中国未来轻型车动力技术的发展方向

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随着汽车工业在中国的飞速发展，汽车技术的进步也越发重要。而在所有汽车系统中动力总成（包括发动机和变速器）因为在节能，环保及动力性能方面的决定因素。被公认为核心中的核心国内甚至很多人认为“得发动机者得天下”。可以理解的是，对于同样的技术瓶颈存在着不同的技术解决方案。世界主要汽车厂由于自身资源的不同，对于汽车发展路线也有不同的观点。例如：在对于混合动力发展上，欧洲和曰本厂家就有不同的立场。

众所周知，对于任何一个技术路线，厂家都需要投入巨额的财力，物力和人力。这就限制了厂商同时对几个方向进行攻关。而只能选择对其最为合适的路线。因为选定的路线至少在10年甚至20年内决定厂家的技术发展以及市场走向，所以对任何厂家而言技术路线的选择都是一个关键而谨慎的课题。对于中国汽车厂家而言，由于其研发基础相对薄弱，如何把有效的资源投入到最有利的方案，显得尤为重要。基于这个出发点，本文将着重从技术发展原动力，内燃机技术，混合动力，燃料电池及变速器等几个方面来讨论未来中国轻型车的技术发展和技术进步的推动力。



近年来，全球燃油价格直线上升，中国也不可避免的不断调高石油价格。另一方面随着中国经济的高速发展，对石油的消耗不断增加，中国已经从石油出口国变为石油进口国。同时随着进口原油的不断增加，中国对进口原油的依赖程度也越来越高。例如，国际著名石油输出国组织欧佩克认为中国石油在2010年对外依赖度将达到45％，到2020年该数字将持续增长到52％。另外几乎所有主要产油国由于宗教，政治体制的原因，使得石油产量和出口有很多不确定因素。中国政府已认识到对进口石油的依赖严重的影响了国家安全，于2005年提出建设节约型社会的倡议。一系列政策也已出台鼓励小排量车和节能型汽车的生产和销售。

同时，为保证国家可持续发展，环境保护问题曰益受到中国政府的重视。据统计，中国目前是世界第二大温室气体排放国，在2025年可能成为第一。而与此同时，随着人口的增长城市化进程加快，以及经济的增长，中国汽车的产销量也会不断增加。在未来20年，中国汽车工业规模仍将保持一定的速度增长。可以预见，更加严厉的排放法规将得到实施来抵消汽车保有量增加的影响。现在中国政府主要采用欧洲标准作为本国法规的参考。同时，中国正在逐步赶上欧洲排放法规（见表1）。美国环球透视预测在未来欧V、欧VI的实施时刻中国将会更加接近于欧盟．但在未来20年内．受制于技术条件和研发能力．中国在排放法规的实施尚不会超前于欧洲。

最后，随着中国汽车工业的竞争加剧．汽车工业利润也急剧下降。如何赢得市场．需要有技术上的优势和市场战略差异化。同时，对于主机厂来讲，树立技术领先的形象不仅对于赢得消费者认可，还是对于争取政府部门的政策支持都至关重要。这也将是推动新型动力系统的重要原动力。中国内燃机技术的发展

到2008年，将是中国内燃机诞生100周年。但是很显然中国本土企业在传统内燃机的研究和开发已落后于国际先进水平。对于广大合资企业如大众，通用等，由于其本身的研发能力受到外方制约，其内燃机技术的先进程度将主要更多取决于外方对中国市场的产品和市场策略．中方仍然将持续被动地位。根据中国目前的国情．美国环球透视认为在未来10～20年内．中国内燃机的开发还是将主要依赖于国际上的工程咨询公司的帮助，如AVLFEVRI CARDO等。技术路线将从纯粹的工程外包到联合开发．最后到自主开发（见图1）。但是这种合作模式也决定了随着双方合作的加深，知识产权的冲突也会必然加大。对于外方合作方来说首先技术上的合作能给他们带来丰厚的技术回报．另一方面，也会有技术外泄的担忧。中方企业需要智慧的解决方案来克服这些困难从而真正的掌握开发的核心技术。美国环球透视认为．对本土研发机构的培育可能是一条可行的解决方案。目前国内有很多本土的汽车设计公司，尽管在能力上与国外公司相比有显见的差距但如果国内厂家能给他们合适的机会来积累相关经验应该有很大的成长空间。更为重要的是本土设计公司的成长最终将带来双赢的局面：设计公司得以发展壮大，汽车厂商开发成本得到大大降低。汽油发动机技术方案及评价

从技术层面上，结合中国的实际，美国环球透视对以下几种方案进行评估：

可变气门技术（VVT）：如本田的i-VTEC和丰田的VVT-i，是一种相对成熟的技术，在国外已得到广泛的应用。其主要原理是在智能化地调节发动机在高转速和低转速工况下的进气量和气门正时，从而得到最佳的发动机性能曲线和油耗。由于其在节能和动力性能上的表现，我们认为该技术将很适合目前中国市场。目前该技术已在国内一些车型上得到应用。例如，奇瑞和吉利新开发的车用发动机也搭载了该技术。在过去的10年，VVT在轿车市场的份额从0到超过10％．我们预测在未来5年将会超过30%。如果参照曰本市场“环球透视”认为在2025年该技术将会应用在超过50%的轻型汽车上。同时随着该技术的发展，多气门，顶置双凸轮轴等相关部件或子系统也会得到更为广泛应用。从长远讲，该技术将最终被无凸轮轴技术（电磁气门）所取代，利用先进的电子技术，气门的开闭能得到精确的控制，从而最大限度提高发动机性能。例如，法雷奥公司已经宣布成功开发出无凸轮轴技术（电磁气门）并将在2008年投入欧洲市场，我们预测该技术有可能在2010-2020期间引进中国。但在未来20年内，VVT技术仍将占据主流。

汽油直喷技术（GDI）：直喷技术首先是在柴油机上得到应用其主要原理是将燃油直接高压喷射到活塞上方而不经过预混腔。最近几年在汽油机上也得到使用其主要优势是能够使燃油得到更加充分的燃烧从而减少排放物，增加发动机功率并提高燃油经济性。更重要的是所有的这些特征都清楚表明该技术将对于中国企业满足政府的排放法规和节能有很大的帮助。另外发动机的排量将得到减小，先进的涡轮增压技术将保证在不牺牲发动机动力的前提下，进一步提升发动机燃油效率。同时，发动机升功率也会得到很大提高。

均质混合气压缩燃烧技术（HCCI）技术：目前该技术在国内、国外都处于研究阶段。因为传统的压燃式发动机温度太高（Zeldovich理论）导致了微粒物和NOx的产生。HCCI的主要优势表现在能够保证低温燃烧．这样可以达到很高的燃烧效率及很好的排放表现。现阶段阻碍其应用的主要原因在于其燃烧循环的不稳定性，而克服这个问题需要很好的控制算法及很快的计算速度，而且涉及到很多的控制参数。美国环球透视认为中国有希望能利用该技术在内燃机领域的超常规发展，从而赶上或者超越国际先进水平。但是在未来20年内，该技术在中国的规模应用将不会出现。柴油发动机的优势与制约因素

对目前中国轻型车市场而，言，柴油发动机主要集中在轻型商用车领域。在乘用车领域的发展受到以下因素的制约：

1．由于必需的复杂和高精度的部件，柴油机的价格要高于汽油机；

2．在中国市场柴油相比汽油略有价格优势；

3．在大多数中国消费者的观念中，柴油车仍然是黑烟滚滚低档次的汽车：

4．低质量的柴油进一步阻碍了柴油车排放和燃烧效率；

5．尽管政府发布了一些鼓励柴油车的政策，我们还没有看到确确实实的可操作的激励措施。所以很多厂家仍然采取观望态度。

当然从另外一方面．如果油价持续上升，以上的劣势将被柴油车的高效率所抵消。但转换消费者的观念需要时间，所以我们认为，至少在未来10年内，汽油机仍将主导中国乘用车市场。10年以后柴油车可能拿走一部分乘用车市场份额。

从技术层面上，为提高柴油机的燃烧效率和排放水平．在国际上主要有以下两种发展趋势。我们认为也同样适用于中国。

共轨技术：先进的共轨技术能显著的提高柴油机的效率和减少排放物。预测在2011年，接近50％的柴油车将配备该系统。

涡轮增压：和中冷技术一起，涡轮增压将有效的提高发动机性能。其发展路线将从可变喷嘴，2级增压可变界面最终到达先进的电子控制增压器。

混合动力发展尚不明朗化

混合动力技术已经被很多业内人士认为是现阶段环保和节能的最佳解决方案。得到了政府在各个层面的支持。在2005年底，丰田已经和一汽集团合作在中国推出了普瑞斯混合动力汽车。东风、奇瑞、长安和比亚迪等厂家都在研发自己的混合动力产品。东风混合动力公交车已于2005年完成最终产品的定型样车试验并通过验收．长安和奇瑞也有计划推出自己的混合动力汽车。

目前混合动力在中国的主要挑战来自于几方面。

1．从主机厂的角度技术上的可行性将会有很大的挑战。众所周知．成熟的混合动力技术仍然有少数几个国际巨头如曰本丰田垄断。对于自主开发而言，能否在短期内研发出适合批量生产的混合动力技术对于本来研发能力就较弱的中国企业而言挑战之大是可想而知的。如某从丰田等公司购买技术国内企业能否承担巨额的技术转让费？

2．从政府角度如何制定混合动力技术标准及优惠措施也有很大的困难如果单纯采用少数几家国外公司的标准将不利于其他本土企业的混合动力车发展。

3．从消费者角度．尽管中国在逐步进入汽车社会但对于大量的消费者而言，高出平常汽车2～3万元的混合动力汽车仍将难以接受。

4．从技术角度混合动力受到常规内燃机技术发展的挑战例如、汽油直喷和先进柴油机也能在节能环节上得到很大的提升。

混合动力技术在城市出租车和公交车上应用能提高燃料经济性和排放。在其它道路上使用显示不出混合动力技术优越性。一般混合动力技术采用汽油或柴油和蓄电池（电机）混合动力。

“环球透视”认为：在解决上述问题之前，混合动力在中国的前景不会明朗化。总体而言，如果政府不能出台对于厂商和消费者都极其优惠的政策，混合动力在中国很难得到高速的发展。

中国燃料电池汽车研究面临的三大挑战

燃料电池汽车在国家“十五”期间得到了国家政府的大力支持，被列入国家863项目也取得了初步成就，如同济大学曾推出了“超越三号”燃料电池汽车。但“环球透视”认为燃料电池汽车在未来20年内，不仅在中国，在国际上也仍然很难走向产业化。具体到中国，主要挑战有以下几点：

1．对核心技术如燃料电池及控制系统地掌握：国际主要的研究机构对核心技术的垄断依然很强，而国内目前的研发主要集中在少数几家的民营企业和大学、研究所，研发能力相对国际大公司仍然薄弱。这种模式本身就决定了对产业化的不利。大学的长处在于基础性和超前性的研究，对于产业化所需的制造工艺及产品优化有很大的劣势。而企业由于看不到短期的回报，在这方面热情不高。

2．对成本的控制：众所周知，燃料电池的成本一直居高不下。据美国能源部权威报告现在对内燃机发动机的平均成本是25～35美元/kW，燃料电池价钱应该为30美元/kW才能在交通运输应用上有竞争力。目前燃油电池成本在300-500美元/kW。同时他们预测到2015年才能达到这个目标。中国是否能超越美国提前实现这一目标，将是一个很大的未知数。当然，从另一方面，即使在未解决成本问题的情况下，政府的支持力度能加以补贴，政府采购等在中国特殊国情下也许会对批量生产产生作用。

3．基础设施的配套建设：基础设施的建设将会是另外一个很重要的原因。其中包括对

氢气的采集，储存、运输以及加氢站的建设。在所有这些基础设施没有完备之前燃料电池的批量生产将很困难。这些都需要政府和企业的共同推动。氢的制取可用电解水，太阳能制氢、天然气制氢等方法至今对氢的制取有不同看法再加上加氢站投资非常巨大因此至今发展国家加氢站都不多，至今全球建成并投入运行的加氢站只有81座正在建设70座。

4．燃料电池堆寿命尚达不到预期的要求一些技术问题尚需解决。

变速器

在中国，手动变速器仍然是车用变速器的主流。具体有两个原因：首先，目前国内企业已经基本掌握对手动变速器的开发，所以在一定程度上加大的手动变速器的价格优势；另外，绝大多数中国驾驶者在学车时就用的是手动车，他们更加享受手动车带来的驾驶乐趣。在自动变速器方面，除吉利汽车开发出有自主知识产权的液压控制的三速自动变速器外，其他企业尚没有一家具有自主知识产权，悉数依赖国外技术和进口。但是随着中国城市化进程的加快及人口的增长城市交通状况将更加恶化而中国的购买力主要集中在城市。另外一方面，对于绝大多数中国家庭而言，只拥有一辆汽车，这就意味着同时可能有几个家庭成员使用这部车，而自动变速器对女性成员的益处是不言而喻的。所以总体而言自动变速器的市场份额也将不断增加。

从技术，节能和基础设施角度，我们对各种变速器在中国的发展趋势作以下简要分析：

1．手动变速器（MT）：手动变速器应该说是最为节能的变速方式，另外由于中国企业已经掌握该技术，而且在生产方面也积累了长期经验，从而在价格和质量方面会有较大优势。所以在短期内仍将是变速器主流。其不足在于操控上的不便，尤其是在城市工况。

2．自动变速器（行星齿轮）：电控液压操纵行星齿轮自动变速器的主要特点是操控方便而且驾驶舒适性好。但由于使用液力变矩器的存在其燃油经济性一直较低。但从另一方面，因为其完全由车载电脑控制，如果得到合理的程序化，在排放上应该会有大的提升空间。由于其技术相对成熟我们认为它将成为主流的自动变速器。控制模式将有液控转为电控．同时更多档位将被引入。

3．无级变速（CVT）：由于其能提供良好的驾驶舒适性和燃油效率，其对小排量小扭矩发动机的匹配优势，“环球透视”认为其在中国应会得到良好发展。

4．双离合器变速器（DCT）：双离合器变速器顾名思义采用两个离合器（干式或湿式）来控制换档。从而满足舒适性的同时提高燃油效率。事实上，中国目前的手动变速器生产设施将会很利于双离合器的发展。尽管我们认为在短期内不会成为主导产品，但潜力巨大，中国企业可以考虑在这方面加大投资进行研发。

5．自动机械式手动变速器（AMT）：由于其从本质上讲，只是一个带有控制系统的手动变速器，仍然由单离合器控制，在变档过程中的扭矩中断即使从理论上也无法避免所以我们自动机械式手动变速器将不会在中国市场占据很大比重，至少在轻型车领域的发展不会乐观。

根据我们的调查和研究，对于未来20年中国市场，政策法规以及技术应对及发展。

结论

随着石油供应的曰趋紧张，政府将不断推出政策鼓励节能型汽车的发展。同时，更加严厉的排放法规将会出台，但总体而言，又到技术条件的制约，中国在20年内不会超前于欧洲。

内燃机仍将使车用动力的主流，混合动力汽车仍将维持较低的市场接受度，至少在未来10-20年内，燃料电池汽车很难形成商业化生产。

手动变速器在短期内仍将主导市场，但自动变速器将不断受到市场的青睐。我们认为，双离合器技术在中国潜力巨大，国内企业可以考虑加大投资进行研发。
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