国六激发内燃机革新潮,哪家进化更彻底?

2019年7月1日之前的国内局部汽车市场出现了大幅度的优惠清库存,想必大家应该都有耳闻,上半年的大幅度促销以往并不多见,在这些省市国五排放提前升级国六排放,是最核心的原因,不少技术储备差的车企直接招架不住,因为他们的技术储备根本拿不出国六车。那么,国六作为车企实力试金石,为什么那么难呢?
由于汽车发动机尾气排放标准是一个专业度很高的范畴,龙叔在这里不想讲太多专业词汇让大家看天书,而是尽可能深入浅出给大家聊聊,国五到国六,看似简单的尾气排放升级,为什么技术跨度会这么大,以及各大厂商升级国六的态度以及动力系统的做了哪些工作吧。

国六是什么,很厉害吗?

我们都知道汽车尾气是大气污染源之一,近些年在国内大力倡导节能减排的整体趋势下,国内的汽车排放法规也逐渐从跟随欧美节奏转变成超越欧美体系,这就意味着国内尾气排放甚至比国外同期水平还要严格。
汽车尾气成分比较复杂,主要有二氧化碳CO2、水蒸气H2O、一氧化碳CO、碳氢化物HC、氮氧化物NOx和颗粒物PN组成。其中对人体有害的物质是CO、HC、NOx,这三大类污染物都可以通过缸内直喷、涡轮增压和三元催化后处理等方式尽可能降低,这也是国三、国四、国五这几次升级中最明显提高要求的部分。
然而近些年来PM2.5影响空气质量被大家关注,因此与PM2.5有关联的PN也逐年被重视,缸内直喷和涡轮增压在由于原理决定了这类发动机在PN排放上比较吃亏,所以当国五升级国六的时候,就不再是以往调调ECU、升级三元催化就能轻松搞定的。
国家政策制定者也注意到了这次技术升级的难度与挑战,因此在国五推进国六的过程中,给足了缓冲空间,将国六分为国六a、国六b--、国六b-和国六b四个阶段,每个阶段逐级完善,给后进车企以时间换空间,只有到2023年的国六b阶段才是完整考验。

各大主机厂如何应对国六?

从国五到国六的排放标准跨越之大,在国五时代之前都是前所未有的。由于面向2023年的国六b制定了一个极高的技术指标,高到目前国内市场现有主流技术中没有能做到的,这不仅几乎耗尽了一些车企的技术储备,从研发制造角度看也大规模增加了车企的成本,所以每家车企对于应对的策略都不一样。对于主机厂而言,面对摆在面前的挑战,是追求短时间内凑合达标还是直接一步到位挑战2023,完全是考验企业价值观的。
发动机燃油供给系统主要有气道喷射和缸内直喷两大形式为主,不能说谁好谁差,只是各有千秋,气道喷射综合性能差但是燃烧均匀所以PN排放低;缸内直喷综合性能好,但是碳烟量大,所以PN排放高,主要是由于直喷燃烧架构造成的。在国六b--时代,单纯依靠某一个方案就已经不容易达标,所以我们看到不少厂商都在将气道喷射和缸内直喷结合起来应用,换来颗粒物PN指标的极大改善。
所以我们可以看到大众将EA888第三代少量机型改成了混合喷射,PN减排效果不错,EA888的烧机油以及积碳重的问题也有所改善;丰田第一次在国内推广的增压发动机8AR也是混合喷射,都是通过增加一套喷油系统,暂时解决了短期技术要求。

缝缝补补又三年的省钱打补丁派

简单改进,在原有机型上,通过少量增加成本和重新调校,的确能够达到目前现阶段的国六b--的技术路线,但在2023年几乎无可能继续达标,如同今年国五车大幅度降价类似,国六b--的车也将在不久的将来面临大幅度贬值风险,甚至是因为补丁方案都是解近渴为主,并没有充分考虑长效耐久与高性能输出,所以我们直接看到了很多车型在升级国六b--的过程中,出现了动力下降、油耗上升的怪异局面,这也可以很好帮助我们区分哪些发动机是补丁式合规。
直言不讳地讲,目前来看,大众系是补丁派的最典型代表,目前的1.4T的EA211结构老旧不值得搭配昂贵的35Mpa高压喷射,所以大众目前只是用低功率来维持;宝马的Bx8系列发动机是模块化设计,目前披露的信息来看,是准备通过增加35MPa高压直喷来打补丁合规的,而在35MPa补丁到来之前,宝马B38和B48发动机只能通过降低功率输出来合规。

向未来负责的前瞻性彻底革新派

然而若想从根本上降低PN排放,甚至达到2023国六b完全版的20万公里耐久,现有的发动机燃烧架构的差异,是无法再次通过简单升级达标了,因此重新设计全新的发动机燃烧架构以及搭载与之匹配的超高压燃油喷射,是一步到位的方案,但代价是成本极高且需要推倒重来。
国五时代,上汽通用首创了DPFI进气道双喷结构,两个进气门外侧进气道布置两个喷油嘴,虽然仍然属于气道喷射,但是结构容许部分燃油直接喷射入缸内,因此在油耗和抗爆震效果方面接近直喷发动机。
到了国六时代,上汽通用推出的第八代Ecotec发动机,以最严格的国六b排放标准列入初始开发目标,通过在发动机端应用一系列先进智能电控技术,从源头减少了排放物的产生,避免了后处理系统失效的问题。第八代Ecotec直接采用了35MPa高压喷射技术,燃油雾化效果提升,燃烧更加充分,热效率更高同时在PN排放和油耗等指标上达成平衡,虽然价格较为昂贵,但无疑是当下最根本的解决方案。这样一来,通用不仅从容应对国六,还可以将性能丝毫不受损失的1.0T、1.3T和2.0T发动机铺开推广到大量主力新车上。基于此,第八代Ecotec的1.3T就有121千瓦的总功率,高于宝马1.5T的B38。

编辑总结:

提前到来的国六标准,在中国汽车行业掀起了不小的风浪,也正是这样的大风浪,与新能源汽车补贴退坡政策一样,退潮之后,我们才看清谁在裸泳。有前瞻性、负责任的、技术实力强的大厂,早已未雨绸缪、全球布局。也有不少浑水摸鱼,用打补丁的饮鸩止渴方案,来进行勉强合规但是将消费者的用车过程埋下隐患的短时做法。各位消费者,是怎么看的呢?

汽车相对论(AutoRelativity)

由前电动邦主编兼内容总监、前车云副主编,媒体人王云龙主理。

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