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发动机终将英雄迟暮?

汽车之家 刘宏龙 2019-12-08 08:17:34

又是一年岁末时。回望2019,新旧力量正面交锋,科技创新加速格局重构,商业生态发生巨大变革。

在当下舆论环境中探讨发动机,应该算是一种回归。当大家都把目光聚焦在电动车、自动驾驶、智能网联领域时,当资本都流向新兴产业时,已经咆哮百余年的发动机行业似乎逐渐被忽视,甚至出现了强烈的“唱衰”声音。任何人都不会否认电驱动系统等新兴技术在特定领域的技术优势,但汽车发动机乃至更广阔的内燃机产业就会衰落?值此,我们应该仔细品味全球发动机产业那些最真实的声音。

发动机终将英雄迟暮?

● “唱衰”发动机为时过早

“唱衰”发动机的爆发点是去年之初,各国“禁燃令”(指停止销售传统内燃机汽车)被炒作之时,一些行业人士、媒体的过度解读、误读,甚至断章取义让整个产业风声出现了异样。在迈进2020年之前,我们应该明确一个事实,还没有哪个国家把“禁止内燃机”提高至法律层面并予以落地。现在“唱衰”汽车发动机还为时过早,对于发动机产业的现状我们应该理性看待。

发动机终将英雄迟暮?

首先,对于发动机的认知,我们要扩大视角。汽车发动机并不是内燃机产业的全部。同济大学教授李理光曾提到,中国内燃机及相关领域规模近万亿,可以拉动上下游产业十几个万亿的产值,内燃机工业的可持续发展对国民经济的重要性不言而喻。

其次,基于目前内燃机工业在产业结构、经济结构中的重要地位,内燃机相关细分市场也应该承担更大的节能减排责任。当前,全球汽车企业都承担着巨大的节能减排压力,而真正推动这场变革的根因是2015年全球达成共识的《巴黎协定》。各国都为此提出了降低碳排放的具体目标,尤其是针对汽车行业。意大利佩鲁贾大学教授Michele Battistoni称,欧盟对汽车碳排放的要求意味着发动机行业还有更多的工作要做,目前市场已经推广的都是低成本的减排技术,未来想要使用减排效果更好的技术,就要付出更多的成本。

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第三,电动汽车不烧燃油就减排了?这是错误观点。降低碳排放不应只看车辆使用层面,应该从车辆生产制造到回收的全生命周期进行对比。未来随着核电以及清洁能源发电比例的提升,纯电汽车在碳排放方面才会有优势。美国桑迪亚国家实验室发动机燃烧试验室主任Paul Miles提供的数据显示,2018年传统发动机汽车全生命周期内碳排放量要低于纯电动汽车,主要原因就是世界范围内火电使用比例仍然很高。为此,现阶段“唱衰”发动机、一味推广纯电动车未必是最恰当的选择。

发动机终将英雄迟暮?

● 汽车发动机不会完全消失

综合来看,业内对2030年发动机在汽车产业应用比例的预期在70%以上。也许会有人问到,国内也在谣传国家相关部门正在探讨“禁燃”。对于这个疑问,大家可以关注工信部刚刚发布的《新能源汽车产业发展规划(2021-2035年)》(征求意见稿)。

其中,新能源汽车的定义包括纯电动汽车、插电式混合动力(含增程式)汽车、燃料电池汽车,这意味着发展新能源汽车不是一杆子把发动机产业打死,发动机电气化后在插电式、增程式新能源车上仍有很大需求。

文件中还有一个指标,2025年新能源汽车新车销量占比约为25%,显然剩余市场仍被传统发动机占据。我国地域辽阔,在一些高原、高温、高寒区域,内燃机在交通运输、发电、工程机械等领域的能力是其它动力系统不可替代的。

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『理想ONE 增程混动系统』

实际上,汽车电动化的含义是广泛的,发动机的电气化也是汽车电动化的一种方式,混动就是很典型的例子。发动机不是一个孤胆英雄,未来发动机需要与多种技术协作发展,比如48V的中度混合车型、插电混合动力等。

丰田明确提出了扩大电动化车辆销量的发展目标,到2030年电动化车型占比50%。丰田汽车动力总成产品企划部主任工程师上原隆史向我们介绍,丰田的电动化车型并非单指纯电动,而是包括插电式混合动力,届时仍有约90%的丰田汽车需要使用发动机。

发动机终将英雄迟暮?

从国际上来看,欧盟、美国、中国未来汽车市场动力系统构成比例是不同的,但基于发动机的传动系统都会是主流。韩国虽然在倡导氢能汽车的发展,预计2030年燃料电池汽车可能占市场的10%,但即使到2050年也不会发展到一个很大的份额,大部分市场仍是混动、插混汽车。

未来,无论是传统发动机还是纯电、氢能,每一种技术都在不断演进,也都面临着一定的风险和不确定性,技术多元化才是产业发展正解。

● 发动机热效率奔向50%以上

随着发动机热效率的提升和排放处理技术的改进,未来的汽车或许真就成为了“空气净化器”。说起热效率,日本汽车企业仍处于较为领先的位置。日本汽车企业的发动机技术应用思路都是不同的,但目标是一致的——不断提高发动机燃烧效率。从1995年至今,日本汽车企业的发动机热效率从37%增长到现在的41%,未来商品化的产品可以达到45%,下一步大家都会向51%发起挑战,并且可靠性还在提升、成本还在降低。

发动机终将英雄迟暮?

『第一代丰田普锐斯』

就拿丰田来说,1997年普锐斯上搭载的混动专用发动机(1NZ-FXE)热效率为37.6%,今天丰田TNGA平台下混合动力专用发动机达到41%,未来丰田希望通过“均值稀燃”技术实现46%,通过“超级稀燃”技术达到48%(指较大空燃比的稀薄燃烧)。

今年初,日本SIP项目(由政府牵头的战略性创新项目)中,早稻田大学等单位组成的研究小组在实验室中实现了汽油机热效率51.5%。马自达近期宣布在实验室中实现了汽油机56%的热效率指标。最近也有两家中国本土企业分别在实验室中实现了汽油机49.5%、48%的热效率。

发动机终将英雄迟暮?

『马自达新一代创驰蓝天发动机』

在中国,一汽红旗CA4GC20TD经济版热效率达到了39%(功率版为38%)。中国一汽研发总院首席专家李金成指出,“一汽提出了未来新车降低油耗的目标,其中发动机要贡献58%,因此技术需要不断升级。混动也是一汽的主要技术路线,这方面我们做了41%热效率的专用发动机。2025年我们要实现45%的目标,未来也会向50%迈进。

关于发动机技术的进一步改进,李理光给出了三个阶段的技术应用建议。近期,主要推广阿特金森循环/米勒循环、高压缩比13:1、350bar直喷系统、高能点火、EGR、热管理技术、低粘度机油(XW-20)等。

中期推广深度阿特金森循环/米勒循环、高压缩比15:1、500bar直喷系统、可变压缩比、稀薄燃烧及稀薄燃烧后处理、点火辅助压燃、AI与智能控制、高能点火、附件电气化、热管理技术、低粘度机油(XW-16)、碳中性燃料等。

发动机终将英雄迟暮?

『日产可变压缩比系统』

后期实施压燃、超级稀燃、超高压缩比、1000bar直喷系统、智能燃烧反馈控制、氧气燃料、压燃燃料、零排放后处理、低粘度机油(XW-8)、绝热技术、余热回收技术等。李理光认为,尽管很多先进技术处于概念阶段或实验室阶段,但并非不能实现推广,“预计在2025-2030年之间,50%热效率的发动机有可能商品化”。

全文总结:

市场结构的调整不会一蹴而就,发动机产业也没有被画上终结的符号,反而有更大的技术升级需求。这个行业需要更多的电气化人才,未来发动机并不会独立存在,反而会与更多的电气化系统融合在一起。一味“唱衰”发动机不合时宜,多元化技术路线才是我国汽车动力市场发展正解。 

本文地址:https://auto.gasgoo.com/news/201912/8I70144458C103.shtml

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