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  • 1 # 科技資訊君

    受經濟環境的影響,國內的汽車消費市場從去年下半年開始就已經進入到了下行區間。而在剛剛過去的六月本應該是銷量上的淡季,各大車企的銷量卻是“捷報頻傳”。其中的主原因就在於各大主機廠要趕在國六排放執行之前清理大量的國五車庫存,導致6月的車市上演了一出國五車最後的瘋狂。

    車市下行,排放法規卻又“急行”

    國六實施在即,為什麼大多數廠家在6月依然堆積了大量的庫存車呢?這裡面有兩方面的因素:一方面受經濟環境的影響,汽車市場的消費體量出現了萎縮,導致大多數廠家都出現了國五車的庫存積壓。

    另一方面國六的實施來的太突然。中國的國六排放法規的釋出時間是2016年5月,其細則與是否提前實施的討論從2017年一直延續到了2018年初,直到2018年中才基本確定了細則。釋出與實施之間的過渡時間太短,導致很多主機廠還來不及對產品的驅動和排放系統進行升級換代。而且要知道中國從國4階段整整落後歐洲7年,到國六階段又要追平歐洲歐Ⅵ的水平,本身油品質量上和歐美也還有距離,它直接影響著排放結果,所以國六法規的這樣快速的落地令很多主機廠基本耗盡了驅動系統的技術儲備。

    而從整體表現來看,只有部分在發動機技術方面有著深厚儲備的主機廠能夠從容應對國六排放。比如通用目前全面鋪開的全新一代Ecotec系列發動機(1.0T/1.3T/2.0T),就正式喊出全面面向國六。

    什麼是國六,國六b對汽車驅動技術有什麼影響?

    為什麼說國六的排放標準榨乾了很多主機廠的技術儲備,不就是升級一下排放系統就能解決問題嗎?其實它並不像當年國4排放升級到國5那麼簡單,它需要燃油系統油箱、碳罐的技術升級,發動機噴射和燃燒技術升級,排放技術升級等等。我們可以先來了解一下國六的排放標準。

    嚴格意義上來說,國六是分了四個階段:國六a,國六b--,國六b-和完全體國六b。國六a和當前的國五差距不大,算是目前國六排放階段的過渡標準,主機廠也比較容易達到;國六b--是國六b的第一階段,標準較為嚴格,整體的碳氫排放相比國五加嚴了50%,目前提前實施國六階段的地區都是採用該標準;國六b-是國六b的第二階段,與第一階段的差別在於對PN(碳煙)值的要求,從6*10^12收緊到6*10^11,目前市面上的車最多也就能達到這個排放水平;完全體國六b,增加了RDE考核+20萬公里耐久,這相當於是要對車輛進行全生命週期的考核,目前國內市場中還沒有能達標的。主機廠想要達到完全體b的排放標準,必須是發動機本身排放和耐久達到一個很高的水平。

    為什麼這麼說?因為既要保證車輛動力性和燃油經濟性不打折扣,又要符合國六b階段排放要求,長久之策驅動系統的技術路線上還是要從排放源上解決問題。只有發動機排放達到了一個優秀的水平(最少是國六b--),後期再真針對發動後處理系統進行一定的升級,排放才能達到完全體國六b的要求。

    而想要發動機的排放本身就能達到國六b--這樣嚴格要求的標準,就需要運用到目前一些較為先進的噴射技術,比如進氣道雙噴射(D-PFI)、35MPa高壓噴射、進氣道和缸內的複合雙噴(GDI+FPI)等等,而前期很多主機廠在這些技術領域積累較少,以至於在應對國六b實施時產品升級顯得較為狼狽。

    應對國六B排放,發動機技術形成了哪些流派?

    為例應對國六b的排放要求,發動機的技術升級主要體現在噴射和燃燒系統上。而發動機燃油噴射方式不同,其在國六排放上選擇的技術升級路線有也較大差異。我們可以先來說說進氣道噴射(PFI)的發動機進階路線。

    有個小趣聞,在歐洲的排放考核中,特別是PN排放在6*10^12階段,PN排放的法規解釋曾明文寫明,是專門針對缸內直噴(GDI)發動機,在監管中,政府機構甚至直接不查PFI的發動機,這是為什麼?

    因為PFI發動機的油氣混合是在進氣道完成,混合更充分的油氣在氣缸燃燒會更完全,碳煙的排放更少,而GDI發動機混合氣是在缸內完成混合,在引燃火花塞附近的過濃混合氣時容易產生碳煙,所以這就是為什麼歐洲PN排放會專門針對GDI發動機了。

    但是PFI發動機又有著混合氣控制不精準,燃燒控制不穩定,高負荷不如GDI發動機的缺點,而近幾年提升發動機功率和改善駕駛特性是個大主機廠提升產品競爭力的必要手段,所以近幾年PFI發動機的裝機量在持續走低。那麼有沒有什麼技術方案既能保證PFI發動機在PN控制方面的優勢,又能彌補混合氣精準控制方面的劣勢呢?這裡通用的解決案例就較為先進,採用了進氣道雙噴射(D-PFI)的技術方案。

    雙噴D-PFI技術是通用的首創,相比傳統PFI,在燃油控制方面,由於噴嘴到燃燒室的距離大大縮短,可以實現在部分條件下進氣門開啟的時候直接噴射燃油到缸內,實現類似於直噴的油耗與抑制爆震的效果,而本身又保留了傳統PFI的PN控制優勢。所以,D-PFI是目前提升小排量PFI發動機效能和排放最佳手段之一,目前通用主要應用於新一代Ecotec 1.0T,1.3T和1.3L發動機。

    我們再來說說GDI發動機的排放進階路線。GDI發動機控煙差就是它目前在應對排放方面最大的弊端,而解決方案目前主要是兩種流派。一種是採用35Mpa高壓直噴技術,一種是採用進氣道PFI+缸內直噴GDI的複合噴射技術,前者以通用的第八代Ecotec系列發動機為代表,後者以大眾的EA888 GEN3B和豐田D-4S為代表。

    在產品競爭如此激烈的今天,在解決GDI發動機PN控制問題的前提,依然是不能讓發動機動力性和燃油經濟性上打折扣,而35Mpa高壓直噴技術就是一個很好的解決方案,更高的燃油壓力可以讓燃油顆粒更加細小、燃油霧化混合效果更好,同事噴射流速加大也有利於綜合解決多次噴射、碳煙與燃油稀釋的平衡。所以,採用35Mpa高壓直噴技術可以令國六的發動機依然保持國五時代的高效能,還能實現燃油經濟性、排放和效能的兼顧。

    目前國內首次大規模應用35Mpa高壓直噴系統的就是通用的第八代Ecotec系列發動機,這個系列發動機不僅只是排放滿足了國六的標準,動力性也是相當出色。第八代Ecotec1.3T發動機的最大功率已經達到了121kw,賬面升功率90kw,這也是為什麼通用敢把它搭載在邁銳寶這樣的B級車上的原因,要知道複合國六標準的寶馬1.5T發動機,功率都只有100kw了。

    PFI+GDI這種複合噴射技術的誕生也有一段時間了,並非嚴格意義上來說為了解決國六PN問題而誕生,而是為了提升GDI發動機的燃油經濟性和改善積碳問題所誕生。PFI+GDI這種技術路線在解決PN問題上,在低負荷時可以很好的利用PFI的優勢,降低PN的排放,但是為了控制全過程的PN,高負荷階段GDI特性的輸出也受到了一定的束縛,導致它最大功率會打折扣,所以他的動力性會受到一定的影響。另外,由於增加了噴油器,機構和控制策略更復雜了,對發動機的控制穩定性要求很高。

    所以綜合來看,採用35Mpa高壓噴射技術相比PFI+GDI的複合噴射技術,在動力性和PN控制上更有優勢。目前國內的自主品牌比如長城、廣汽、奇瑞等基本上把第一代發動機的噴射技術鎖定在35Mpa路線上,而實際大眾在歐洲的部分車型在2016年也開始採用35Mpa高壓噴射技術了,只是因為成本較高,並未引入到國內的車型之上。

    目前也有部分廠家採用過渡方案來實現國六標準的PN控制,比如寶馬是透過微調火花塞和噴油器位置,只是優化了噴油量來實現了PN值的降低,但是會導致升功率和升扭矩的不足,寶馬目前那臺國六標準的1.5T發動機就有這個問題。所以這並非長久之計,寶馬未來預計也會走向35Mpa的路線。

    綜合以上分析來看,我們不難理解為什麼通用敢喊出其動力總成可以全面面向國六b標準了。D-PFI和35Mpa高壓噴射技術的前瞻性佈局可以讓他們的發動機源排放就直接滿足國六b--的標準,再輔以CVT和9AT這類既能提升動力平順性,也能提升燃油經濟性的變速箱,就不難理解通用為什麼能從容面對當前的國六排放標準了。

    綜述:為了應對2023年的完全版國六b排放,並且同時保持驅動系統的產品競爭力,長遠來看將發動機源排放的水平提升到符合國六b--及以上的標準是必然路徑,而這條必然路徑上採用35Mpa高壓噴射技術顯然更符合前瞻性。而以上汽通用為代表的企業似乎已經走在了行業的前列。

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