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戚正刚:菲亚特致力于降低碳排放

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6月25日,亚洲制造业协会主办的2011全球节能与新能源汽车峰会在京举行,菲亚特动力科技研发中心发动机平台总监戚正刚表示菲亚特致力于降低碳排放。

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网易汽车6月25日报道 6月25日,亚洲制造业协会主办的2011全球节能与新能源汽车峰会在京举行,菲亚特动力科技研发中心发动机平台总监戚正刚参加节能减排主题讨论并发表主题演讲。

以下为演讲实录:

戚正刚:大家下午好!大家都知道目前我们面临的一方面是排放法规日益的严格,另一方面,我们又面临着日益要求严格的二氧化碳排放降低以及燃油消耗降低的要求,对我们非常有挑战。对我们整车场来说,目前的境况的话,新能源汽车遇到了一些技术上的瓶颈。比如说氢能,它是最干净的,对可预见的市场是没有影响的。

另外,纯电动汽车,由于电池能量密度的问题,刚才几位专家也提到了,由于电动汽车它的电池能量目前大概在15千瓦时左右每千克。我们预见到20、30年内如果电池没有突破的话,我们只可能在一些特定的场合内使用,不可能进入一个终端用户和普通用户的范围。简单的一些混合驱动的,混合驱动肯定有一些成本上的增加。只有在成本降低的时候投入大规模的使用,所以,我们菲亚特一致认为,包括这些新能源,在可预见的,比如说在未来的十年、二十年内会有一些瓶颈不能得到大规模的推广。天然气作为一种替代燃料的话,它是一种唯一的现实的可以取代石油的燃料。可以在全球范围内得到大面积的推广,另外,常规的内燃机技术,我们认为在未来的十年内将会得到继续长足的进步。那么内燃机将在未来的十年、二十年内,仍然占据它在乘用车领域的统治地位。所以,我跟大家分享一下菲亚特在这方面做的努力和工作。看能不能在二氧化碳排放方面做出一些贡献。

首先要引入的是非常流行的小排量的方案。小排量就是意味着以排量更小的发动机获得原来高排量发动机相同的性能,自然你把排量降低了,你要引入增压技术,目前来说的话,现在看起来涡轮增压是比较现实的,或者是比较好的解决方案。并且可以获得燃油消耗的提升。另外,在提升整车的燃油消耗和降低二氧化碳的小排量化的话,目前在全球所有的OEM中,我认为整车企业成为一种最主流的解决方案。无论是最早的推导者,比如说大众集团这样的,包括现在的菲亚特也是,美国的通用,都是紧随这样的潮流,大家都把小发动机作为将来取代大发动机的解决方案。

在一些我们认为火花式、点燃式的汽油机、CN发动机上,涡轮发动技术带来另外一个好处,它可以带来一个让这个发动机的表现性能类似于柴油机。也就是低扭矩性能的改善,这样对乘用车带来了驾驶乐趣性的改善,这对终端客户是非常重要的。当然,我们讨论小排量方案的时候,肯定要考虑其他的一些技术的协同作用。这样可以让整车的性能得到进一步的提升。目前在中国是汽油机占主导地位,在乘用车上,柴油机没有获得大规模的推广,只有一些个别的OEM推出的柴油版本。所以,我在今天主要详细介绍一下火花式点燃式汽油机的小排量方案。

汽油机小排量化现在有一些缺点,当然在二氧化碳排放上和柴油机相比会有一些缺点。但是,我们认为它有两个优势,比如说它有一个很可靠,成本低的排放控制技术。我们在汽油机方面,它比柴油机更容易达到排放要求,成本比柴油机更低一点。另外,汽油机它本身所具备的优势,这个制造成本比柴油机要低,小排量化以后,整个汽油机的制造成本将会获得进一步的降低。在未来的十年内,这个技术将成为降低燃油消耗的主要贡献值。通过引用涡轮增压技术以后,实现排量的小排量化,实现一些缸内直喷,这在未来将是对节能减排汽油机主要的技术路线。

另外,在替代燃料方面,这也是一条技术路线。比如CNG的广泛应用,以及CNG掺氢气的使用,这可以进一步获得二氧化碳排放的降低。所有这些我们认为这都是在对现有技术小的改进上实现的。同时,燃油经济型也可以得到一定的改善。

这是一个简单的例子,来介绍一下引入无节气门节技术以后,小排量发动机所带来的优势。原来这条发动机的曲线是蓝色的曲线,如果引入了一个无气门,它是类似于一个宝马的腔的系统,就是用进气门控制发动机的进气。包括菲亚特现在开发的技术,节气门可以带来一个10%的泵气损失。取消这个节气门以后,可以降低燃油消耗。同时,整车的油耗的改善,发动机又获得额外的10%到15%的提升。

菲亚特不仅仅是使用了这个技术,现在菲亚特最新款的发动机,它还使用了一些电子液压式的气门结构来帮助进一步的提升燃油消耗。菲亚特在发动机技术方面是一个非常先进的或者是领先的。包括我们提到的供给系统,其实供给系统最早的开发者是菲亚特。这对柴油机是非常革命性的技术,在十年内提升了柴油机的控制技术,提升了它的性能。在汽油机上,我们同样认为气门技术是一个非常好的技术。它是帮助发动机来控制他的进气。这个是Mulitair的简单解读,在这个发动机上,我们用了一种直行机构,用这个电子液压系统,来取代机械式的凸轮轴,来驱动气门。在这个图上,我们用了各种各样的模式,实现了气门的螺旋控制,达到控制进气。

主要有五个模式,一个进气门晚开,我们利用在低速,低复合区域带速。还有一些低复合区域,我们实现了气门的多重打开,比如说常规发动机上气门只能打开一次,而这个可以打开两次、三次,来造成缸内气体的稳流。模式三是进气门早关,常规发动机,大家都知道,在一个高速区域,部分符合的话,发动机有一个向外排气的过程,这样会造成进气新鲜空气的损失。我们使用进气门晚关模式以后,来提升它的低速扭矩的表现。当然,在低速端我们实现了进气门的早关。它还可以实现在最高速,最大功率的15%的提升,这并不是Mulitair所带来的,但是它要兼顾一个低速端,一个高速端。它可以使它平衡,使它在高速端发出最好的性能。

总而言之,使用了这样的一个气门技术以后,我们在燃油消耗上可以获得10%的降低。在行驶乐趣性方面,由于这个技术直接控制了气门的进气,那么它的驾驶乐趣性,损态响应得到了很好的体现。在整个欧洲循环下,EDC的循环下,一氧化碳、碳氢化物都得到了降低。用了这个技术以后,它可以得到10%的低速扭矩的提升,最大扭矩的话,可以获得10%,所有这些性能都是在同一台发动机上实现的。也就是说用了这台发动机以后可以兼顾其他性能的提升。它跟缸内直喷技术配合以后,可以进行一个低速的响应。如果气门上实现了气门的螺旋控制,实现了缸内直喷,这个内燃机的发展可能就会进入到一个瓶颈或者是终结时代。将来就会进入到一个电动汽车的时代,所以,基本上我们的路线就是这样的,是一个气门的螺旋控制,和汽油机的缸内直喷,以及小排量化。

下面,简单介绍一下我们在柴油机方面的一些技术,柴油机方面菲亚特一直是领先的,包括它开发了第一代的供轨系统。前两年菲亚特推出了供轨系统二代,利用这套系统以后,加上DPF,加上SCR我们可以实现柴油机的O6排放。作为一个动力总程不可或缺的部分,自动变速箱也是非常重要的,菲亚特目前在目前选定了一个双离合器式的方案。我们采用了缸式的离合器,与传统的变速箱相比的话,缸式的双离合器,可以得到10%的改善。这是一个非常理想的方案,通过一些集成电机在双离合器变速箱上我们可以非常容易的实现乘用车的混合动力化。

未来,化石燃料是日渐枯竭的。未来可以对天然气发动机做一个小的改善,甚至可以在汽油机的油轨上布置另外一套油轨,可以实现天然气和汽油机的双燃料发动机。天然气发动机对二氧化碳的排放是显而易见的,跟汽油相比,它比常规的汽油发动机,获得50%的二氧化碳排放的降低。如果在天然气发动机上,我们混入20%的氢气,对发动机的改善也是非常小的,对整车影响有限的情况下,还可以获得12%的二氧化碳排放的降低。另外,我们要提到一点,在生物燃料,现在最近一阶段,生物燃料大家也提的非常热。生物燃料其实对二氧化碳排放的降低,第二代是很有作用的。像第一代的一些人工合成的甲烷,比如说用煤生成的话,这个二氧化碳排放其实对整个系统是增加的。对我们从生产到使用环节,这个二氧化碳排放是增加的。但是,如果我们考虑一些生物质,像木头、木屑这样的来生成生物甲烷的话,这个二氧化碳排放对整个系统来说是非常好的。因为它减少了原来当初这些生物质排入大气的二氧化碳。

总的来说,对柴油机来说,是非常简单的。目前来说,我们已经在O5水平上,这是氮氧化物的水平。通过我们引入低压的一级压,然后加DPF,我们轻易的把这个柴油机实现到O6,把二氧化碳排放进一步的降低了25%。

作为另外一条技术路线,如果是一条CNG发动机,跟常规的汽油发动机相比的话,它的二氧化碳排放,我们认为CNG发动机二氧化碳排放可以比汽油机降低25%,通过引入Mulitair以后,可以获得15%的降低。

目前,行业内的二氧化碳排放的水平在130克每千公里这样的水平,2010年菲亚特汽车已经做到了123克每千公里,这是我们需要我们继续努力的,我们希望成为在欧洲二氧化碳排放最低的一个公司。

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