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渦輪增壓能否解70千瓦升功率之困

2018-09-13 17:20:46

轉(zhuǎn)載自中國(guó)汽車報(bào)網(wǎng)
日前發(fā)布的《汽車產(chǎn)業(yè)投資管理規(guī)定（征求意見稿）》（以下簡(jiǎn)稱《意見稿》）第二十一條要求，新建汽車發(fā)動(dòng)機(jī)企業(yè)投資項(xiàng)目擬生產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性等主要技術(shù)指標(biāo)應(yīng)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，同時(shí)應(yīng)滿足汽油機(jī)升功率≥70千瓦。這一規(guī)定遭到了部分業(yè)內(nèi)專家的質(zhì)疑，他們認(rèn)為，在當(dāng)前節(jié)能減排的產(chǎn)業(yè)發(fā)展背景下，《意見稿》中對(duì)升功率的要求過高，且較高的發(fā)動(dòng)機(jī)升功率并不能體現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的整體先進(jìn)性，升功率已不再是衡量發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵指標(biāo)。

事實(shí)上，如果采用渦輪增壓與缸內(nèi)直噴技術(shù)結(jié)合，汽油發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)70千瓦的升功率并不是難事。因此，有專家認(rèn)為《意見稿》或有意引導(dǎo)渦輪增壓技術(shù)發(fā)展。
渦輪增壓PK自然吸氣
渦輪增壓技術(shù)最早應(yīng)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)上，通用汽車在上世紀(jì)60年代把這項(xiàng)技術(shù)用在汽車上。通過渦輪增壓技術(shù)提高發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣量，可提高輸出功率和扭矩。數(shù)據(jù)顯示，一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)裝上渦輪增壓器后，最大功率與未裝增壓器時(shí)相比能提高40％，甚至更高。例如，1.8T渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力，可以達(dá)到2.4L自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)的水平。
如果單獨(dú)比較1.8T渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)與1.8L自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)，由于渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)比自然吸氣的復(fù)雜，在同排量的情況下，渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)耗油量更高。但是，這樣比較顯然不公平，也不被汽車界認(rèn)同。有資料顯示，如果在同等功率的情況下，以綜合工況測(cè)算，渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的油耗約相當(dāng)于自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)的70％。
據(jù)了解，歐洲與美國(guó)都曾發(fā)生嚴(yán)重的空氣污染事件，這促使政府加強(qiáng)汽車尾氣排放監(jiān)管，并逐年提高限值。因?yàn)闇u輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)更容易滿足排放限值要求，同時(shí)還能帶來較大功率，這是德國(guó)汽車企業(yè)青睞渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的主要原因。
然而，大多數(shù)日系汽車企業(yè)依然采用自然吸氣技術(shù)，他們并非看不到渦輪增壓技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，而是有自己的考慮。一位內(nèi)燃機(jī)專家告訴記者，渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)存在渦輪遲滯的現(xiàn)象，在加速平順性方面不如自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)。另外，渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)需要延時(shí)熄火，讓仍然處于高溫狀態(tài)的渦輪葉片軸承獲得冷卻和潤(rùn)滑，以延長(zhǎng)軸承壽命。從維修保養(yǎng)的角度來看，渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)普遍費(fèi)用較高。綜合來看，自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)成熟，穩(wěn)定性較高，渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)油耗低、動(dòng)力強(qiáng)勁。

事實(shí)上，渦輪增壓技術(shù)最早由大眾汽車引入國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，經(jīng)過幾年的市場(chǎng)培育，得到了中國(guó)消費(fèi)者的認(rèn)可，從產(chǎn)銷量也可以看出渦輪增壓車型銷量遠(yuǎn)高于自然吸氣產(chǎn)品。
此外，渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)油品質(zhì)量要求比較高，以往國(guó)內(nèi)油品質(zhì)量堪憂，近年來經(jīng)過整頓有所好轉(zhuǎn)。這是日系汽車企業(yè)以往沒有推廣渦輪增壓車型的原因之一。需要指出的是，渦輪需要發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到一定的轉(zhuǎn)速才能介入發(fā)揮作用，從市場(chǎng)調(diào)查結(jié)果來看，在城市道路行駛，由于擁堵嚴(yán)重，渦輪增壓車型經(jīng)常難以發(fā)揮優(yōu)勢(shì)，并不比自然吸氣車型節(jié)油。
自然吸氣適合混動(dòng)
實(shí)施“雙積分”后，國(guó)內(nèi)不少汽車企業(yè)把目光瞄向了PHEV（插電式混動(dòng)汽車），PHEV既能消除里程焦慮癥，又不受充電難的影響，還能幫助企業(yè)賺取新能源汽車積分，一大批PHEV車型陸續(xù)推向市場(chǎng)。
但是，需要指出的是，不少PHEV發(fā)動(dòng)機(jī)采用阿特金森循環(huán)，并不使用渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)。長(zhǎng)安汽車工程研究總院總工程師繆曙霞說：“自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)在某個(gè)循環(huán)段具有一定的優(yōu)勢(shì)，這個(gè)優(yōu)勢(shì)恰好適合于混動(dòng)車型，這是PHEV采用阿特金森發(fā)動(dòng)機(jī)的主要原因。另外，渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)成本較高，也不適合PHEV車型。”
PHEV車型起步時(shí)速度較低，不適合采用阿特金森發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力。這一階段電動(dòng)機(jī)低速扭矩大，能夠讓車輛迅速提速，以彌補(bǔ)了阿特金森發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力不足的缺陷。在中高速勻速行駛時(shí)，阿特金森發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率高的特性可盡情發(fā)揮，較高的燃油經(jīng)濟(jì)性不僅驅(qū)動(dòng)車輛前行，也能為電池充電。

阿特金森循環(huán)是一種由英國(guó)工程師詹姆士·阿特金森于1882年發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)循環(huán)形式，提高了熱效率，但降低了功率密度，在低轉(zhuǎn)速時(shí)效率低、扭力較小。今天的汽車工程師揚(yáng)長(zhǎng)避短，讓阿特金森發(fā)動(dòng)機(jī)處于高效工作區(qū)為PHEV車型源源不斷地提供電能。有資料顯示，2.0L阿特金森發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率能夠達(dá)到40％，比傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)約高10％。
升功率70是否合理
東風(fēng)汽車技術(shù)中心總工程師龍永勝告訴《中國(guó)汽車報(bào)》記者：“自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)幾乎都達(dá)不到70千瓦汽油機(jī)升功率的要求，只有渦輪增壓與缸內(nèi)直噴技術(shù)結(jié)合才能達(dá)到這一目標(biāo)值。渦輪增壓技術(shù)能夠降低油耗，曾被確立為我國(guó)發(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā)方向之一”。
據(jù)介紹，東風(fēng)汽車技術(shù)中心曾向有關(guān)部門申請(qǐng)渦輪增壓科研項(xiàng)目，項(xiàng)目申請(qǐng)上報(bào)之后被財(cái)政部否決了，財(cái)政部沒有批準(zhǔn)撥給研發(fā)經(jīng)費(fèi)。財(cái)政部認(rèn)為，現(xiàn)在已經(jīng)是新能源汽車時(shí)代，節(jié)能減排技術(shù)不只有渦輪增壓，純電動(dòng)、插電式混合動(dòng)力都可以實(shí)現(xiàn)。
然而，《意見稿》規(guī)定汽油機(jī)升功率必須達(dá)到70千瓦，使得自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)處于尷尬境地，現(xiàn)階段幾乎沒有一款自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)能夠達(dá)到這一數(shù)值。而使用渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)既不符合熱效率的要求，也難以降低成本，增加消費(fèi)者的購買負(fù)擔(dān)。

一位不愿意透露姓名的業(yè)內(nèi)人士告訴《中國(guó)汽車報(bào)》記者，《意見稿》規(guī)定汽油機(jī)升功率必須達(dá)到70千瓦，是想通過政策引導(dǎo)促進(jìn)國(guó)內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)水平提高，同時(shí)避免低水平發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)線重復(fù)建設(shè)，設(shè)立這一門檻，是為了把低端企業(yè)擋在門外。當(dāng)初確定渦輪增壓技術(shù)方向的時(shí)候，國(guó)內(nèi)新能源汽車產(chǎn)業(yè)還沒有大規(guī)模興起，如今，產(chǎn)業(yè)形勢(shì)發(fā)生了變化，這一規(guī)定沒有與時(shí)俱進(jìn)。
“我國(guó)確定了純電動(dòng)汽車的發(fā)展方向，PHEV作為過渡產(chǎn)品，在電池技術(shù)取得突破以及充電難題解決之前，PHEV還有一定的市場(chǎng)空間。《意見稿》應(yīng)該充分考慮市場(chǎng)需求。”該業(yè)內(nèi)人士強(qiáng)調(diào)，“當(dāng)前，汽車市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)越來越激烈，為了取得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，汽車企業(yè)會(huì)自覺地既考慮成本又選擇先進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)。今天的汽車市場(chǎng)不像20年前那么混亂，裝配低水平發(fā)動(dòng)機(jī)的產(chǎn)品在市場(chǎng)上很難有競(jìng)爭(zhēng)力”。

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