当前汽车业内已经达成共识:未来10到15年,甚至在更长时间内,传统燃油车仍将是市场主流。因此,对于连续7年成为全球最大汽车市场的中国来说,要应对日益严苛的油耗及排放法规,除了大力发展新能源汽车,加快传统汽车节能技术的研究与应用也势在必行。
国内外汽车节能技术发展现状及趋势
美国是全球最早创建汽车企业平均燃油消耗量评价体系的企业,也就是我们经常提到的CAFE体系,可以说,CAFE标准施行多年来有效促进了美国各项节能汽车技术的发展。可以看到,美国的节能技术相对中国来说还是比较先进的,尤其在混合动力和新能源技术的应用方面,它在全球领域都处于比较靠前的位置。但另一方面,由于其车辆大型化比较严重,整备质量较高的SUV、皮卡等车型广受欢迎,从而导致了美国汽车企业的平均油耗相对较高,2015年其平均油耗水平跟中国差不多,大概在6.7L左右。
日本的国情在某些方面和我国比较类似,资源的极度匮乏导致日本政府高度关注汽车节能技术的发展,大力发展小型节能车和混合动力车。目前日本乘用车平均油耗在全球范围是处于最低水平,它在2014年平均油耗就已经达到了4.5L/100km,提前达到了2020年国家油耗目标。更值得关注的是,日本在2014年实现企业百公里平均油耗4.5L,是在几乎没有新能源车型的情况下实现的,而这主要得益于它大概20%的混合动力以及40%的轻四轮车,传统意义上的燃油车型的占比只有40%左右。

未来,日本会延续目前的节能技术发展路线,也就是进一步提升混合动力车型的比例,同步发展高效动力传动系统、轻量化、CVT等传统节能技术,并适度提高插电式混合动力和新能源车型的比例,来应对日益严格的能耗法规。
欧洲则主要是通过清洁柴油机技术和小型强化直喷汽油机技术实现了油耗的降低,现在的乘用车平均油耗大概在5L左右。
大众的排放门事件对欧洲的清洁柴油机技术带来不小影响,但是从欧洲各个机构或者整车企业的表现来看,未来其不会放弃清洁柴油机技术,但是会进一步加大对清洁汽油机(增压汽油机)、多档位自动变速器以及低摩擦等节能技术的应用。同时欧洲对汽油机的增压路线会由目前的Downsizing逐步向Rightsizing的方向转变,也就是说,不再一味追求汽油机的小型强化,而是通过适当扩大发动机的排量,使它能够适应中高端的车型,从而使更多的节能技术在发动机上得以应用。

接下来看一下中国的乘用车节能技术的发展情况,在2015年,我国乘用车企业平均能耗完成了三阶段油耗法规6.9L的目标,可以说这是非常的来之不易的。为什么这么说呢?大家知道,我国乘用车目前还是以传统的自然吸气汽油机车型为主,还有一个更严峻的问题就是我国乘用车大型化的趋势非常明显,乘用车平均整备质量不断攀升,已经从2013年的1339公斤增长到2015年的1371公斤。在整备质量不断上升的情况下,我国乘用车平均油耗能够实现每年1%-2%的降幅已经是非常不容易了。另外从产品结构来看,轿车的比例在逐渐下降,而SUV、MPV的比例在逐年上升,这使我国在乘用车平均油耗逐年下降的应对上来说也是非常严峻的。
传统乘用车节能潜力及典型车型分析
传统乘用车在节能方面到底还有多大的空间?从整车能量流的分析来看,目前传统乘用车的发动机燃油产生的能量最终传递到车轮实现驱动的能量仅占13.5%,由此来看,乘用车节能的空间是非常大的。综合国内外几十家行业机构和上百位专家的资源得出来一个比较有共识的结论:目前我国传统燃油乘用车的节能潜力还有40%以上。

那么,传统燃油车40%以上的节能潜力从哪儿来呢?下面就从发动机、变速器、替代燃料等各个领域进行分析。目前我国自主品牌的发动机热效率(汽油机)大概是32%到36%之间。而根据日本政府和行业的规划,他们把下一代发动机的热效率目标定到50%,这意味着仅通过发动机技术优化就能实现15%以上的节能效果提升。至于其它细分领域,例如变速器领域的节能潜力在6%以上,低摩擦技术的应用8%以上,电子电器15%以上(包含48V系统),轻量化6%以上。
在中国节能汽车蓝皮书中,选取目前市场上比较典型的节能车型进行分析,确实可以看到通过传统节能技术的应用实现能耗降低的一些实例。
首先,从新一代奥迪A3(三年前的车型)和之前一代奥迪A3的对比中可见,其通过动力传动系统的优化、低摩擦技术和轻量化技术的运用、先进电子电器的应用,就实现了22%以上能耗的提升。
其次,普锐斯是全球最早实现批量化生产的混动车型,这里只简单分析普锐斯第三代和第二代油耗提升的路径,它也是通过增大发动机的排量、冷却EGR的应用、电动水泵的应用以及轻量化、低摩擦技术的运用实现接近10%的能耗提升。

此外,针对目前行业争议比较大、关注度比较高的日本的节能路线和欧洲的节能路线,也就是自然吸气汽油机升级优化和汽油机增压直喷小型强化的节能路径,两者其实异曲同工,通过不同的路径都实现了能耗的下降。日本主要是通过对传统的自然吸气汽油机的升级优化,比如说可变技术、阿特金森循环利用,冷却EGR的应用,再匹配CVT变速器,实现发动机达到更高的热效率值,从而降低整车的能耗。而增压直喷小型强化汽油机则是通过扩大发动机的高速工作区间来匹配多档化DCT,来实现车辆能耗的下降。
中国节能汽车发展目标及路径
国家对发展新能源汽车技术的路径已经非常清晰,与此同时我们必须加快节能汽车技术发展路径的研究,以确保我国汽车工业节能减排和转型升级目标的顺利达成,因为传统燃油乘用车在未来10到15年甚至更长时间内还会是市场主流。
中国的节能汽车技术发展路径肯定是要在借鉴国外成熟成功经验基础上来制定具有中国特色的、符合我国产业、市场、政策、技术现状和基础的路径。
基于我国宏观经济的发展现状以及我国汽车工业的发展现状和趋势,同时根据工信部正在制定中的汽车产业中长期发展规划可以得出,未来的5到10年内,我国乘用车市场会呈现中低速的发展态势,在2020年之前预计在5%左右,2020年到2025年预计在3.5%左右。而按照这样的增长速度,2020年我国乘用车销量大约为2650万辆,到2025年大约是3150万辆。同时根据国家的相关新能源的规划,到2020年和2025年,我国新能源乘用车的销量将分别达到150万辆和660万辆左右的规模。
与此同时,2020年要实现百公里5L的油耗,传统动力大概还是85%的市场份额,混合动力和替代燃料大概有接近10%的市场份额,新能源大概是6%。到2025年,新能源汽车的比例应该会在20%左右,混合动力也接近20%,替代燃料和传统动力车型大概在60%左右。传统动力车型的平均实际油耗在2020年和2025年应降到5.7L和5.2L左右。
按照我国的乘用车平均整备质量可划分成四个整备质量段:小型、紧凑型、中大型以及中型以上车型。要实现2025年4L的平均油耗,未来中大型车的油耗应该不能超过5L,也就是要求乘用车企业必须加大对这些车型节能与新能源技术的应用,或者强迫乘用车企业多生产一些小型的节能车型来达到企业平均油耗的要求。
作为发动机节能减排领域领先ODM供应商,美联桥对不同的动力类型(传统燃油、混合动力以及替代燃料发动机)提供定制化的节能解决方案,以及不同平均整备质量段运用怎样的节能技术去实现节能目标进行详细的分析。
美联桥重点关注三个节能技术及产品的开发领域:EGR技术、发动机余热回收(EHR)/废热回收(WHR)技术和新能源汽车热管理系统(电芯环境温度系统模块CETS);其中EGR技术及产品是当前及未来3-5年内的开发的重点并作为长期开发应用的主体;EHR/WHR技术目前处于研究阶段,利用3-5年时间完成开发应用;新能源汽车热管理CETS未来2年内完成技术产品的开发与应用。

