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涡轮增压能否解70千瓦升功率之困

2018-09-05中国汽车报网

     日前发布的《汽车产业投资管理规定(征求意见稿)》(以下简称《意见稿》)第二十一条要求,新建汽车发动机企业投资项目拟生产发动机的动力性等主要技术指标应达到国际先进水平,同时应满足汽油机升功率≥70千瓦。这一规定遭到了部分业内专家的质疑,他们认为,在当前节能减排的产业发展背景下,《意见稿》中对升功率的要求过高,且较高的发动机升功率并不能体现发动机的整体先进性,升功率已不再是衡量发动机的关键指标。

涡轮增压

    事实上,如果采用涡轮增压与缸内直喷技术结合,汽油发动机实现70千瓦的升功率并不是难事。因此,有专家认为《意见稿》或有意引导涡轮增压技术发展。

    涡轮增压PK自然吸气

    涡轮增压技术最早应用于航空发动机上,通用汽车在上世纪60年代把这项技术用在汽车上。通过涡轮增压技术提高发动机的进气量,可提高输出功率和扭矩。数据显示,一台发动机装上涡轮增压器后,最大功率与未装增压器时相比能提高40%,甚至更高。例如,1.8T涡轮增压发动机的动力,可以达到2.4L自然吸气发动机的水平。

    如果单独比较1.8T涡轮增压发动机与1.8L自然吸气发动机,由于涡轮增压发动机的结构比自然吸气的复杂,在同排量的情况下,涡轮增压发动机耗油量更高。但是,这样比较显然不公平,也不被汽车界认同。有资料显示,如果在同等功率的情况下,以综合工况测算,涡轮增压发动机的油耗约相当于自然吸气发动机的70%。

    据了解,欧洲与美国都曾发生严重的空气污染事件,这促使政府加强汽车尾气排放监管,并逐年提高限值。因为涡轮增压发动机更容易满足排放限值要求,同时还能带来较大功率,这是德国汽车企业青睐涡轮增压发动机的主要原因。

    然而,大多数日系汽车企业依然采用自然吸气技术,他们并非看不到涡轮增压技术的优点,而是有自己的考虑。一位内燃机专家告诉记者,涡轮增压发动机存在涡轮迟滞的现象,在加速平顺性方面不如自然吸气发动机。另外,涡轮增压发动机需要延时熄火,让仍然处于高温状态的涡轮叶片轴承获得冷却和润滑,以延长轴承寿命。从维修保养的角度来看,涡轮增压发动机普遍费用较高。综合来看,自然吸气发动机技术成熟,稳定性较高,涡轮增压发动机油耗低、动力强劲。

涡轮增压

    事实上,涡轮增压技术最早由大众汽车引入国内市场,经过几年的市场培育,得到了中国消费者的认可,从产销量也可以看出涡轮增压车型销量远高于自然吸气产品。

    此外,涡轮增压发动机对油品质量要求比较高,以往国内油品质量堪忧,近年来经过整顿有所好转。这是日系汽车企业以往没有推广涡轮增压车型的原因之一。需要指出的是,涡轮需要发动机达到一定的转速才能介入发挥作用,从市场调查结果来看,在城市道路行驶,由于拥堵严重,涡轮增压车型经常难以发挥优势,并不比自然吸气车型节油。

    自然吸气适合混动

    实施“双积分”后,国内不少汽车企业把目光瞄向了PHEV(插电式混动汽车),PHEV既能消除里程焦虑症,又不受充电难的影响,还能帮助企业赚取新能源汽车积分,一大批PHEV车型陆续推向市场。

    但是,需要指出的是,不少PHEV发动机采用阿特金森循环,并不使用涡轮增压发动机。长安汽车工程研究总院总工程师缪曙霞说:“自然吸气发动机在某个循环段具有一定的优势,这个优势恰好适合于混动车型,这是PHEV采用阿特金森发动机的主要原因。另外,涡轮增压发动机成本较高,也不适合PHEV车型。”

    PHEV车型起步时速度较低,不适合采用阿特金森发动机的动力。这一阶段电动机低速扭矩大,能够让车辆迅速提速,以弥补了阿特金森发动机动力不足的缺陷。在中高速匀速行驶时,阿特金森发动机热效率高的特性可尽情发挥,较高的燃油经济性不仅驱动车辆前行,也能为电池充电。

    阿特金森循环是一种由英国工程师詹姆士·阿特金森于1882年发明的内燃机循环形式,提高了热效率,但降低了功率密度,在低转速时效率低、扭力较小。今天的汽车工程师扬长避短,让阿特金森发动机处于高效工作区为PHEV车型源源不断地提供电能。有资料显示,2.0L阿特金森发动机的热效率能够达到40%,比传统发动机约高10%。

    升功率70是否合理

    东风汽车技术中心总工程师龙永胜告诉《中国汽车报》记者:“自然吸气发动机几乎都达不到70千瓦汽油机升功率的要求,只有涡轮增压与缸内直喷技术结合才能达到这一目标值。涡轮增压技术能够降低油耗,曾被确立为我国发动机的研发方向之一。”

    据介绍,东风汽车技术中心曾向有关部门申请涡轮增压科研项目,项目申请上报之后被财政部否决了,财政部没有批准拨给研发经费。财政部认为,现在已经是新能源汽车时代,节能减排技术不只有涡轮增压,纯电动、插电式混合动力都可以实现。

    然而,《意见稿》规定汽油机升功率必须达到70千瓦,使得自然吸气发动机处于尴尬境地,现阶段几乎没有一款自然吸气发动机能够达到这一数值。而使用涡轮增压发动机既不符合热效率的要求,也难以降低成本,增加消费者的购买负担。

涡轮增压

    一位不愿意透露姓名的业内人士告诉《中国汽车报》记者,《意见稿》规定汽油机升功率必须达到70千瓦,是想通过政策引导促进国内发动机技术水平提高,同时避免低水平发动机生产线重复建设,设立这一门槛,是为了把低端企业挡在门外。当初确定涡轮增压技术方向的时候,国内新能源汽车产业还没有大规模兴起,如今,产业形势发生了变化,这一规定没有与时俱进。

    “我国确定了纯电动汽车的发展方向,PHEV作为过渡产品,在电池技术取得突破以及充电难题解决之前,PHEV还有一定的市场空间。《意见稿》应该充分考虑市场需求。”该业内人士强调,“当前,汽车市场竞争越来越激烈,为了取得竞争优势,汽车企业会自觉地既考虑成本又选择先进的发动机技术。今天的汽车市场不像20年前那么混乱,装配低水平发动机的产品在市场上很难有竞争力。”

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