《规划》重点支持的发动机

    编前：《汽车产业调整和振兴规划》（以下简称《规划》）提出，要重点支持排量1.5L以下、满足国Ⅳ排放标准的车用直喷汽油机和排量3L以下、升功率达到 45kW以上柴油机的研制；重点支持大功率柴油机及其高压燃油喷射电控系统、后处理系统的开发；要掌握新能源汽车专用发动机相关技术。

    目前国内这几类发动的研发现状如何？面临怎样的问题？相关部门和企业应采取哪些措施以实现《规划》提出的目标？针对这些问题，本报记者进行了深入采访。

    1.5L以下直喷汽油机 攻克核心技术难度不小

    “一汽将汽油机的发展分为四个阶段：第一阶段是化油器式；第二阶段是采用电控燃油喷射系统，满足国Ⅱ排放标准；第三阶段是采用可变进气系统，包括可变气门正时、可变气门升程等，国内目前投产的发动机都处于这一阶段；第四阶段即下一阶段的目标是采用缸内直喷技术。”一汽技术中心发动机部副部长李丰军说。

    “对汽油机而言，目前国际上比较好的技术方案就是缸内直喷加增压。”哈尔滨东安汽车发动机制造有限公司技术开发部部长于忠贵说。

    相对于柴油机，我国汽油机的研发水平一直较低。《规划》提出，未来几年，我国1.5L以下排量乘用车的市场份额要达到40%以上。与此相对应的是，对具有先进技术水平的小排量汽油机要重点支持。“国家之所以重点支持1.5L以下、满足国Ⅳ排放标准的车用直喷汽油机，有两方面原因。一方面，当前政府大力倡导小排量汽车的开发；另一方面，缸内直喷汽油机在节能减排方面具有优势。”上海汽车集团乘用车公司副总工程师辛军说。

    缸内直喷是汽油机的发展方向，国际上该项技术已十分成熟。目前，国内虽有不少企业在开发缸内直喷汽油机，但整体水平较低。

    据了解，国内开发缸内直喷汽油机的难点主要集中在两个方面。

    首先，核心零部件的缺失是制约企业自主开发缸内直喷汽油机的关键。“直喷汽油机的核心是包括喷嘴、电控系统在内的直喷系统。目前，直喷系统的技术核心仍掌握在国外供应商手中。”辛军说。

    其次，燃烧、后处理等系统的开发难度大。“燃烧系统的开发比较困难。为获得良好的性能，需要开展一系列研究，包括选择燃烧室类型，确定喷油压力、喷射角度的最佳参数等。”李丰军说。除了燃烧系统，后处理系统的开发十分关键。据了解，传统后处理系统仅在理论空燃比的情况下具有较高的转换效率，直喷汽油机涉及包括稀薄燃烧在内的新型燃烧方式。如何在稀薄燃烧的情况下，使后处理系统保持较高的转换效率，是目前国际上热门的研究课题。

    由于缸内直喷汽油机技术难度较大，企业需要很大的研发投入。“国家在未来3年安排100亿元作为技术进步、技术改造的专项资金，虽然数目不小，但分散后的每一笔不是很多。”于忠贵说。

    辛军认为，突破直喷汽油机关键零部件的核心技术，是国内所有相关企业共同面临的课题。因此，合作开发非常重要。“政府拿出一部分资金，各发动机企业拿出一部分资金，重点支持几家技术能力相对较强的零部件供应商，进行发动机核心零部件的开发和产业化。产业化成功后，零部件供应商反过来为发动机企业服务。这样才能提高国内发动机企业的整体竞争力。”他说，“国内汽车企业间竞争有余，合作不足。国外这方面的经验值得借鉴。比如在美国能源部的组织下，美国三大柴油机公司有很多共同研发的项目。目前，很多国外公司到中国建厂，国内劳动力成本优势已不明显，如果核心零部件依然向全球供应商采购，自主品牌产品将不具备竞争优势。只有突破核心零部件技术，才能在技术和价格方面更具竞争力。”

    此外，国内开发直喷汽油机还受其他条件的限制。

    “一项新技术能否被广泛推广和应用，除技术本身的特点外，还取决于市场条件。直喷汽油机对燃油品质要求较高，目前国内汽油硫含量比较高，会对直喷汽油机的长期运行造成影响。如果燃油品质不提升，很多发动机先进技术很难在国内推广应用。”辛军说。

    “小排量汽油机主要配装经济型轿车，对成本非常敏感。目前，直喷系统的价格是气道喷射系统的两倍左右，经济型轿车生产企业很难接受这样的价格。”李丰军说。

    “要完全自主开发缸内直喷汽油机难度很大，两年内很难有实质性突破。”于忠贵对短期内突破缸内直喷汽油机核心技术不乐观。

    柴油机 高压燃油喷射系统需重点突破

    过去，受道路条件限制，我国车用大功率柴油机市场需求不是很大。随着国内道路条件的逐步改善，目前，大功率柴油机的研发已成为业内关注的重点。

   “国内重型卡车在高速公路上爬坡时，很难保证80km的时速，这就是发动机功率不足的表现。”玉柴董事局主席高级技术顾问李琴说，“目前，国内多家企业都在开发大功率柴油机。与功率稍小的柴油机相比，大功率柴油机的开发难度并没有增加很多。在开始阶段，包括曲轴在内的一些零部件可能遇到一些技术问题，但这些困难都是可以克服的。”

    与其他类型发动机相比，国内重型柴油机技术水平相对较高，自主品牌产品的市场份额比较大。“国内对重型柴油机核心技术的掌握仍显不足，首当其冲的是高压燃油喷射系统。排放标准升级到国Ⅳ后，后处理系统也非常关键。因此，这两种系统的开发成为国家支持的重点。”一汽技术中心副总工程师李康说。

    高压燃油喷射系统一直是国内柴油机行业的软肋，纵观全球也只有少数几家企业开发出了该系统。“ 高压燃油喷射系统的开发难度比较大，主要是精密制造和控制策略的开发。控制策略是关键，首先是发动机运行的控制策略，其次是燃油喷射系统本身的控制策略。要完成相关工作，必须有大量的经验积累。”李琴说，“同时，包括喷油器在内的一些高压燃油喷射系统的核心零部件，国内很多企业还不具备生产能力。”

    据了解，虽然目前国内一些企业正在开发高压燃油喷射系统，但进入市场的产品非常少。自主品牌燃油喷射系统要在市场上站住脚，不能仅凭价格优势，产品可靠性更重要。

    “重型柴油机要达到国Ⅳ排放标准，后处理系统必不可少。受市场需求的限制，目前国内还没有成熟的重型柴油机后处理系统推向市场，但很多供应商都在做技术储备。”潍柴动力副总裁、技术中心主任佟德辉说。据了解，催化剂成分和涂覆工艺以及与整机的匹配是开发后处理系统的关键。

    李琴认为，核心技术的突破固然重要，把已有技术落实到具体的工作中也很关键。将发动机和整车匹配、发动机各部件之间的匹配等工作做好，可以使整车油耗降低10%～15%。