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传统燃油车还有40%的节能潜力待挖
时间:2016-11-03  来源: 盖世汽车  文章类别:转载  作者:-
核心提示:中国汽车工程研究院技术经济咨询部副总工程师沈斌开堂授课,国内外节能汽车发展现状与趋势、传统乘用车节能潜力及典型车型分析以及中国节能汽车发展目标及路径。
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  行业已经达成共识:未来10到15年,甚至在更长时间内,传统燃油车仍将是汽车行业的主流。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。

  那么,传统燃油车还有多大的节能潜力?能耗的进一步降低要依靠哪些领域的优化?中国又将因此制定怎样的节能汽车发展路径?近日,特邀中国汽车工程研究院技术经济咨询部副总工程师沈斌(先生)开堂授课,对以上相关内容进行了分享。

  本次报告主要分为三个版块:国内外节能汽车发展现状与趋势、传统乘用车节能潜力及典型车型分析以及中国节能汽车发展目标及路径。

  国内外节能技术发展现状及趋势

  俗话说,他山之石可以攻玉,我们首先来看一看其它国家发展节能汽车的态势和趋势是怎样的。

  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。

  大家知道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,但是从我们与欧洲各个机构或者整车企业的交流来看,未来他们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。同时他们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。那么,应对未来4L/100km以下更严格的油耗法规,欧洲可能主要是依靠插电式混动技术的普及运用来实现。

  接下来看一下中国的乘用车节能技术的发展情况,在2015年,我们国家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。

  接下来再关注一下我们的核心零部件和其它整车领域。我国在混合动力专用零部件技术方面已经实现一定突破,在替代燃料领域也是逐步掌握了燃烧及控制技术,关键系统的国产化水平日益提升。同时我国的混合动力专用发动机、替代燃料的专用发动机也在研发过程当中,样机水平已经接近国际主流水平。

  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。我们也综合了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?下面我们就从发动机、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,我们选取目前市场上比较典型的节能车型进行了一些分析,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的对比我们可以看到,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。

  另外,马自达汽车公司也是通过大家熟知的创驰蓝天技术实现了传统车型能耗的降低。国产车型阿特兹比它的上一代马自达6的能耗也是实现了大概20%的能耗降低,使用的都是传统节能技术的提升,例如大幅提升发动机压缩比,对变速器进行适度的优化,通过轻量化、低摩擦技术的提升和部分先进电子电器技术应用,就轻易实现了能耗20%左右的下降。

  普锐斯也是全球最早实现批量化生产的混动车型,我们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,我们也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进行了对比,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。同样,我们对混合动力技术和清洁柴油机技术的节能效果、动力性能、排放水平、成本增加也进行了简单的对比。可以说是各有优劣,清洁柴油机可能目前成本上相对来说有一定优势,但是混合动力在节油效果和排放水平上则表现更佳。

  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,而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。为了更加合理制定中国节能汽车技术发展路径,我们对未来中国汽车工业发展的整体环境、能源环境、政策环境、市场需求等多种因素进行了综合考量,下面首先以汽车工业发展的整体环境来进行具体分析。

  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,同时根据我们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,我们预测到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,为了实现2020年5L以及2025年4L的平均油耗目标,我们推演了多种场景下的不同动力类型和产品结构的组合,得出了目前在行业中共识度比较高的一个结果。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2020年和2025年的油耗目标,我们也是对每个整备质量段提出了能耗的要求。可以看到,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。

  那么对应的具体目标,我们也提出了对不同的动力类型,也即传统燃油、混合动力以及替代燃料乘用车2020年和2025年的节能技术路径的实施,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。

  此外,我们还集合了行业的诉求和呼吁,向政府提出的相关的一些政策建议。例如,我们希望政府尽快制定和明确中本期的乘用车油耗管理办法、排放法规,包括NEV积分和碳排放碳配额制度,同时要有序推进汽车产业的法制化管理,创造公平的市场竞争环境和良好的法制环境,同时发挥市场的决定性作用,也即:政府不去限定企业采用哪种技术路线,而让市场和企业去选择更适合自己的节能技术路径。

责任编辑:付鹏艳

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