率显然是很高的。

因此可变进气歧管,在发动机高速和低速时都能提供最佳配气。发动机在低转速时,用又长又细的进气歧管,可以增加进气的气流速度和气压强度,并使得汽油得以更好的雾化,燃烧的更好,提高扭矩。发动机在高转速时需要大量混合气,这时进气歧管就会变的又粗有短,这样才能吸入更多的混合气,提高输出功率。 

目前来看,可变进气歧管技术已经是相对成熟的一项技术,市面上的很多车型都应用了可变进气歧管,包括自主品牌车型。例如海马S5就采用了可变气门正时、可变进气歧管等技术,不仅保证了充足的动力,更是最大限度地保证了燃油的经济性。

5、废气再循环

通常,人们对EGR(废气再循环)的认知多是用于柴油机减排增效,尤其是在轻型商用车领域,而汽油机EGR却鲜有耳闻。事实上,EGR也可以用在汽油机上,不仅减少排放,也能降低油耗。从理论上来说,汽油机通过采用EGR产品,可节省3-12%的燃油消耗。 

汽油机EGR如何发挥其节能功用?可以从两方面来看,首先,发动机过喷油阶段是一个降燃烧温度的过程,加了EGR之后,原本过喷油阶段的油量是可以省去的;其次,在泵气损失阶段、怠速阶段,包括现在为了防止汽油机爆震,在点火提前角上做了些妥协,一些过量喷射的油都会通过这个技术省下来。

废气再循环系统有诸多好处,不过它的应用也存在难点,例如混入多少废气量需要精确控制的,最大不可以超过新鲜空气的15%,且在发动机怠速或高转速的时候,也必须切断废气的反流,否则就会出现油耗增加的反效果,因此就必须有一个可以精确控制废气流量的阀门,也即EGR阀(废气阀)。 

据了解,国外大众、丰田对汽油机EGR早有涉及,福特旗下诸多车型已经开始搭载此系统。在国内,目前有很多乘用车车企也逐步开始尝试。

6、缸内直喷 

与传统的歧管喷射不同,缸内直喷(GDI)是将高压燃油喷嘴安装在气缸内,直接将燃油喷入气缸内与进气混合,由于气缸内的高温以及喷油嘴的高压,燃油雾化更加细致,燃烧更充分,混合更均匀,能量转化效率更高,因此不仅增加了发动机工作效率,同时提升了燃油经济性。 

当然,缸内直喷亦有缺点,例如由于结构特点,容易形成积碳,并且对油品的要求也比较高,另外由于高压喷油系统的核心技术要求非常高,目前鲜有企业能够做出密闭性完美的高压油泵,因此车辆的价格会高一些。 

此前,缸内直喷一般应用在中高级车上,目前来看,随着技术的推进,其应用已经愈加广泛,自主品牌也越来越多的采用这一技术。就近期来看,今年6月上市的长安轿跑SUV车型CS85 COUPE 1.5T版本、6月正式下线的捷途X95以及7月正式上市的传祺GS8 390T等车型,均采用了缸内直喷技术。

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图片来源:长安汽车官网

7、自动停缸

停缸技术也称为可变排量技术,是指发动机在部分负荷下运行时,通过相关机构切断部分气缸的燃油供给、点火和进排气,停止其工作,使剩余工作气缸负荷率增大,以提高效率,降低燃油消耗。

简而言之,其可根据实际行驶需要,对多缸发动机进行有针对的停缸,使实际参与做功的排量小于发动机排量。这一技术最初由凯迪拉克提出,福特通用跟进,然后奥迪宝马奔驰都有部分引入这个系统。值得一提的是,随着各种计算机及电子控制装置在汽车上的大量应用,这一技术本身也越来越完善,不仅可以应用在大排量发动机上,也扩展应用到了小排量发动机上。 

具体应用案例来看,马自达2018款CX-5最大的亮点是2.5升四缸引擎加入了停缸技术,即在巡航状态下,引擎会自动关闭其中两个气缸;凯迪拉克旗下新款CT6作为中期改款车型,搭载了可停缸的2.0T和3.0T双涡轮两款发动机;另据悉,随着嘉年华ST和第四代福克斯的发布,福特成为第一家提出3缸发动机停缸技术的车企,在最新款1.0 L和1.5 LEcoboost汽油发动机上,当整车扭矩需求降到发动机峰值扭矩一半以下,福特的技术能够选择性地使3个气缸中的1个停止运行,其节油效果可达6%。 

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图片来源:长安马自达官网

当然,停缸技术在实际应用中也有难点,例如实现气门关闭的停阀机构、空间布置和切换速度等必须适用于目标发动机,另外停缸也会导致发动机和整车的振动与噪声(NVH)性能恶化,而由此所带来的软硬件的增加又会导致停缸发动机成本的增加。不过基于这一技术可以有效节省能耗,车企们已经设法推出各种方案来解决这些问题。 

8、分层燃烧

分层燃烧的好处在于热效率高、节流损失少、有限的燃料尽可能多地转化成工作能量。其基本原理是,发动机在吸气行程活塞到达下止点时,ECU控制喷油嘴先进行一次小量的喷油,使气缸内形成稀薄混合气,而在活塞压缩到上止点时再进行第二次喷油,利用活塞顶的特殊结构让火花塞附近出现混合气相对浓度较高的区域,然后利用这部分较浓的混合气引燃汽缸内的稀薄混合气,从而实现气缸内的稀薄燃烧,这就可以用更少的燃油达到同样的燃烧效果,使得发动机的油耗更低。

了解缸内直喷的人士大多对分层燃烧也有所耳闻,从技术的角度来看,两者关系匪浅:缸内直喷是分层燃烧的实现基础,而分层燃烧又是缸内直喷能够省油的重要手段。目前,国外许多车企都有自己的缸内直喷分层燃烧发动机,而就国内来说,也有一部分车企在此方面在做相关的尝试,例如比亚迪宋MAX就配备了分层燃烧等诸多时下主流发动机技术。

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图片来源:比亚迪官网

但由于分层燃烧对于油品的要求较高,所带来的成本也相对较高,此外还需解决氮氧化物的排放问题等,目前其在国内的应用还不是很广泛。不过,随着国内油品质量的提升等方面的进步,此类适应高效低耗趋势的发动机会有不错的前景。 

9、低摩擦技术

低摩擦技术是实现传统汽车节能的重要技术之一,具体包括低滚阻轮胎、低风阻设计、滚动轴承、链条皮带化等等。

以轮胎为例,汽车油耗有相当一部分用于克服轮胎摩擦阻力。欧盟委员会数据显示,汽车轮胎滚动阻力所需能耗占到整车油耗的20%左右。据测定,轮胎滚动阻力每降低7%,就可使汽车燃油消耗降低1%,同时也可大幅降低二氧化碳排放量。

中国汽研相关报告显示,近年来,国外对低滚阻轮胎的研究应用十分活跃,各大轮胎公司竞相推出各自的代表性产品。但这些产品大体原理基本一致,即通过造型结构优化、材料优化、压力优化和轻量化来降低轮胎的滚动阻力。

10、轻量化 

在燃油经济性法规不断收紧的背景之下,轻量化已然成为传统内燃机汽车的重要发展趋势之一。相关数据显示,汽车每减重10%,燃油就能节约6%-8%,因此一辆车每减重300磅,每加仑汽油就能多行驶1.6英里。

在这一大趋势下,我们不难发现,铝合金、镁合金以及高强度钢等材料由于比强度高,使用量增幅明显。而同样不容忽视的是,非金属材料应用比例也在逐渐上涨。相关数据显示,就普通乘用车而言,非金属材料重量占比约1/3,部分车型这一占比更大。 

而谈及汽车轻量化,通常离不开以下三个方面:使用轻量化材料、优化结构设计以及革新制造工艺,几乎每个车企都在围绕这三个方面进行技术创新。最新的例子是,近期众泰成功开发出轻量化仪表板横梁,并开始将新材料运用到新的车型项目上去。据悉,在材料上,众泰仪表板横梁采用了全新的镁合金,这种合金的主要优化是非常轻,密度只有1.8g/cm3左右,同时在物性方面也有上佳的表现。在结构上,采用骨架一体成型,主要安装到车身两侧A柱钣金上,为了提高整体结构稳定性,不但在转向管柱上有设计了车身安装点,在中控处也增加了2个连接点,增加结构强度。另外,仪表板横梁除了为转向管柱、仪表板、空调等大件提供安装点,还为很多电器模块提供安装,集成度很高。

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