挖掘技术潜力运用系统思维 车企多措并举降油耗
近期,一系列的关于节能减排的政策出炉。继发改委发布《新能源汽车碳配额管理办法》之后,工信部也推进了企业平均燃料消耗量与新能源汽车积分之间的“并行”管理机制。虽然政策的一些实施细则尚存争议,但透露出来的信号却毋庸置疑——政府正在收紧对车企的油耗“紧箍”。这样的背景下,各大整车厂不得不竭尽所能,投入更多的研发资金、制定适合自身的技术路线,改进现有产品的油耗。
■小排量和混合动力是现实方案
当前汽车企业主要通过三种技术路径降低平均油耗——发动机小型化以及新能源汽车或混合动力技术。
发动机小型化即通过减小发动机排量或减少气缸数量,在提高燃油效率的同时减少尾气和温室气体排放。从整车厂和零部件供应商在发动机领域的技术创新来看,发动机小型化早已成为各家追逐的焦点,以应对油耗高压。有测试数据显示,发动机小型化可以提升20%到30%的燃油效率。相对而言,更小的、功率密度更大的发动机能够降低摩擦损失,从而提升整车燃油经济性。
更少气缸数的小型的发动机之所以成为可能,离不开涡轮增压技术、燃油直喷技术、可变气门正时等关键零部件技术作保障。当前最热的是小排量涡轮增压技术。涡轮增压是利用发动机排放出的废气冲击涡轮来压缩进气,从而提高发动机的动力和燃油效率。近年来,欧洲各汽车品牌全面实现“涡轮化”,美系紧随其后,就连最固执的日系也开始推出涡轮增压车型。
然而,国家信息中心信息资源开发部主任徐长明指出:“在当前SUV市场高涨的背景下,车企要在保证动力性能的基础上,实现发动机小型化的难度不小。”他表示,“发展混动技术以及通过新能源汽车来平衡油耗都是接下来的必经之路,也是汽车行业的发展方向。” 清华大学汽车技术研究院院长宋健同样认为,混合动力是能够在现有基础上实现降低一半油耗的技术,这对燃油消耗总量近55%的汽车行业来说可以解燃眉之急。“平均百公里油耗降至5升谈何容易,想完成这一任务,必须大量提高小排量车比例、推出混合动力汽车和新能源汽车。假如车企没有布局新能源车,届时单靠传统燃油车基本上无法实现这个目标。”国家863“节能与新能源汽车”重大项目监理咨询专家组组长王秉刚告诉记者。
事实上,不少车企在传统技术方面很难实现大幅度的油耗降低,已经开始选择转向混合动力汽车。混动技术以丰田汽车为代表,其在中国市场推出雷凌和卡罗拉两款双擎车型,也在降低油耗方面表现出众。
■轻量化、降风阻、怠速启停是有效途径
对于车辆的设计来说,降低油耗是个系统工程,是多项节油技术的共同作用的结果。
长期以来,汽车工程师们一直在致力于追求发动机的性能极限,力求用最少的燃油,输出更多的动力。在工程师的眼中,没有完美的动力组合,需要不断地对发动机和变速器进行测试、调校、磨合、匹配,让其操控性、动力性和节油性达到更好的平衡。
车身轻量化也是车企降低油耗的重要途径之一。在同样的功率输出下,较轻的车身对于发动机来说就是较轻的负载。有研究报告显示,汽车的自重每减少10%,燃油的消耗可降低6%~8%;汽车整备质量每减少100千克,百公里油耗可降低0.3~0.6升。为此,增加如铝合金、镁合金、增强塑料、玻璃纤维、碳纤维复合材料等轻量化材料在汽车中的使用量,便成为车企降低整车重量、降低油耗的有效手段。比如,捷豹XFL采用全铝车身,上汽通用生产的凯迪拉克CT6的白车身用铝比例也达到了62%。浙商证券的一位分析师告诉记者,未来5~10年,看好铝合金、镁合金及碳纤维材料在车身上的应用带来的机会,铝合金挤压型材、高压真空铸造,预计在2020年将带来250亿以上的市场机会,到2025年达到800亿元以上的规模。
智能启停系统也对油耗控制有所帮助。车辆长时间处于怠速状态,发动机却一直在工作,空转消耗燃料,虽然关掉引擎可以避免长时间怠速,但是再一次启动时耗费的油量与空转一分钟耗费的也差不多。这种情况下,引擎关也不划算、不关也不划算,“动静皆耗油”让车主左右为难,智能启停的重要性此时就凸显出来。
此外,降低风阻等途径也帮助汽车实现降低油耗。风阻系数对油耗有很大的影响,一般来说,车辆在行驶中,有60%-85%的能源消耗是用来克服风阻的。因此风阻系数越小,车辆的耗油量也就越低。
■车企需制定系统性战略
按照此前工信部制定的油耗达标值,从2015年到2020年,车企每年要依次实现的平均油耗目标分别为百公里6.9升、6.7升、6.4升、6升、5.5升和5升。油耗限值政策施行以来,车企的油耗管理在不断进步和完善,诸多手段齐发力,对控制油耗起到了不小的效果。
然而,面对日益严苛的油耗限值,很多车企依然感受到了前所未有的压力。业内普遍认为,要挑战每百公里5升的油耗红线,将让国内汽车产业集体承压。因为过去几年间每年接近3%的油耗降低幅度已经让企业付出了大量的研发成本,而未来几年,要达到每百公里5升的标准,对众多车企来说,技术上的压力可想而知。
未来,车企需要在油耗控制上投入更大的资金和精力。“油耗限值考核已经成为倒逼汽车行业升级的重要推动力。”汽车行业分析师赵宇说道。徐长明也表示,不管是小排量发动机、新能源汽车、混合动力还是其他技术的提高,最后都会面临车价的调高,显然消费者是不愿意承担这部分费用的。因此,车企必须制定一个系统性的战略来解决油耗问题。
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