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        我國輕型車油耗法規(guī)及節(jié)能技術(shù)研究

        2020-09-10 19:25:28馬乃鋒
        內(nèi)燃機與配件 2020年10期
        關(guān)鍵詞:節(jié)能

        馬乃鋒

        摘要:面對日益嚴(yán)格的輕型車燃油經(jīng)濟性法規(guī)要求,本文研究了行業(yè)目前主流節(jié)能技術(shù)特點,最后從成本、可執(zhí)行性角度,對達到五階段油耗標(biāo)準(zhǔn)提出了自己的觀點和相應(yīng)的對策。

        關(guān)鍵詞:輕型車;油耗;法規(guī);節(jié)能

        0 ?引言

        2005年至今中國已經(jīng)建立并實施了四個階段的乘用車燃油消耗量法規(guī),五階段油耗法規(guī)已形成征求意見稿,并征求意見。同時,2025年之前,輕型汽車中的汽柴油車、混合動力汽車、替代燃料汽車采用WLTC工況,2025年之后,所有車型都將采用中國工況標(biāo)準(zhǔn)進行測試。國家層面下定決心,以法規(guī)加嚴(yán)倒逼企業(yè)技術(shù)升級,使我國汽車生產(chǎn)企業(yè)面臨著降低油耗的巨大壓力。

        1 ?我國油耗法規(guī)分析

        1.1 我國前四階段油耗法規(guī)概述

        我國油耗法規(guī)已經(jīng)歷4個階段,2019年1月,五階段油耗法規(guī)已形成征求意見稿,并征求意見,五階段的油耗指標(biāo)壓力更為嚴(yán)峻。其中在第一、二階段中規(guī)定了燃料消耗量限值,自第三階段開始,引入了乘用車企業(yè)平均燃油消耗量(CAFC)概念,以整車整備質(zhì)量作為基準(zhǔn)規(guī)定了乘用車CAFC目標(biāo)值,并采用CAFC實際值與目標(biāo)值的比值作為評價指標(biāo),在CAFC達標(biāo)前提下,企業(yè)可內(nèi)部根據(jù)自身特點及市場需要,靈活調(diào)整產(chǎn)品線[1]。第四階段仍延續(xù)第三階段車型燃料消耗量限值和企業(yè)CAFC達標(biāo)雙重管理方案,并且進一步加嚴(yán)了汽車單車限值和目標(biāo)值要求。對整車整備質(zhì)量較大的車型,尤其是1.88噸以上的乘用車,加嚴(yán)比例更高。

        1.2 第五階段油耗法規(guī)(征求意見稿)分析

        1.2.1 適用范圍與測試工況調(diào)整

        醇醚類燃料主要由煤氣化合成,對我國能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化將起到積極正面的推動作用,因此五階段油耗法規(guī)首次將醇醚類燃料納入考量范圍,同時明確至2025年乘用車油耗與排放標(biāo)準(zhǔn)協(xié)同,采用WLTC工況,降低企業(yè)負(fù)擔(dān)。(表1)

        燃料消耗量型式認(rèn)證申請報告/型式認(rèn)證報告里, CO2排放量和燃料消耗量僅申報綜合工況并提交綜合工況型式試驗結(jié)果。

        1.2.2 限值與目標(biāo)值評價體系調(diào)整

        評價體系仍以整備質(zhì)量為基準(zhǔn)并由階梯式改為直線式。核心思路:五階段油耗管控核心在于目標(biāo)值,整體抓大放小。油耗設(shè)定充分考慮工況切換與新能源汽車銷量的影響,總體目標(biāo)不變。

        1.2.3 企業(yè)平均燃料消耗量與車型優(yōu)惠倍數(shù)調(diào)整

        企業(yè)平均燃料消耗量目標(biāo)值加嚴(yán),車型優(yōu)惠倍數(shù)下調(diào)同時對低油耗車型實時鼓勵,各年度目標(biāo)值過渡設(shè)定更為合理??紤]到車型開發(fā)周期,五階段前期相對寬松;而后期將快速向目標(biāo)值靠攏,減少車型優(yōu)惠倍數(shù)確保新能源車銷量達標(biāo)。

        2 ?輕型汽車節(jié)能技術(shù)

        2.1 缸內(nèi)直噴技術(shù)

        汽油缸內(nèi)直噴(Gasoline Direct Injection,簡稱GDI)目前已是行業(yè)主流的節(jié)能技術(shù),是指將噴油器安裝于發(fā)動機氣缸內(nèi)部,通過控制器精準(zhǔn)控制噴入的燃油量,同時加以較高的噴射壓力,使燃料能夠得到更好的霧化,并與進氣進行充分混合[2]。

        2.2 渦輪增壓技術(shù)

        渦輪增壓技術(shù)通過增加發(fā)動機進氣量提高燃油經(jīng)濟性,主要依靠汽車尾氣排出的剩余能量帶動排氣管道中的渦輪工作,繼而帶動進氣道中的同軸渦輪轉(zhuǎn)動,最終使進入發(fā)動機參與燃燒的空氣部分壓力增加。我國乘用車行業(yè)渦輪增壓技術(shù)發(fā)展較快,已逐漸成為汽油乘用車最常用的節(jié)能技術(shù)之一。

        2.3 雙噴射技術(shù)

        雙噴射技術(shù)分為“缸內(nèi)直噴+氣道噴射”與氣道雙噴射技術(shù)兩大類型。

        關(guān)于“缸內(nèi)直噴+氣道噴射”的技術(shù)方案,將兩者的優(yōu)勢結(jié)合起來,不同工況采用不同噴油策略,從而使發(fā)動機各方面性能都得到提升。尤其在發(fā)動機中小負(fù)荷時,能夠提高油氣混合質(zhì)量,降低PM,提升燃燒效率。在大負(fù)荷工況,則采用純缸內(nèi)直噴工作模式,節(jié)約燃油,提升動力。

        氣道雙噴射技術(shù)即一個氣缸配備了兩個噴油器,能夠?qū)崿F(xiàn)更廣的噴射覆蓋面積以及更高的燃油霧化率,可以有效減少燃油濕壁,使噴射的燃油更充分地燃燒,從而改善燃油經(jīng)濟性,降低油耗和排放[3]。

        2.4 三缸發(fā)動機技術(shù)

        所謂三缸發(fā)動機是指排量集中在1.0-1.5L,只有三個氣缸的發(fā)動機,隨著我國正式實施第四階段油耗法規(guī)標(biāo)準(zhǔn),小排量渦輪增壓發(fā)動機無論在技術(shù)層面還是產(chǎn)品層面,都已氣候漸成。

        2.5 閉缸技術(shù)

        早期閉缸技術(shù)主要搭載在V6/V8以及更大排量發(fā)動機上,在不影響動力性的前提下,暫時停缸,可有效降低燃油消耗,例如凱迪拉克較早采用AFM技術(shù),可以由8缸切換到6缸再到4缸的工作模式[4]。

        如今,隨著油耗及排放相關(guān)法規(guī)政策日益嚴(yán)格,閉缸技術(shù)已逐漸在小排量發(fā)動機中進行應(yīng)用。例如大眾在2013年推出的POLOBlueGT上搭載的1.4T四缸EA211發(fā)動機,2019款奔馳A級1.3T發(fā)動機,以及本田1.5T,福特的1.0T三缸發(fā)動機都會使用此技術(shù)。

        2.6 48V輕混系統(tǒng)

        由于日本企業(yè)在重混系統(tǒng)存在的技術(shù)壁壘,48V混合動力系統(tǒng)由于低門檻、低成本、高效率的優(yōu)勢,近些年逐漸引起眾多自主車企大力開展相關(guān)研究。48V輕混系統(tǒng)在保留了原12V電氣系統(tǒng)基礎(chǔ)上,增加一套48V的輕混系統(tǒng),蓄電池容量、電機性能得到大幅提升,因此可以帶動更大功率的車載系統(tǒng),在起步、剎車等工況下對車輛進行優(yōu)化和能量回收[5]。

        3 ?五階段油耗應(yīng)對策略

        隨著我國燃料消耗量目標(biāo)值逐年加嚴(yán),傳統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)往往效果有限,為此國內(nèi)車企需充分考慮多種技術(shù)潛力,提前開展技術(shù)路線的布局和研究工作,研發(fā)發(fā)動機先進電控技術(shù),搭載MHEV/HEV等系統(tǒng)。同時不可否認(rèn)的是,若想實現(xiàn)4L/100km目標(biāo),新能源汽車必不可缺。通過本文分析梳理及實際調(diào)研,在WLTC工況下實現(xiàn)乘用車平均燃料消耗量4.0L/100km的目標(biāo)初步形成表2所示應(yīng)對方案。

        4 ?結(jié)語

        面向2021-2025年的我國五階段油耗即將實施,對行業(yè)當(dāng)前技術(shù)線路存在較大挑戰(zhàn),從油耗法規(guī)角度來看,政府節(jié)能減排、推進新能源車的決心毋容置疑。除大力發(fā)展新能源汽車外,汽車生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)在產(chǎn)品規(guī)劃、設(shè)計,研發(fā)、測試,量產(chǎn)的過程中,同樣積極重視節(jié)能技術(shù)應(yīng)用,以改善環(huán)境、節(jié)約資源,加快汽車產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級、培育國際競爭優(yōu)勢。

        參考文獻:

        [1]韓建軍.乘用車第四階段油耗法規(guī)及對策[J].汽車工程師,2016(08):14-17.

        [2]韋邦暄,張世宇.淺談汽車發(fā)動機的節(jié)能減排技術(shù)[J].時代汽車,2020(05):107-108.

        [3]胡玉蘭.新形勢下探究汽車運行油耗的影響因素與汽車節(jié)能技術(shù)[J].山東工業(yè)技術(shù),2016(24):78.

        [4]曹一哲,陳川,鄒玉紅.2021~2023年低油耗乘用車技術(shù)路徑判定[J].汽車實用技術(shù),2019(20):213-216.

        [5]任煥煥,趙冬昶,葛鵬.中國乘用車節(jié)能發(fā)展現(xiàn)狀[J].汽車與配件,2015(19):63-65.

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