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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
日前發布的《汽車產業投資管理規定（征求意見稿）》（以下簡稱《意見稿》）第二十一條要求，新建汽車發動機企業投資項目擬生產發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。這一規定遭到了部分業內專家的質疑，他們認為，在當前節能減排的產業發展背景下，《意見稿》中對升功率的要求過高，且較高的發動機升功率并不能體現發動機的整體先進性，升功率已不再是衡量發動機的關鍵指標。

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展。
渦輪增壓PK自然吸氣
渦輪增壓技術最早應用于航空發動機上，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動機的進氣量，可提高輸出功率和扭矩。數據顯示，一臺發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渦輪增壓發動機的動力，可以達到2.4L自然吸氣發動機的水平。
如果單獨比較1.8T渦輪增壓發動機與1.8L自然吸氣發動機，由于渦輪增壓發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，渦輪增壓發動機的油耗約相當于自然吸氣發動機的70％。
據了解，歐洲與美國都曾發生嚴重的空氣污染事件，這促使政府加強汽車尾氣排放監管，并逐年提高限值。因為渦輪增壓發動機更容易滿足排放限值要求，同時還能帶來較大功率，這是德國汽車企業青睞渦輪增壓發動機的主要原因。
然而，大多數日系汽車企業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動機。另外，渦輪增壓發動機需要延時熄火，讓仍然處于高溫狀態的渦輪葉片軸承獲得冷卻和潤滑，以延長軸承壽命。從維修保養的角度來看，渦輪增壓發動機普遍費用較高。綜合來看，自然吸氣發動機技術成熟，穩定性較高，渦輪增壓發動機油耗低、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，渦輪需要發動機達到一定的轉速才能介入發揮作用，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揮優勢，并不比自然吸氣車型節油。
自然吸氣適合混動
實施“雙積分”后，國內不少汽車企業把目光瞄向了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，還能幫助企業賺取新能源汽車積分，一大批PHEV車型陸續推向市場。
但是，需要指出的是，不少PHEV發動機采用阿特金森循環，并不使用渦輪增壓發動機。長安汽車工程研究總院總工程師繆曙霞說：“自然吸氣發動機在某個循環段具有一定的優勢，這個優勢恰好適合于混動車型，這是PHEV采用阿特金森發動機的主要原因。另外，渦輪增壓發動機成本較高，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動機動力不足的缺陷。在中高速勻速行駛時，阿特金森發動機熱效率高的特性可盡情發揮，較高的燃油經濟性不僅驅動車輛前行，也能為電池充電。

阿特金森循環是一種由英國工程師詹姆士·阿特金森于1882年發明的內燃機循環形式，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，讓阿特金森發動機處于高效工作區為PHEV車型源源不斷地提供電能。有資料顯示，2.0L阿特金森發動機的熱效率能夠達到40％，比傳統發動機約高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，曾被確立為我國發動機的研發方向之一”。
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經費。財政部認為，現在已經是新能源汽車時代，節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》規定汽油機升功率必須達到70千瓦，使得自然吸氣發動機處于尷尬境地，現階段幾乎沒有一款自然吸氣發動機能夠達到這一數值。而使用渦輪增壓發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內人士告訴《中國汽車報》記者，《意見稿》規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動機技術水平提高，同時避免低水平發動機生產線重復建設，設立這一門檻，是為了把低端企業擋在門外。當初確定渦輪增壓技術方向的時候，國內新能源汽車產業還沒有大規模興起，如今，產業形勢發生了變化，這一規定沒有與時俱進。
“我國確定了純電動汽車的發展方向，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，為了取得競爭優勢，汽車企業會自覺地既考慮成本又選擇先進的發動機技術。今天的汽車市場不像20年前那么混亂，裝配低水平發動機的產品在市場上很難有競爭力”。

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