都想“弯道超车”,哪家国内厂商还在踏实研发内燃机?

上次写过一篇广汽传祺老外工程师谈底盘开发的文章(传送门),被大家评价干货很多,反响很好。于是这回收到广汽邀请参观其发动机研发中心,为了给大家套干货,我又答应了。

用了大半天时间,和广汽发动机研发掌门人深度对话,又实地参观了他们的一些研发环节,又是满满的干货。

这篇文章分为三大部分:第一部分,我给大家理一下当前发动机领域的行业形势;第二部分,讲讲广汽传祺发动机自主研发的一些内容和成果;第三部分,讲一些我“套取”到的,和大家非常相关的发动机知识。

一、内燃机要死了么?

鬼话。按照全球多家行业调研公司,包括AVL、博世等一些行业供应商大头做的调研预测,内燃机在2025年还将占业界主导地位,其中纯内燃机占比不会低于60%,加上油电混动的占比不低于80%。根据国际能源署IEA在2016年的预测,到2050年,仍有58%的车会搭载内燃机,但内燃机混合动力的总占比将上升到49%。

上图为IEA预测,下图为各业界机构预测,就算最激进的AVL预测,纯内燃机在2025年占比依然高达60 上图为IEA预测,下图为各业界机构预测,就算最激进的AVL预测,纯内燃机在2025年占比依然高达60

这种业界预测是基于行业供应链、成本、技术等因素作出的,显然比那些靠嚷嚷瞎划时间表的政客们要靠谱得多。

但是政客们毕竟手里握有行政权力,所以他们制定的目标,业界也是要去努力实现。当前全球汽车业界受到的最大压力就是来自各国日益严格的排放和能耗法规。其中,中国制定的国6法规,糅合了欧洲和美国法规的要求,堪称全球最严格的法规。

按计划国6在全国实施的时间点是2020年,但北京已经明确表示将在2018年率先要求国6标准,珠三角地区据说也有跟进计划。这对中国车企的自主研发步伐是巨大考验。

政府不但要求销售的车型要达到国6排放,还通过CAFC积分法等法规,对汽车厂商所有产品的平均能耗计算积分,积分必须达标,否则面临罚款。这使得厂商要减少大能耗车型的生产,增加节能车的产销量,意味着要加大对节能车的研发投入。

说到节能车,大家都会想到纯电动,这是我们国家提出的“弯道超车”的战略。然而从工程师思维来看,纯电动车的应用还有诸多问题,包括电池成本、续航里程、充电时间和便利性等等。就拿成本来说,当前小微型车上可以实现纯电驱动,因为小车轻、性能要求低,搭载的电池小而便宜。但随着车辆尺寸增大,需要更大的动力来驱动,那就要用上大的电池,于是成本又更高,重量又更大,又需要更大的电池……这是一个死循环。

所以广汽传祺动力总成的专家认为,中大型车的纯电动化只适用于特斯拉这类高端玩车定位产品,大众化车型还得靠内燃机加混动。其中,“内燃机+a”是未来的主要方向,a是一个变量,但内燃机在未来很长时间里还会是基础。

一句话,纯电动没有YY的那么美好,玩不好内燃机你依然会输掉未来。


二,广汽内燃机研发的成绩

理性地看,我们未来很长时间还是离不开内燃机,至少从我探访到的广汽技术研究所动力总成研发部门来看,他们丝毫没有放松对内燃机的研发力度。

广汽传祺最早的“自主”发动机是从菲亚特购买的老系列,用在第一台传祺轿车上,解决了从无到有。现任广汽研究院副院长、动力总成技术研发中心主任吴坚博士回顾说,当时他们买来的只有图纸,用了半年时间进行技术修改、供应商落地,排除万难才实现了生产。

但是他们很快发现,买回来的这款发动机太老,技术升级困难,决定一切推倒重来,自主研发自己的下一代动力总成。广汽的第二代发动机是全自主开发,和老发动机没有任何关联,没有逆向和借鉴任何其它厂家的发动机,只是在产品阵列规划、新技术应用上和很多先进咨询机构、供应商有合作。

广汽目前的发动机阵列包括GS(小型)、G(中型)、GL(大型)三大平台,1.3、1.5、1.8、2.0等多种排量。其中搭载于GS4上的1.3T、GS8上的2.0T,都是对广汽发展具有重大历史意义的产品。

广汽的第三代自主研发发动机将在明年上市,首先会是运用在GS8上的2.0TGDI缸内直喷发动机,为国内自主发动机第一款双流道涡轮设计,功率从目前的148kw提升到200kw,扭矩350Nm,油耗据第三方测试达到全球优秀水平。研发中的还有一台1.0T三缸发动机,升功率达到100kw,扭矩200Nm,是典型、极致的downsizing(压缩体积)发动机。开发中的产品还包括和混动系统搭配的1.5L高效自然吸气米勒循环发动机。

广汽下一代发动机,在能耗表现上达到业内数据库的领先水平。 广汽下一代发动机,在能耗表现上达到业内数据库的领先水平。

这些发动机不但数据漂亮,还兼顾了环保甚至成本的要求。比如得益于优秀的燃烧效率设计,广汽第三代发动机不需要安装颗粒捕集器就能通过严格的国6B排放,使得每台发动机节约了上千元的成本。

我们参观了广汽传祺的发动机开发、台架测试标定等部门。吴坚副院长说了几个亮点:一是精尖先进设备的应用,比如在燃烧室设计环节,采用引入的高速摄影机拍摄燃烧状态;二是开发流程优化,比如数据标定环节有大量重复性的工作,广汽自主开发了自动化软件来完成近半的标定工作,这个软件获得的专利还对外输出给其它同业。

最值得自豪的还是开发效率。吴院长介绍,广汽研究院动力总成部门从2008年成立至今,总经费花销是15亿元,这已经包括了当初购买知识产权、人力成本、设备购置,以及三代发动机的开发成果。作为一个参照,奇瑞在2008年前后委托海外机构开发的发动机系列,光是图纸就花了10亿人民币。效率是通过很多细节实现的,比如光学拍摄燃烧过程所需要多次使用的一个水晶玻璃部件,外国供应商报价7万欧元,广汽的团队成功把它国产化,成本降到了7000人民币……

关于广汽的开发成果我就说这些了,说多了像软文,但这篇文章、这个活动我自己觉得没有丝毫软,因为硬货还是非常多。和我们交流的吴坚博士,身为广汽传祺的动力总成研发掌门人,从事汽车研发三十多年,曾在华南理工大学任职教授近20年,参与了广汽自主品牌和动力总成从无到有的全过程。和他交流有两大感受:一是他对技术趋势发展有着清晰的规划和认识,例如对于“时兴”的新能源技术发展保有清醒的态度;二是他对我们的自主研发水平有很强的自信,他认为只要政策出来,欧美厂商能够做到,我们也就可以做到,只不过自主车企底子薄弱,希望有更多的准备时间。

下面进入这篇文章大家可能最感兴趣的方面:关于发动机的一些常见解惑。这些问题是我把握住机会请教的,大部分干货信息来自吴坚院长,并加入了我的理解推论,问题可能比较零碎,大家捡感兴趣的看。


三、发动机常见问题解惑

1、发动机对油耗的影响有多大?

一部车的整体能耗跟发动机、轮胎、车身风阻、电器设备等很多因素有关,但最重要的动力总成,承担60%的节能任务。

2、双离合变速箱会成为趋势吗?

在所有能自动换挡的变速箱里,双离合变速箱——尤其是干式双离合,是传动效率最高的,所以它是汽车厂商用来改善能耗、使自己能快速达标的良方。根据业内预测,双离合变速箱的占比还是呈上涨趋势,对应的是AT变速箱份额下降。但干式双离合存在离合片容易过热的问题,湿式双离合会更加可靠。湿式双离合变速箱在使用上,要注意4-6万公里要更换变速箱油,而且最好换原厂指定油品,因为双离合变速箱对变速箱油的兼容性要求很高。

2014年调研机构预测的中国市场变速箱占比趋势 2014年调研机构预测的中国市场变速箱占比趋势

3、新能源动力系统的成本有多高?

纯电动车目前成本还是很高,在大型车辆上普及有现实难度。发动机和电机结合的混动系统,成本大约在2.5万元;欧洲车厂大力研发的48V轻混动系统,成本大约在4千元。

4、刷电脑提升发动机动力输出,可行吗?

整车厂的发动机开发,是先确定最大输出数据,由此决定硬件的强度。然后电脑的设定,主要是调整发动机的扭矩输出特性。整车厂设定电脑的首要目标是保证排放和油耗达标,然后是加速性、响应性等等。但是有些改车、玩车的朋友改变电脑程序设定,不用考虑一致性的情况下,牺牲油耗、排放,重点提升加速性能,这未尝不可,也不怎么伤车。不过如果通过刷电脑,提高了发动机的最大输出,那就有可能导致硬件损坏,毕竟厂家不会告诉你在硬件设计上预留了多大的强度冗余。

广汽研发人员对车辆ECU进行标定调整,改变的是发动机扭矩输出特性。 广汽研发人员对车辆ECU进行标定调整,改变的是发动机扭矩输出特性。

5、即将全国推广的乙醇汽油,对发动机有什么影响?

我国的乙醇汽油为E10,只在汽油内掺入了10%的乙醇,比重不算大。广汽传祺做测试标定时,会做到有25%的比重范围,所以发动机正常工作是没问题的。但由于乙醇在化学特性上是很强的溶剂,如果一台车原本长期使用纯汽油,加入乙醇汽油后,油箱内的沉积物很容易被溶解,进入油路、喷油嘴等处产生堵塞,进入燃烧室内会导致燃烧不充分,影响动力和排放。简单来说,如果一直使用乙醇汽油,动力和环保性能不会和汽油有明显差别;但一台本来使用纯汽油的车,突然切换到乙醇汽油,就会发生动力下降、排放变差的情况,这可能需要一段时间才能缓解。

大半天的活动,写了这么长的心得笔记,请赞我是个好学生……

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