09.26 2019年了,通用、福特、大眾們在中國的三缸義務教育做通了嗎?

2019年了,通用、福特、大眾們在中國的三缸義務教育做通了嗎?

之前同大家討論過歐洲在2000年後就把發動機小型化作為減少溫室氣體排放的一大技術路線,Downsizing of Gasoline Engine的過程中自然而然把三缸的路也趟了出來。

很多網友說車企是為了降低發動機的製造成本,這句話長期來看可能是對的,但短期來看肯定是錯的。就拿最早玩三缸的PSA來說,截至目前,1.2T三缸發動機的採購價格仍然高於1.6T四缸發動機大約5%。

造汽車不像攤蛋餅,少一個蛋就能立竿見影提高手上這個餅的利潤。

這多出來的5%來自項目中各個環節的研發攤銷,比如新的模具、產線等等。所以做三缸的當下目的還是要滿足政策要求,先談能不能賣。

不論你是不是關心環保,

大國崛起伴隨的是國際公約約束下的巨大責任。

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所以國六會是真正意義上讓車企緊張的一次排放法規調整。

此前談到過歐美日的同等排放限值標準都領先於國內5年以上,那麼跨國企業在應對中國排放標準提升的時候是很輕鬆的,拿其他地區市場的技術升級一下中國產品就行了。

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但國六不再是對歐六標準的單純模仿對標,作為過渡階期用來緩衝的國六A階段已經比現行歐六標準更加嚴格,到了國六B階段,各個組分的排放限值幾乎就是歐六的一半。換句話說,一直在追趕歐洲排放標準的中國標準,2019年首次跑在歐標之前,並且明年將領先歐洲標準一倍多。

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而這個全球最嚴的國六b階段的全國實施,比原計劃提早了整整3年半。

排放標準只是政策壓力的一半,另一半來自第五階段油耗標準。中國在2010年提出的哥本哈根承諾中,答應在2020年前把碳排放降低40%~50%,同時在乘用車燃油經濟性上找回一點能源缺口。

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可以看到汽車市場的主要產銷地區中,對能耗和碳排放的控制,歐洲依然是最嚴格的。但四大地區中最激進的卻是中國,每個5年計劃的目標降幅比例都是最大的,並計劃在2025年成為汽車能源消耗經濟性僅次於歐洲的國家地區。

除了政策指標本身帶來的壓力,政府在中國車市首次出現下行的情況下仍然強硬提前實施新排放指標,展現出的決心也是前所未有的。

這種情況下,不能再拿歐洲用剩的技術糊弄中國的排放法規了。甚至個別激(識)進(相)的汽車品牌把研發重心從歐洲轉移到了中國。

中國標準的逆襲

在面對這輪中國政府主導的環保浪潮時

汽車品牌們都是怎麼做的

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PSA標緻雪鐵龍&Ford福特 | 歐洲優先,中國套用

這兩個品牌是歐洲小型化的先行者,彼時國內小車的尾氣可能還沒歐洲卡車的乾淨,所有廠商都在為了歐洲的環保路線開發新機器。

但隨著中國市場的崛起,PSA和福特顯然沒有在國內投入和這個市場增量相匹配的精力。

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當時福特的三缸1.0T Ecoboost發動機可以說在歐洲有一個神仙開局,一臺發動機的生命週期能有多久?這臺發動機光年度發動機獎(1.0L排量以下組)就連拿了6年。

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在福特德國研發中心主導的這輪小型化過程裡,對於這臺1.0T 三缸發動機的需求和解決方案都是明顯的德式操作。

優化燃燒條件,改造水道使用全新的分體式冷卻系統減少摩擦做功,配上小渦輪和高壓直噴,德國人造發動機就跟做麵包一樣簡單。

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這臺發動機的研發初衷就是在不損失動力的前提下提高燃油經濟性,改善排放。

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缸蓋冷卻水道示意

很多針對三缸的設計概念也是從這臺發動機而來,為了保證整機的耐久性,保證冷卻液流速穩定在0.5m/s-6m/s之間,福特重新設計了缸蓋的水道。

並且集成式排氣歧管也被應用到了這臺三缸發動機上,用來快速暖機、同時降低排氣溫度通過改造後的冷卻液水道降溫,幫助推動渦輪提供更多進氣壓力。

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福特可變機油泵

可變機油泵的概念也在這時被提出,福特沒有使用傳統的漲緊輪皮帶形式,而是使用了一組浸油的皮帶輪直接和曲軸以1:1的圈速相連驅動。目的是設置兩檔泵油壓力:2Bar和4Bar分別對應高低工況,來降低能量損失。

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在福克斯上,最新的1.0T Ecoboost三缸發動機已經早早完成了2015年歐盟碳排放任務(130g/km),和平均油耗要求。

最後這臺整機質量不到100kg,可以直接放進行李箱裡的小機器受到了所有主流汽車媒體的一致好評,當然這其中包含了一定的政治正確。

但福特卻沒有拿捏好國內日益旺盛的多樣化用車需求,拿歐洲的產品方案套用到國內市場是完全不合理的。如今福特和PSA都遇到了巨大的困難,這不賴三缸發動機,而是兩家品牌沒有好好滿足中國消費者的需求,在這個強者愈強的市場裡,不做到最好就意味著淘汰。

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GM通用汽車 | 全盤All in中國,歐美日都是小市場

上篇提到過GM在全球的三缸首秀是2014年歐洲市場的沃克斯豪爾Adam上的1.0T 三缸發動機。那個時候通用的這臺1.0T Ecotec三缸性能還略遜色於福特的1.0T Ecoboost。但通用對於市場的把握遠勝福特,意識到歐洲那麼小的盤子,不值得。

既然中國提出了比肩歐洲的排放和能耗法規,那就把積累的技術用在中國市場,尤其是發動機小型化。並且通用對於小型化的理解不只是停留在“發動機”上,而是配套解決了變速箱匹配和整車NVH性能,這更像是一套“整車小型化”的解決方案。

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如今上汽通用國產車型已逐步形成三款發動機+三款變速箱的匹配,其中的1.0T和1.3T兩款三缸發動機將取代過去的1.5L、1.5T、1.4T、2.4L等機型。

這可不就是明明白白完全倒向中國的小型化策略麼。

通用歐洲的在售品牌,不論是原汁原味的雪佛蘭,還是換標的沃克斯豪爾或者歐寶,中小型車目前的三缸機還停留在此前的1.2T三缸,已經和國內產品存在代差。

由於國六標準裡大幅提高了NOx和PM、PN的限制,許多企業的做法是著重後處理,簡單點說就是層層過濾讓尾氣達標就行。

通用的兩款三缸發動機所強調的正向國六標準研發則是在過去歐洲三缸發動機技術路線的基礎上進行了整合優化及提升。

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BMW首先提出的“最優單缸排量”概念

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這是最早由寶馬公司提出“最優單缸排量”的概念。

在燃效、經濟性、NVH性能的綜合考量下,小型發動機的單缸排量應當介於0.33L-0.5L之間,越小NVH越好(安靜平穩),而越大動力性能越好。

所以運動豪華取向的BMW採用了單缸0.5L的頂格策略,展開了模塊化的B系列發動機製造,嚴格對應單缸不高於0.5L的最優方案。

而通用的品牌性格顯然不需要那麼激進,於是採用了1.0T(0.33L每缸)舒適取向和1.3T(0.43L每缸)舒適+動力平衡取向的兩種方案。

在此基礎上,通用除了用上集成式排氣歧管、分體式冷卻系統這些一代技術外,幾乎把所有附件都做成了電控的。

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比如可變機油泵,不再依靠凸輪軸驅動,而是使用了一臺獨立的電機驅動。相比福特的“二速機油泵”,通用的方案變成了“無極可變”。

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再舉一個例子,碳罐是用來脫附燃油蒸汽的零件。在國六標準裡把燃油脫附要求提高了3倍,電子碳罐泵的目的就是製造壓差來主動進行燃油蒸汽的過濾和吸附。

這些附件的重新設計匹配,在源頭上抑制了廢氣組分的產生和額外的能源消耗,讓發動機更緊湊、高效,同時保證動力水平在線。

再多提一點,除了發動機本身的技術外,通用隨之匹配的變速箱也在進化,用上了CVT和9AT、10AT。

就目前而言,通用在國內的三缸車型銷量成績最好,且市場對三缸不是完全不接受,而是要在合適的價格區間裡接受。通用各個品牌的車型都在配備三缸發動機後同時降低了准入的價格門檻,以較為平衡的供需關係推進市場。

這就是通用的小型化整體方案,也是目前國內推進三缸成績最好的品牌。

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VWG 大眾汽車集團 | 中國歐洲兩個都要,暗中觀察,偷偷操作

兩個大眾在中國推出的車型遠比歐洲要多,但能打的小型動力總成只有一套1.4T,也就是我們熟悉的EA211。

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但有多少人知道EA211是VWG的小型化機型序列,不僅是這一款國內聞名的1.4T發動機。該系列中就包括歐洲2014年就上市的1.0TSI三缸發動機。

此前我也同大家一樣,認為大眾是出於輿論壓力而不引進1.0TSI三缸發動機,但在側面瞭解後得知:一是因為國企(大眾幾乎是德國國企)動作慢,二是因為合資利益分配複雜。

所以大眾在國內小型化上實際上是落後的。

但大眾作為汽車界的半壁江山,即使不引進新發動機,也有辦法讓排放達標。

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NEDC循環和WLPC循環下排放組分的差異(GDI發動機)

兩種循環方式下的排放差異,這也是國六不再划水的舉措之一。

國五升國六的指標收緊,並由WLTC循環替代NEDC循環,最容易出現問題的指標是PM(顆粒物)、PN(粒子數量)和NOx(氮氧化物),這也是目前最新排放標準發動機(如通用Ecotec)運用EGR(廢氣再循環)、超高壓燃油噴射和電子放氣閥渦輪的主要目的。

但EA211這臺1.4T的佈置已經很難再發生巨大的改變,不可能為一臺舊發動機重新開模設計新的零件,於是大眾的供應商們聯手吃下了這個國六軍令狀。

通過各個附件供應商調整零件工作策略,在氣道設置後處理過濾裝置,幫助大眾緊急過關。並且和通用走的正向路線不同,這臺1.4T四缸發動機從2020年起一定會逐漸退出市場。

因為它已經使出最後手段,GPF(汽油發動機顆粒捕捉器)的應用。

很多人沒注意到在國五升國六後,大眾給這臺1.4T的三元催化總成加裝了GPF。主要原因在於通過微調各個零件很難從根本上滿足國六標準,最直接有效的方法就是從最後道攔截。

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壁流式GPF結構示意

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GFP的兩種主流佈置形式

上圖中TWC為三元催化總成,上下分別為兩種GPF的佈置形式

主機廠目前採購較多的日本NGK和美國康寧的GPF,採用圖示的壁流式結構,尾氣在通過三元催化後流入。

這個東西的效果有多驚人?

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GDI發動機在加裝GPF後的過濾效果

所有國標要求的組分濃度都有所降低,尤其是老發動機難以處理的NOx、PM和PN都有了極大的改善。其中PN下降兩個數量級,過濾效率達到99%以上。

這個方法也是目前大量國產發動機緊急升級國六的措施,因為簡單有效,立竿見影,技術難度相對不高花錢就能解決。

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NEDC和WLTC循環下兩種GPF佈置形式對油耗的不同影響

在安裝GPF後車輛油耗會提高,這也是為什麼很多車在升級國六後油耗上升的原因。

但這絕對不是長久之計,尤其對於大眾來說,這只是EA211 EVO 1.5T和1.0T三缸進不來的臨時措施。問題在於通過後處理過濾乾淨了尾氣,但整個發動機的能耗、效率和佈置已經是上一代產品了,在小型化、電氣化發展迅速的今天,面臨的技術和政策風險都很高,如補丁越多,額外的設計越複雜,不僅成本節節拔高,可靠性也存在問題。

問題的解決方案自然就是把歐洲最新的EA211系列搬到國內來。

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EA211系列 模塊化將縮減發動機產品線

大家對於EA211 1.5T Evo會進入國內深信不疑,那有什麼理由質疑模塊化生產的1.0T三缸會被排除在外呢,這和寶馬的B系列發動機模塊化如出一轍。

可以肯定,未來國內的小型車格局就是以三缸為主,無可辯駁。

市場反饋

和輿論風向不同,市場反饋更多的是“真香”

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目前的國內市場上,三缸車型累積銷量最高的廠商是上汽通用

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數據來自上險數

其中賣得最好的車型是英朗,三缸型號的總計銷量超過45.5萬臺,是目前全中國賣得最好的三缸車型。

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在車雲網聯合中國汽車流通協會發布的《小排量市場趨勢與使用滿意度白皮書》顯示,英朗三缸車型的用戶滿意度調查中,有96.4%的車主給出了比較滿意以上的評價。

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針對不同工況的細節,能看出車主們對於起步工況和高速行駛工況的滿意度不如低速擁堵和城市駕駛,但總體而言滿意度達到了9成。

在針對本田凌派、寶馬X1的調研裡,這個比例也在9成以上。

這說明一個問題,購買三缸車型的車主在使用過程中並不會出現排斥,因為一定程度上,三缸發動機降低了買車門檻,也降低了維護和使用成本,它所替代的是老舊的中小排量自然吸氣發動機,在性能上還有盈餘。

現代三缸

21世紀,沒有攻克不了的技術問題,只有跨不過的成見

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本田三缸1.0T發動機

為什麼說很多人是“雲三缸黑”,因為我自己有一臺L6車型(直列6缸)的所謂“終極平衡”發動機,在接觸三缸發動機的時候不可避免會做性能和感受上的比較。

在長測過的三缸發動機中就包括了通用、寶馬、沃爾沃&領克、本田、福特這些主流三缸廠商的國內產品。L3自然無法給到L6的性能,但L6能不能給到L3輕鬆的用車體驗呢?顯然也不能。

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福特1.0T三缸的體積可以塞進手提箱


如今的三缸車型,尤其像通用這樣整車研發配合三缸發動機的產品,會通過一切手段規避三缸發動機的劣勢。就算是成績不好的福特和PSA,在發動機水平上也是一流的,他們只是沒給好的發動機配上好的身體。

當車評人開著高性能豪華轎車,說著三缸的種種缺陷,這無法代表市場,也不能代表普通人的需求。三缸已經不是為了省錢而從拖拉機上搬來湊數的方案,這是一套業內公認的,為了應對嚴苛的全球環保壓力而生的成熟方案,當你在市場上看到某種汽車技術商品化時,你看到的其實是10年前開始研發佈局的技術結晶。

通用最早全盤投入中國的小型化,拿出優秀的產品和銷售策略;

寶馬開啟全球模塊化發動機生產,三缸作為重要的入門級動力總成;

大眾雖然苦於用上一代發動機應對國六,但新機器已經在緊鑼密鼓籌備,三缸也一定不會缺席。

所以,你怎麼看?


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