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[整车] 国5升国6,换个排气就完事了?

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[LV.3]偶尔看看

发表于 2019-8-8 11:05:04 | 显示全部楼层 |阅读模式

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来源:玩车教授  新浪新闻
国6对汽车行业的影响远比想象的大,不论销量还是价格,都出现了较大的波动。随着全国三分之二的地区正式实施新排放标准,经销商总算是松了一口气,本以为国6会从此淡出人们的视线,没想到升级国6后,油耗和动力上的争议又来了。
国5升级国6,需要做哪些事情?汽车厂商如何克服排放限制带来的不良影响?带着这些问题,教授来到了上汽乘用车公司技术中心,作为国内首屈一指的汽车集团,上汽是如何升级发动机积极应对国6?在得到答案之前,我们先了解一下国6真正的变化!
关于国6的文章,或许大家已经看过无数遍,国5升国6排放限值的确更严!这个可以看做分数线更高,但是国6的变化不仅仅如此,除了分数线变了,国6的考试方法也变了。
国5时期,通常采用NEDC循环测油耗,我们看到的工信部油耗就是这样来的。NEDC难度比较低,为什么这么说呢?因为测试方法无非就是缓慢加速让发动机低负荷运转,这样就避开了费油的工况,同样尾气污染物更少。
国6到来后,NEDC就作废了,取而代之的是WLTC,这又是什么东西?WLTC与NEDC都是测试油耗和排放的方法,不同的是,WLTC不是傻瓜式重复加减速,而是各种车速都测,更令厂商难受的是,以前慢慢加速,现在是急加速,油耗和排放都不好控制。
国6带来的影响还没有结束,2020年测试方法又要变成道路测试,什么意思呢?就是直接在路上开。看到这大家估计就懵了!以前难道不是路上测?当然不是,以前都是台驾测。路测有什么不同?首先变量更大(路况),其次车辆负载更大,所以油耗和排放又要跟着变。
目前国6排放全部是在台驾上测,而教授恰好参观了上汽技术研发中心的排放测试实验室。排放测试其实就是把实车放在转鼓上,模拟各种行驶速度,据说转鼓最高速度接近180km/h。
试验车一边跑一边收集尾气,尾气采集过程与想象的不太一样,从试验车排气口采集的尾气,并不是直接传输给检测设备,而是经过另一个设备与冷空气混合,这么做的原因是为了保护检测设备,因为尾气温度高达200℃!
出于好奇,教授打听了一下这套设备的价格,测试工程师称,整车排放测试设备售价1000多万(不敢说话),若要把整个尾气测试设备算到一起得有2000万。眼尖的粉丝应该看到了,没错设备是AVL做的。
大家可能知道,国6尾气处理成本更高,但是到底高在哪呢?这次教授实地打探了一番,下面这张图就是国6发动机的催化器。
与国5不同的是,国6不仅有三元催化器,还有颗粒物捕捉器。尾气先经过三元催化器,然后再进入颗粒物捕捉器。这套尾气处理设备成本比国5高出1000-1500元。
(左边为三元催化器,右边为颗粒物捕捉器)
颗粒物捕捉器在柴油发动机上常见,为了应对更严苛的颗粒物排放,汽油发动机也相继开始采用颗粒物捕捉器。它的原理并不复杂,尾气流经捕捉器内部过滤,颗粒物会吸附在内部,当颗粒物达到一定程度就通过高温将颗粒物烧掉。
通过两个尾气实验样品可以看到,经过颗粒物捕捉器处理后的尾气很干净(左边)。当然颗粒物捕捉器也有不足,它会增加排气背压,上汽的国6发动机取消了UFC(底盘式催化剂),实际上排气背压控制的很好(背压高会影响动力)。
颗粒物捕捉器研发上也有个小插曲,虽然很多供应商生产这种东西,但是针对国6汽油发动机的捕捉器基本没有,因此上汽只能联合国内的企业一起开发,听说研发这个东西走了不少弯路,也花了很多钱,所以这算是国6排放的隐形成本。
(左边为国5,右边为国6)
前面看到的是尾气处理部分,实际上国6对燃油供给系统也有要求,比如汽油在油箱内的蒸发量(48小时)和加油时汽油蒸发产生的污染。
以往的国5车型,燃油滤清器都布置在油箱外面,但是管路连接总会有泄漏,所以国6就把燃油滤清器集成在油泵内。另外燃油泵的密封材料也有改进,因此汽油蒸汽泄漏量更少。另外油箱材料也有所升级,目的也是为了减少汽油蒸发泄漏。
汽油车都配有碳罐,但是国6的碳罐由被动式变成主动式,简单的说就是主动去吸附汽油蒸气,比如加油的时候。从图片可以看到,国6的碳罐比国5大了一圈。教授打听到的信息是,国6燃油供给系统上的油泵和碳罐,成本是国5的两倍。
不少人抱怨说,国6油耗增加动力变差了,其实这并不是绝对!只要技术过关,油耗和动力并不一定是矛盾体。上汽的国6发动机就是一个很好的例子,如何做到油耗和动力的兼顾,我们一个一个来讲。
(图片非上汽蓝芯 SGE 1.5T Plus 发动机 )
国6发动机降低油耗的办法有很多,比如350Bar喷油系统,更高的喷油压力可以使汽油雾化效果更好,再配合多次喷油,使燃烧更加充分(干净)。上汽的国6发动机通过优化喷油和燃烧,从源头减少了污染物产生,同样也减少了一部分燃油消耗。
值得注意的是,上汽的国6发动机(蓝芯 SGE 1.5T Plus)采用了米勒循环(日系车叫阿特金森循环)。米勒循环有三个优点,一是做功行程更长(提高了动力转化率),二是减少了泵气损失,三是增加了压缩比(提高至11.5)。当然米勒循环也有缺点,动力性能会下降,所以在高负荷情况下发动机又会切换成奥托循环(米勒加奥托循环)。
由于WLTC循环测试要求的速度更高,所以国6发动机测试的负载变大,上汽的办法是换用低惯量涡轮增压器,并且采用电控泄压阀(动力响应提高)。由于采用了米勒循环,所以VVT(气门正时控制)响应速度更快。通过各方面的优化,上汽国6发动机的动力性能实际上比国5更好。
说了一大堆技术,我想大家都看腻了,所以教授留了一个彩蛋。这次参观上汽技术研发中心,教授特意与研发中心副主任以及研发副总工程师进行了交流。
上个月,双积分政策调整引起了很大关注,其中“低油耗车型”格外引人瞩目,为了鼓励低油耗车型发展(混合动力或高效率发动机),工信部给予新能源车20%的考核奖励(意思就是只要生产2成纯电动车就达标)。上汽怎么看待低油耗车,这方面有什么技术布局?
研发中心副主任龚伟国对“双积分”了解很深,他说道:上汽一直有蓝芯和绿芯两种动力,蓝芯就是普通发动机,绿芯是指混合动力或新能源。目前行业前沿的技术“可变压缩比”以及“稀薄燃烧”都在研发中,其中变压缩比发动机已经在路试。2022年,上汽第四代发动机热效率将会达到40%(增压)。
教授又向研发副总工程师问到,日系车普遍是采用双喷射技术,所以没有使用颗粒物捕捉器,上汽的这种技术方案是出于成本的考量还是有其它原因?
研发副总工程师仇杰说道:采用颗粒物捕捉器是基于目前的情况决定的,由于国产车尺寸普遍更大(重量大),因此发动机的负荷更高,发动机喷油经常要加浓,因此配备颗粒物捕捉器更加周全。另外上汽的1.5L自然吸气发动机就不需要这个东西,未来采用500Bar的喷油系统后,也不需要颗粒物捕捉器,尾气处理方案比较复杂。
副总工程师又说道:上汽所有国6车型都在天津进行过16万公里道路测试,实际上尾气处理系统具有20万公里的耐久性 ,这么做就是为了降低用户的使用成本。
相比之前的产品,上汽国6发动机有两部分升级,首先优化发动机自身的燃烧,减少尾气污染,例如喷油精度和喷油策略,其次是升级尾气处理系统和燃油供给系统,从后端减少和阻断污染物。在上汽看来,油耗与动力并不矛盾,蓝芯 SGE 1.5T Plus 发动机,通过米勒和奥托循环切换,实现了油耗和动力性能兼顾。上汽的技术实力有目共睹,教授也非常期待第四代发动机的到来。

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