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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

轉載自中國汽車報網
日前發(fā)布的《汽車產業(yè)投資管理規(guī)定（征求意見稿）》（以下簡稱《意見稿》）第二十一條要求，新建汽車發(fā)動機企業(yè)投資項目擬生產發(fā)動機的動力性等主要技術指標應達到國際先進水平，同時應滿足汽油機升功率≥70千瓦。這一規(guī)定遭到了部分業(yè)內專家的質疑，他們認為，在當前節(jié)能減排的產業(yè)發(fā)展背景下，《意見稿》中對升功率的要求過高，且較高的發(fā)動機升功率并不能體現發(fā)動機的整體先進性，升功率已不再是衡量發(fā)動機的關鍵指標。

事實上，如果采用渦輪增壓與缸內直噴技術結合，汽油發(fā)動機實現70千瓦的升功率并不是難事。因此，有專家認為《意見稿》或有意引導渦輪增壓技術發(fā)展。
渦輪增壓PK自然吸氣
渦輪增壓技術最早應用于航空發(fā)動機上，通用汽車在上世紀60年代把這項技術用在汽車上。通過渦輪增壓技術提高發(fā)動機的進氣量，可提高輸出功率和扭矩。數據顯示，一臺發(fā)動機裝上渦輪增壓器后，最大功率與未裝增壓器時相比能提高40％，甚至更高。例如，1.8T渦輪增壓發(fā)動機的動力，可以達到2.4L自然吸氣發(fā)動機的水平。
如果單獨比較1.8T渦輪增壓發(fā)動機與1.8L自然吸氣發(fā)動機，由于渦輪增壓發(fā)動機的結構比自然吸氣的復雜，在同排量的情況下，渦輪增壓發(fā)動機耗油量更高。但是，這樣比較顯然不公平，也不被汽車界認同。有資料顯示，如果在同等功率的情況下，以綜合工況測算，渦輪增壓發(fā)動機的油耗約相當于自然吸氣發(fā)動機的70％。
據了解，歐洲與美國都曾發(fā)生嚴重的空氣污染事件，這促使政府加強汽車尾氣排放監(jiān)管，并逐年提高限值。因為渦輪增壓發(fā)動機更容易滿足排放限值要求，同時還能帶來較大功率，這是德國汽車企業(yè)青睞渦輪增壓發(fā)動機的主要原因。
然而，大多數日系汽車企業(yè)依然采用自然吸氣技術，他們并非看不到渦輪增壓技術的優(yōu)點，而是有自己的考慮。一位內燃機專家告訴記者，渦輪增壓發(fā)動機存在渦輪遲滯的現象，在加速平順性方面不如自然吸氣發(fā)動機。另外，渦輪增壓發(fā)動機需要延時熄火，讓仍然處于高溫狀態(tài)的渦輪葉片軸承獲得冷卻和潤滑，以延長軸承壽命。從維修保養(yǎng)的角度來看，渦輪增壓發(fā)動機普遍費用較高。綜合來看，自然吸氣發(fā)動機技術成熟，穩(wěn)定性較高，渦輪增壓發(fā)動機油耗低、動力強勁。

事實上，渦輪增壓技術最早由大眾汽車引入國內市場，經過幾年的市場培育，得到了中國消費者的認可，從產銷量也可以看出渦輪增壓車型銷量遠高于自然吸氣產品。
此外，渦輪增壓發(fā)動機對油品質量要求比較高，以往國內油品質量堪憂，近年來經過整頓有所好轉。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)動機達到一定的轉速才能介入發(fā)揮作用，從市場調查結果來看，在城市道路行駛，由于擁堵嚴重，渦輪增壓車型經常難以發(fā)揮優(yōu)勢，并不比自然吸氣車型節(jié)油。
自然吸氣適合混動
實施“雙積分”后，國內不少汽車企業(yè)把目光瞄向了PHEV（插電式混動汽車），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。
但是，需要指出的是，不少PHEV發(fā)動機采用阿特金森循環(huán)，并不使用渦輪增壓發(fā)動機。長安汽車工程研究總院總工程師繆曙霞說：“自然吸氣發(fā)動機在某個循環(huán)段具有一定的優(yōu)勢，這個優(yōu)勢恰好適合于混動車型，這是PHEV采用阿特金森發(fā)動機的主要原因。另外，渦輪增壓發(fā)動機成本較高，也不適合PHEV車型。”
PHEV車型起步時速度較低，不適合采用阿特金森發(fā)動機的動力。這一階段電動機低速扭矩大，能夠讓車輛迅速提速，以彌補了阿特金森發(fā)動機動力不足的缺陷。在中高速勻速行駛時，阿特金森發(fā)動機熱效率高的特性可盡情發(fā)揮，較高的燃油經濟性不僅驅動車輛前行，也能為電池充電。

阿特金森循環(huán)是一種由英國工程師詹姆士·阿特金森于1882年發(fā)明的內燃機循環(huán)形式，提高了熱效率，但降低了功率密度，在低轉速時效率低、扭力較小。今天的汽車工程師揚長避短，讓阿特金森發(fā)動機處于高效工作區(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)動機的熱效率能夠達到40％，比傳統(tǒng)發(fā)動機約高10％。
升功率70是否合理
東風汽車技術中心總工程師龍永勝告訴《中國汽車報》記者：“自然吸氣發(fā)動機幾乎都達不到70千瓦汽油機升功率的要求，只有渦輪增壓與缸內直噴技術結合才能達到這一目標值。渦輪增壓技術能夠降低油耗，曾被確立為我國發(fā)動機的研發(fā)方向之一”。
據介紹，東風汽車技術中心曾向有關部門申請渦輪增壓科研項目，項目申請上報之后被財政部否決了，財政部沒有批準撥給研發(fā)經費。財政部認為，現在已經是新能源汽車時代，節(jié)能減排技術不只有渦輪增壓，純電動、插電式混合動力都可以實現。
然而，《意見稿》規(guī)定汽油機升功率必須達到70千瓦，使得自然吸氣發(fā)動機處于尷尬境地，現階段幾乎沒有一款自然吸氣發(fā)動機能夠達到這一數值。而使用渦輪增壓發(fā)動機既不符合熱效率的要求，也難以降低成本，增加消費者的購買負擔。

一位不愿意透露姓名的業(yè)內人士告訴《中國汽車報》記者，《意見稿》規(guī)定汽油機升功率必須達到70千瓦，是想通過政策引導促進國內發(fā)動機技術水平提高，同時避免低水平發(fā)動機生產線重復建設，設立這一門檻，是為了把低端企業(yè)擋在門外。當初確定渦輪增壓技術方向的時候，國內新能源汽車產業(yè)還沒有大規(guī)模興起，如今，產業(yè)形勢發(fā)生了變化，這一規(guī)定沒有與時俱進。
“我國確定了純電動汽車的發(fā)展方向，PHEV作為過渡產品，在電池技術取得突破以及充電難題解決之前，PHEV還有一定的市場空間?！兑庖姼濉窇摮浞挚紤]市場需求。”該業(yè)內人士強調，“當前，汽車市場競爭越來越激烈，為了取得競爭優(yōu)勢，汽車企業(yè)會自覺地既考慮成本又選擇先進的發(fā)動機技術。今天的汽車市場不像20年前那么混亂，裝配低水平發(fā)動機的產品在市場上很難有競爭力”。

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