4.1 汽車動力系統

4.1.1 發動機

內燃機已有長達上百年的歷史，近年來，隨著歐美國家排放標準不斷升級，內燃機新技術得以普及。渦輪增壓、可變氣門、缸內直噴、阿特金森（米勒）循環及EGR技術是當前主流汽車企業廣泛采用的發動機節能減排的新技術。

尤其需要關注的是，日本幾大汽車企業雖然在新能源汽車領域加快布局，但在內燃機技術領域，仍然保持了不被目標市場國政策左右的獨立技術判斷。20世紀80年代至今，以日本企業為代表的發動機熱效率逐年提升，本田、豐田、馬自達先后推出熱效率接近甚至超過40%的內燃機，將燃油汽車動力系統節能減排做到了極致，特別是高效率內燃機與日本企業先進的混合動力技術結合，使日本企業混合動力汽車代差優勢得到進一步鞏固和擴大（圖4-1）。

隨著未來發動機熱效率的進一步提升，從全生命周期能源經濟性和其對環境的危害來看，燃油汽車完全退出歷史舞臺為時尚早，各種能源動力系統的競爭才剛剛開始。

1．阿特金森（米勒）循環發動機技術

阿特金森發動機一般指活塞壓縮行程小于活塞膨脹行程的發動機。近年來，VVT（可變氣門正時）技術的發展，推動了阿特金森發動機的普及。特別是在油電混合動力汽車上，采用阿特金森發動機能夠較大幅度地降低油耗（圖4-2）。

普通發動機的熱效率約為30%，而配備了VVT的發動機的熱效率約為32%；在此基礎上，利用“缸內直噴+分層燃燒”技術，能把發動機熱效率提高至34%；豐田的普銳斯油電混合動力汽車利用阿特金森循環的熱效率最高可達38%。

本田雅閣混動版也將搭載2.0T的阿特金森發動機。大眾即將推出的1.5T EA211發動機也通過可變氣門正時功能中的進氣閥早關（Early Intake Valve Closure, EIVC）實現米勒循環，使得系統具有更大的膨脹比，從而降低工作溫度，減少氮氧化物排放，其等效壓縮比可達12.5∶1，百公里油耗比目前的1.4T EA211還要低1L。

我國長安汽車2009年即已宣稱研發成功阿特金森發動機，計劃用于油電混合動力汽車，但至今尚未推出產品，未來是否會用于長安與吉利-科力遠共同打造的CHS混合動力平臺，值得期待。

2．馬自達創馳藍天技術

創馳藍天是馬自達脫離福特后獨自研發的涵蓋發動機、變速箱、底盤、車身的系列技術創新的總稱，其燃油經濟性能提升15%～20%，并吸引豐田用混合動力和燃料電池技術與之交換。

創馳藍天技術的核心在于SKYACTIV發動機，其壓縮比達13∶1，為避免爆震，采用了4-2-1排氣，提高了殘留高溫氣體排出效率，降低了廢氣回流的影響（圖4-3）。

第二代創馳藍天更是計劃采用均質壓燃（HCCI）技術，在高轉速區間使用壓燃點火，壓縮比高達18∶1，熱效率有望向50%邁進。

SKYACTIV發動機同樣采用了米勒循環，通過延遲吸氣閥門的關閉時間，使壓縮從壓縮行程的中途開始，從而提升壓縮比。另外，通過減少燃燒室容積來提高膨脹比，從而實現了在抑制壓縮比的同時提高膨脹比（壓縮比＜膨脹比）。

3．豐田Dynamic Force發動機

Dynamic Force發動機是豐田發動機技術的集大成者，通過高壓縮比（傳統燃油版本為13∶1，混動版本為14∶1），加大進排氣門夾角（從31°增大到41°）增強氣流，更加精準的缸內直噴加歧管噴射混噴技術（D-4S）來實現高速燃燒（同時可有效抑制高壓縮比帶來的爆震），并且首次采用活塞裙激光工藝涂層技術降低摩擦損耗。

豐田發動機技術演進如圖4-4所示，降低摩擦損耗、阿特金森循環爆震削減、低溫燃燒和快速燃燒是熱效率不斷提高的主要推動力。其中，發動機熱效率從34%逐漸提升到38.5%，主要依靠冷卻廢氣再循環技術，而最終將發動機熱效率推至40%以上的秘密則是快速燃燒技術。

如圖4-5所示，最新款發動機強化了滾流，滾流在壓縮后期會形成湍流，湍流能大大加快火焰燃燒速度，提高燃料效率。

4．發動機領域投資全景導航

1）競爭格局

目前，我國自主品牌汽車企業大部分配備合資企業發動機（如三菱）。近年來，通過技術集成與聯合研發，吉利、奇瑞等企業已開展發動機的自主研制，但由于我國發動機技術起步較晚，在關鍵技術領域仍然缺乏自主知識產權，合資企業配件占比較高。

吉利JLE-4G18TD系列發動機采用了缸內直噴技術，同時搭載DVVT、雙平衡軸、雙質量飛輪、可變進氣歧管、正時鏈條、中空充鈉氣門等先進技術。該引擎為吉利自主研發的成果，充分借助了沃爾沃的專家資源，與沃爾沃共用供應商占比50%。近期，吉利與沃爾沃又合作研發了1.5TD發動機（圖4-6），該發動機采用三缸布局，基于Drive-E2.0T四缸發動機開發，最大功率為132kW，峰值扭矩為265Nm，未來將供應吉利集團旗下吉利、沃爾沃、領克三大品牌多款車型，預計將采用“1.5TD+7DCTH”打造插電式混動動力系統平臺。ACTECO由奇瑞與奧地利AVL公司合作研發，是我國首個完全具有自主知識產權的、規模化運營的、國際化的轎車發動機品牌。GW4C20發動機是長城自主研發的一款增壓缸內直噴汽油機。這款發動機采用了缸內直噴、廢氣渦輪增壓、進排氣雙VVT、靜音鏈正時系統、雙平衡軸、充鈉空心氣門、高性能活塞連桿輕量化計劃等先進技術。BYD 476ZQA發動機是比亞迪除電控技能外的又一力作，缸體和缸蓋全部采用鋁合金材質，渦輪增壓器則由博格華納生產，采用了可變氣門正時技術和缸內直噴技術，可提供113kW的最大功率和240Nm的最大扭矩。

國內從事發動機研發和生產的零部件企業有航天三菱、環新集團、朝柴動力、超力集團、貝斯特、亞新科天緯油泵油嘴、南岳電控、成都正恒動力、江濱活塞、華源萊動等。汽車發動機行業上市公司比較見表4-1。

2）行業壁壘

發動機行業主要壁壘在于技術，特別是燃燒機理與材料等基礎科學領域的技術。

3）投資風險

主要風險包括在嚴格的油耗限值標準下降后產能加速出清，以及日本先進內燃機技術代差級領先導致國產內燃機技術差距擴大、市場崛起受限。

4）最有價值的投資領域

我國汽車零部件企業如能在渦輪增壓、可變氣門、缸內直噴等技術領域取得突破，則進口替代的市場空間相當廣闊，目前上市公司貝斯特在渦輪增壓部件制造領域有所布局。近年來，新能源汽車技術逐漸興起，發動機作為部分新能源汽車中的一部分，其發展形態和趨勢出現了新的變化，如啟停系統、阿特金森發動機等新興技術產品值得長期關注。