4.1 汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)

4.1.1 發(fā)動(dòng)機(jī)

內(nèi)燃機(jī)已有長(zhǎng)達(dá)上百年的歷史，近年來(lái)，隨著歐美國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)不斷升級(jí)，內(nèi)燃機(jī)新技術(shù)得以普及。渦輪增壓、可變氣門(mén)、缸內(nèi)直噴、阿特金森（米勒）循環(huán)及EGR技術(shù)是當(dāng)前主流汽車(chē)企業(yè)廣泛采用的發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能減排的新技術(shù)。

尤其需要關(guān)注的是，日本幾大汽車(chē)企業(yè)雖然在新能源汽車(chē)領(lǐng)域加快布局，但在內(nèi)燃機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，仍然保持了不被目標(biāo)市場(chǎng)國(guó)政策左右的獨(dú)立技術(shù)判斷。20世紀(jì)80年代至今，以日本企業(yè)為代表的發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率逐年提升，本田、豐田、馬自達(dá)先后推出熱效率接近甚至超過(guò)40%的內(nèi)燃機(jī)，將燃油汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)節(jié)能減排做到了極致，特別是高效率內(nèi)燃機(jī)與日本企業(yè)先進(jìn)的混合動(dòng)力技術(shù)結(jié)合，使日本企業(yè)混合動(dòng)力汽車(chē)代差優(yōu)勢(shì)得到進(jìn)一步鞏固和擴(kuò)大（圖4-1）。

隨著未來(lái)發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率的進(jìn)一步提升，從全生命周期能源經(jīng)濟(jì)性和其對(duì)環(huán)境的危害來(lái)看，燃油汽車(chē)完全退出歷史舞臺(tái)為時(shí)尚早，各種能源動(dòng)力系統(tǒng)的競(jìng)爭(zhēng)才剛剛開(kāi)始。

1．阿特金森（米勒）循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)

阿特金森發(fā)動(dòng)機(jī)一般指活塞壓縮行程小于活塞膨脹行程的發(fā)動(dòng)機(jī)。近年來(lái)，VVT（可變氣門(mén)正時(shí)）技術(shù)的發(fā)展，推動(dòng)了阿特金森發(fā)動(dòng)機(jī)的普及。特別是在油電混合動(dòng)力汽車(chē)上，采用阿特金森發(fā)動(dòng)機(jī)能夠較大幅度地降低油耗（圖4-2）。

普通發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率約為30%，而配備了VVT的發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率約為32%；在此基礎(chǔ)上，利用“缸內(nèi)直噴+分層燃燒”技術(shù)，能把發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率提高至34%；豐田的普銳斯油電混合動(dòng)力汽車(chē)?yán)冒⑻亟鹕h(huán)的熱效率最高可達(dá)38%。

本田雅閣混動(dòng)版也將搭載2.0T的阿特金森發(fā)動(dòng)機(jī)。大眾即將推出的1.5T EA211發(fā)動(dòng)機(jī)也通過(guò)可變氣門(mén)正時(shí)功能中的進(jìn)氣閥早關(guān)（Early Intake Valve Closure, EIVC）實(shí)現(xiàn)米勒循環(huán)，使得系統(tǒng)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(dá)12.5∶1，百公里油耗比目前的1.4T EA211還要低1L。

我國(guó)長(zhǎng)安汽車(chē)2009年即已宣稱(chēng)研發(fā)成功阿特金森發(fā)動(dòng)機(jī)，計(jì)劃用于油電混合動(dòng)力汽車(chē)，但至今尚未推出產(chǎn)品，未來(lái)是否會(huì)用于長(zhǎng)安與吉利-科力遠(yuǎn)共同打造的CHS混合動(dòng)力平臺(tái)，值得期待。

2．馬自達(dá)創(chuàng)馳藍(lán)天技術(shù)

創(chuàng)馳藍(lán)天是馬自達(dá)脫離福特后獨(dú)自研發(fā)的涵蓋發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱、底盤(pán)、車(chē)身的系列技術(shù)創(chuàng)新的總稱(chēng)，其燃油經(jīng)濟(jì)性能提升15%～20%，并吸引豐田用混合動(dòng)力和燃料電池技術(shù)與之交換。

創(chuàng)馳藍(lán)天技術(shù)的核心在于SKYACTIV發(fā)動(dòng)機(jī)，其壓縮比達(dá)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(chuàng)馳藍(lán)天更是計(jì)劃采用均質(zhì)壓燃（HCCI）技術(shù)，在高轉(zhuǎn)速區(qū)間使用壓燃點(diǎn)火，壓縮比高達(dá)18∶1，熱效率有望向50%邁進(jìn)。

SKYACTIV發(fā)動(dòng)機(jī)同樣采用了米勒循環(huán)，通過(guò)延遲吸氣閥門(mén)的關(guān)閉時(shí)間，使壓縮從壓縮行程的中途開(kāi)始，從而提升壓縮比。另外，通過(guò)減少燃燒室容積來(lái)提高膨脹比，從而實(shí)現(xiàn)了在抑制壓縮比的同時(shí)提高膨脹比（壓縮比＜膨脹比）。

3．豐田Dynamic Force發(fā)動(dòng)機(jī)

Dynamic Force發(fā)動(dòng)機(jī)是豐田發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的集大成者，通過(guò)高壓縮比（傳統(tǒng)燃油版本為13∶1，混動(dòng)版本為14∶1），加大進(jìn)排氣門(mén)夾角（從31°增大到41°）增強(qiáng)氣流，更加精準(zhǔn)的缸內(nèi)直噴加歧管?chē)娚浠靽娂夹g(shù)（D-4S）來(lái)實(shí)現(xiàn)高速燃燒（同時(shí)可有效抑制高壓縮比帶來(lái)的爆震），并且首次采用活塞裙激光工藝涂層技術(shù)降低摩擦損耗。

豐田發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)演進(jìn)如圖4-4所示，降低摩擦損耗、阿特金森循環(huán)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(dòng)力。其中，發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率從34%逐漸提升到38.5%，主要依靠冷卻廢氣再循環(huán)技術(shù)，而最終將發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率推至40%以上的秘密則是快速燃燒技術(shù)。

如圖4-5所示，最新款發(fā)動(dòng)機(jī)強(qiáng)化了滾流，滾流在壓縮后期會(huì)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(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域投資全景導(dǎo)航

1）競(jìng)爭(zhēng)格局

目前，我國(guó)自主品牌汽車(chē)企業(yè)大部分配備合資企業(yè)發(fā)動(dòng)機(jī)（如三菱）。近年來(lái)，通過(guò)技術(shù)集成與聯(lián)合研發(fā)，吉利、奇瑞等企業(yè)已開(kāi)展發(fā)動(dòng)機(jī)的自主研制，但由于我國(guó)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)起步較晚，在關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域仍然缺乏自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，合資企業(yè)配件占比較高。

吉利JLE-4G18TD系列發(fā)動(dòng)機(jī)采用了缸內(nèi)直噴技術(shù)，同時(shí)搭載DVVT、雙平衡軸、雙質(zhì)量飛輪、可變進(jìn)氣歧管、正時(shí)鏈條、中空充鈉氣門(mén)等先進(jìn)技術(shù)。該引擎為吉利自主研發(fā)的成果，充分借助了沃爾沃的專(zhuān)家資源，與沃爾沃共用供應(yīng)商占比50%。近期，吉利與沃爾沃又合作研發(fā)了1.5TD發(fā)動(dòng)機(jī)（圖4-6），該發(fā)動(dòng)機(jī)采用三缸布局，基于Drive-E2.0T四缸發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)發(fā)，最大功率為132kW，峰值扭矩為265Nm，未來(lái)將供應(yīng)吉利集團(tuán)旗下吉利、沃爾沃、領(lǐng)克三大品牌多款車(chē)型，預(yù)計(jì)將采用“1.5TD+7DCTH”打造插電式混動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)平臺(tái)。ACTECO由奇瑞與奧地利AVL公司合作研發(fā)，是我國(guó)首個(gè)完全具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的、規(guī)?；\(yùn)營(yíng)的、國(guó)際化的轎車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)品牌。GW4C20發(fā)動(dòng)機(jī)是長(zhǎng)城自主研發(fā)的一款增壓缸內(nèi)直噴汽油機(jī)。這款發(fā)動(dòng)機(jī)采用了缸內(nèi)直噴、廢氣渦輪增壓、進(jìn)排氣雙VVT、靜音鏈正時(shí)系統(tǒng)、雙平衡軸、充鈉空心氣門(mén)、高性能活塞連桿輕量化計(jì)劃等先進(jìn)技術(shù)。BYD 476ZQA發(fā)動(dòng)機(jī)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(zhì)，渦輪增壓器則由博格華納生產(chǎn)，采用了可變氣門(mén)正時(shí)技術(shù)和缸內(nèi)直噴技術(shù)，可提供113kW的最大功率和240Nm的最大扭矩。

國(guó)內(nèi)從事發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)和生產(chǎn)的零部件企業(yè)有航天三菱、環(huán)新集團(tuán)、朝柴動(dòng)力、超力集團(tuán)、貝斯特、亞新科天緯油泵油嘴、南岳電控、成都正恒動(dòng)力、江濱活塞、華源萊動(dòng)等。汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)上市公司比較見(jiàn)表4-1。

2）行業(yè)壁壘

發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)主要壁壘在于技術(shù)，特別是燃燒機(jī)理與材料等基礎(chǔ)科學(xué)領(lǐng)域的技術(shù)。

3）投資風(fēng)險(xiǎn)

主要風(fēng)險(xiǎn)包括在嚴(yán)格的油耗限值標(biāo)準(zhǔn)下降后產(chǎn)能加速出清，以及日本先進(jìn)內(nèi)燃機(jī)技術(shù)代差級(jí)領(lǐng)先導(dǎo)致國(guó)產(chǎn)內(nèi)燃機(jī)技術(shù)差距擴(kuò)大、市場(chǎng)崛起受限。

4）最有價(jià)值的投資領(lǐng)域

我國(guó)汽車(chē)零部件企業(yè)如能在渦輪增壓、可變氣門(mén)、缸內(nèi)直噴等技術(shù)領(lǐng)域取得突破，則進(jìn)口替代的市場(chǎng)空間相當(dāng)廣闊，目前上市公司貝斯特在渦輪增壓部件制造領(lǐng)域有所布局。近年來(lái)，新能源汽車(chē)技術(shù)逐漸興起，發(fā)動(dòng)機(jī)作為部分新能源汽車(chē)中的一部分，其發(fā)展形態(tài)和趨勢(shì)出現(xiàn)了新的變化，如啟停系統(tǒng)、阿特金森發(fā)動(dòng)機(jī)等新興技術(shù)產(chǎn)品值得長(zhǎng)期關(guān)注。