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75家企業油耗積分不達標,車企降油耗還有哪些招兒可使?

說到雙積分,相信汽車行業的朋友們並不陌生。雙積分即是國家對車企進行平均燃油消耗量積分和新能源汽車積分的雙重考核。目前來看,為應對雙積分政策,各大車企都在大力發展新能源汽車,當然,想純粹靠新能源汽車來達到油耗目標,不在燃油車油耗上下功夫,目前來看還是不太可能的。

可以看到,在降低傳統車型油耗方面,各大車企也並沒有放鬆,不過從成果上來看,似乎沒有達到應有的效果。根據工信部近日發布的2018雙積分報告,報告涵蓋了112家境內乘用車生產企業以及29家進口乘用車供應企業的雙積分情況,結果顯示,在這141家車企中,有75家企業油耗積分未達標。

雖然政策規定,2018年並不計入考核,且2019年和2020年的新能源積分可以合並考核,為眾車企留下了兩年的緩衝時間,但從當前油耗積分達標情況來看,車企降油耗仍可謂迫在眉睫。那麽,傳統車型降油耗還有哪些招兒可使?蓋世汽車近日根據市場關注度、市場影響力等整理出十大熱門汽車節能技術。

1、48V微混

48V微混系統,簡而言之就是一種低混合動力系統,也可以將其看成是起停系統的升級版。對比傳統的12V系統,48V系統可以改善電機的功率,車輛起步、短暫停車時,帶48V系統的動力總成可以採用純電驅動,從而避開燃油車起步時最耗油的怠速階段;刹車、滑行時,還可通過發動機制動回收一部分能量,為汽車中所需越來越多的電子負載提供更多功率。

據了解,48V輕混系統可以降低大概15—20%左右的能耗。長安CS55藍動版48V輕混系統以及吉利博瑞GE 48V BSG輕混系統據稱節油率均高達15%。不僅如此,汽車節能發展六大路徑中,48V微混經濟性最好,據稱能以1/3的成本提供了全混合動力的2/3的節能效果。因此,在油耗嚴政下,作為比較現實可行的一種節能減排方式,48V微混近幾年勢頭正起。

圖片來源:吉利汽車官網

目前來看,不少車企已經將48V微混車成功推向市場,也有很多車企將其列入近期規劃之中。據了解,路虎2019款攬勝極光新增了48V輕混系統;奧迪向新款A6 Avant車型提供標準版48V輕度混動系統,新款奧迪A4也將引入48V弱混系統;吉利使用三缸機+48V的弱混型博瑞GE已經正式上市;領克也計劃推出搭載48V系統的車型;北汽亦計劃未來推出更多搭載48V微混和插電式混動系統的新車……

2、渦輪增壓

渦輪增壓的主要作用是提高發動機進氣量,從而提高發動機的功率和扭矩。渦輪增壓可以充分利用廢氣能量實現發動機高進氣密度的燃燒過程控制,提高發動機升功率、升扭矩,降低發動機燃油耗,也是實現發動機小型化和低速化,進一步降低發動機油耗和廢氣排放量的重要技術。

據了解,一台發動機裝上渦輪增壓器後,其最大功率與未裝增壓器的時候相比可以增加40%甚至更高。與此同時,它還擁有更好的油耗表現,能夠減少10%-20%的尾氣排放。正因如此,隨著燃油排放法規的日趨嚴格,眾多車企將目光轉向了渦輪增壓。

據蓋世汽車研究院數據,2017 年全球渦輪增壓車型市場佔比已達到41.8%,2018年這一比例進一步提升,而分區域來看,除了渦輪增壓器發展較早的歐洲地區,中國、印度、南美渦輪增壓車型佔比也較高。就連前些年並不“待見”渦輪增壓的日本地區,渦輪增壓車型的市場佔比也達到了15%,豐田、本田、日產等日系品牌近幾年都開始使用渦輪增壓發動機。

3、可變氣門升程

傳統汽油機發動機的氣門升程——凸輪型線設計是對發動機在全工況下的平衡性選擇。其結果是發動機既得不到最佳的高速效率,也得不到最佳的低速扭矩,但得到了全工況下最平衡的性能。而“可變氣門升程”技術(VVL),就是利用一系列的手段,讓氣門打開的深度可以根據發動機不同的轉速二改變:低速時,減小氣門開啟深度,可以提升氣缸裡的真空度,加快氣流速度;高速時,氣流速度已經足夠大,那麽就加深氣門開啟深度,加大進氣量。這樣一來,就可以實現高低速發動機性能的兼顧了。

早前,市場上使用具有可變氣門升程技術發動機的廠家共有三個,分別是本田(Vtec/i-Vtec)、日產(VVEL)和寶馬(Valvetronic)。之後菲亞特、奧迪、保時捷、豐田、三菱等眾多車企也加入了這一陣營。目前市面上比較出名的可變氣門升程有本田的VTEC、寶馬的Valvetronic、英菲尼迪的VVEL、三菱的MIVEC等等。

值得一提的是,其中很多車企都研發出了自己的連續可變氣門升程技術(CVVL)。隨著技術的不斷進步,連續可變氣門正時升程可同時出現在同一引擎上,比如豐田的VVTL—i,本田的i—VTEC,馬自達的創馳藍天,既匹配可變氣門正時又匹配可變氣門升程。而就自主品牌來看,也有一些車企有所動作,例如長城全新自主研發的GW4B15發動機,就是國內首次採用了CVVL連續可變氣門升程技術的缸內直噴發動機,其新款哈弗H4以及哈弗H6Coupe均採用了CVVL技術。

圖片來源:長城汽車官網

4、可變進氣歧管

進氣歧管一端與進氣門相連,一端與進氣總管後的進氣諧振室相連,每個汽缸都有一根進氣歧管。發動機在運轉時,進氣門不斷地的開啟和關閉,氣門開啟時,進氣歧管中的混合氣以一定的速度通過氣門進入汽缸,當氣門關閉時混合氣受阻就會反彈,周而複始會產生震動頻率。如果進氣歧管很短,這種頻率會更快;如果進氣歧管很長,這個頻率就會相對慢一些;如果進氣歧管中混合氣的震蕩頻率與進氣門開啟的時間達到共振,此時的進氣效率顯然是很高的。

因此可變進氣歧管,在發動機高速和低速時都能提供最佳配氣。發動機在低轉速時,用又長又細的進氣歧管,可以增加進氣的氣流速度和氣壓強度,並使得汽油得以更好的霧化,燃燒的更好,提高扭矩。發動機在高轉速時需要大量混合氣,這時進氣歧管就會變的又粗有短,這樣才能吸入更多的混合氣,提高輸出功率。

目前來看,可變進氣歧管技術已經是相對成熟的一項技術,市面上的很多車型都應用了可變進氣歧管,包括自主品牌車型。例如海馬S5就採用了可變氣門正時、可變進氣歧管等技術,不僅保證了充足的動力,更是最大限度地保證了燃油的經濟性。

5、廢氣再循環

通常,人們對EGR(廢氣再循環)的認知多是用於柴油機減排增效,尤其是在輕型商用車領域,而汽油機EGR卻鮮有耳聞。事實上,EGR也可以用在汽油機上,不僅減少排放,也能降低油耗。從理論上來說,汽油機通過採用EGR產品,可節省3-12%的燃油消耗。

汽油機EGR如何發揮其節能功用?可以從兩方面來看,首先,發動機過噴油階段是一個降燃燒溫度的過程,加了EGR之後,原本過噴油階段的油量是可以省去的;其次,在泵氣損失階段、怠速階段,包括現在為了防止汽油機爆震,在點火提前角上做了些妥協,一些過量噴射的油都會通過這個技術省下來。

廢氣再循環系統有諸多好處,不過它的應用也存在難點,例如混入多少廢氣量需要精確控制的,最大不可以超過新鮮空氣的15%,且在發動機怠速或高轉速的時候,也必須切斷廢氣的反流,否則就會出現油耗增加的反效果,因此就必須有一個可以精確控制廢氣流量的閥門,也即EGR閥(廢氣閥)。

據了解,國外大眾、豐田對汽油機EGR早有涉及,福特旗下諸多車型已經開始搭載此系統。在國內,目前有很多乘用車車企也逐步開始嘗試。

6、缸內直噴

與傳統的歧管噴射不同,缸內直噴(GDI)是將高壓燃油噴嘴安裝在氣缸內,直接將燃油噴入氣缸內與進氣混合,由於氣缸內的高溫以及噴油嘴的高壓,燃油霧化更加細致,燃燒更充分,混合更均勻,能量轉化效率更高,因此不僅增加了發動機工作效率,同時提升了燃油經濟性。

當然,缸內直噴亦有缺點,例如由於結構特點,容易形成積碳,並且對油品的要求也比較高,另外由於高壓噴油系統的核心技術要求非常高,目前鮮有企業能夠做出密閉性完美的高壓油泵,因此車輛的價格會高一些。

此前,缸內直噴一般應用在中高級車上,目前來看,隨著技術的推進,其應用已經愈加廣泛,自主品牌也越來越多的採用這一技術。就近期來看,今年6月上市的長安轎跑SUV車型CS85 COUPE 1.5T版本、6月正式下線的捷途X95以及7月正式上市的傳祺GS8 390T等車型,均採用了缸內直噴技術。

圖片來源:長安汽車官網

7、自動停缸

停缸技術也稱為可變排量技術,是指發動機在部分負荷下運行時,通過相關機構切斷部分氣缸的燃油供給、點火和進排氣,停止其工作,使剩餘工作氣缸負荷率增大,以提高效率,降低燃油消耗。

簡而言之,其可根據實際行駛需要,對多缸發動機進行有針對的停缸,使實際參與做功的排量小於發動機排量。這一技術最初由凱迪拉克提出,福特通用跟進,然後奧迪寶馬奔馳都有部分引入這個系統。值得一提的是,隨著各種計算機及電子控制裝置在汽車上的大量應用,這一技術本身也越來越完善,不僅可以應用在大排量發動機上,也擴展應用到了小排量發動機上。

具體應用案例來看,馬自達2018款CX-5最大的亮點是2.5升四缸引擎加入了停缸技術,即在巡航狀態下,引擎會自動關閉其中兩個氣缸;凱迪拉克旗下新款CT6作為中期改款車型,搭載了可停缸的2.0T和3.0T雙渦輪兩款發動機;另據悉,隨著嘉年華ST和第四代福克斯的發布,福特成為第一家提出3缸發動機停缸技術的車企,在最新款1.0 L和1.5 LEcoboost汽油發動機上,當整車扭矩需求降到發動機峰值扭矩一半以下,福特的技術能夠選擇性地使3個氣缸中的1個停止運行,其節油效果可達6%。

圖片來源:長安馬自達官網

當然,停缸技術在實際應用中也有難點,例如實現氣門關閉的停閥機構、空間布置和切換速度等必須適用於目標發動機,另外停缸也會導致發動機和整車的振動與噪聲(NVH)性能惡化,而由此所帶來的軟硬體的增加又會導致停缸發動機成本的增加。不過基於這一技術可以有效節省能耗,車企們已經設法推出各種方案來解決這些問題。

8、分層燃燒

分層燃燒的好處在於熱效率高、節流損失少、有限的燃料盡可能多地轉化成工作能量。其基本原理是,發動機在吸氣行程活塞到達下止點時,ECU控制噴油嘴先進行一次小量的噴油,使氣缸內形成稀薄混合氣,而在活塞壓縮到上止點時再進行第二次噴油,利用活塞頂的特殊結構讓火花塞附近出現混合氣相對濃度較高的區域,然後利用這部分較濃的混合氣引燃汽缸內的稀薄混合氣,從而實現氣缸內的稀薄燃燒,這就可以用更少的燃油達到同樣的燃燒效果,使得發動機的油耗更低。

了解缸內直噴的人士大多對分層燃燒也有所耳聞,從技術的角度來看,兩者關係匪淺:缸內直噴是分層燃燒的實現基礎,而分層燃燒又是缸內直噴能夠省油的重要手段。目前,國外許多車企都有自己的缸內直噴分層燃燒發動機,而就國內來說,也有一部分車企在此方面在做相關的嘗試,例如比亞迪宋MAX就配備了分層燃燒等諸多時下主流發動機技術。

圖片來源:比亞迪官網

但由於分層燃燒對於油品的要求較高,所帶來的成本也相對較高,此外還需解決氮氧化物的排放問題等,目前其在國內的應用還不是很廣泛。不過,隨著國內油品質量的提升等方面的進步,此類適應高效低耗趨勢的發動機會有不錯的前景。

9、低摩擦技術

低摩擦技術是實現傳統汽車節能的重要技術之一,具體包括低滾阻輪胎、低風阻設計、滾動軸承、鏈條皮帶化等等。

以輪胎為例,汽車油耗有相當一部分用於克服輪胎摩擦阻力。歐盟委員會數據顯示,汽車輪胎滾動阻力所需能耗佔到整車油耗的20%左右。據測定,輪胎滾動阻力每降低7%,就可使汽車燃油消耗降低1%,同時也可大幅降低二氧化碳排放量。

中國汽研相關報告顯示,近年來,國外對低滾阻輪胎的研究應用十分活躍,各大輪胎公司競相推出各自的代表性產品。但這些產品大體原理基本一致,即通過造型結構優化、材料優化、壓力優化和輕量化來降低輪胎的滾動阻力。

10、輕量化

在燃油經濟性法規不斷收緊的背景之下,輕量化已然成為傳統內燃機汽車的重要發展趨勢之一。相關數據顯示,汽車每減重10%,燃油就能節約6%-8%,因此一輛車每減重300磅,每加侖汽油就能多行駛1.6英裡。

在這一大趨勢下,我們不難發現,鋁合金、鎂合金以及高強度鋼等材料由於比強度高,使用量增幅明顯。而同樣不容忽視的是,非金屬材料應用比例也在逐漸上漲。相關數據顯示,就普通乘用車而言,非金屬材料重量佔比約1/3,部分車型這一佔比更大。

而談及汽車輕量化,通常離不開以下三個方面:使用輕量化材料、優化結構設計以及革新製造工藝,幾乎每個車企都在圍繞這三個方面進行技術創新。最新的例子是,近期眾泰成功開發出輕量化儀表板橫梁,並開始將新材料運用到新的車型項目上去。據悉,在材料上,眾泰儀表板橫梁採用了全新的鎂合金,這種合金的主要優化是非常輕,密度只有1.8g/cm3左右,同時在物性方面也有上佳的表現。在結構上,採用骨架一體成型,主要安裝到車身兩側A柱鈑金上,為了提高整體結構穩定性,不但在轉向管柱上有設計了車身安裝點,在中控處也增加了2個連接點,增加結構強度。另外,儀表板橫梁除了為轉向管柱、儀表板、空調等大件提供安裝點,還為很多電器模塊提供安裝,集成度很高。

針對以上技術,蓋世汽車會持續進行深度內容分享,歡迎繼續關注!

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