汽车研发中的节油技术-搜狐汽车

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焦点图

　　哪些车最节油？汽车研发中都有哪些节油技术？本期《爱车课堂》，北航汽车学院副院长徐向阳教授将与大家一起探讨这个话题...[详细][我来说两句]

问题1：哪些汽车技术将会影响油耗？
问题2: 变速箱的挡位对油耗有哪些影响
问题3: 塑料件应用越来越广会否影响安全
问题4: 动力系统替代方案各国路线如何？
问题5: 柴油轿车为何在中国难以推广？
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徐向阳

北航汽车学院副院长教授博士生导师

　　徐向阳 北京航空航天大学汽车工程学院副院长，教授，博士研究生导师。一直在高校从事汽车专业教学和科研工作，曾留学德国戴姆勒-克莱斯勒汽车公司从事技术研究。对汽车技术和汽车市场的研究融会贯通。

精彩观点

　　说到油耗因素，从技术层面来说，最重要的是发动机技术，因为汽油要消耗在它上面，最主要有几个方面：第一，发动机进气系统是一方面，比如说发动机有两气门的、四、五气门的。气门越多，通气效果越好。除了气门的问题，还有电压的问题，这也会降低油耗。燃油控制系统，过去我们是化油器，它控制得很不精确...　　　　　　　查看更多>>

survey

　　非花蕊：请问自动档和手动档这两种车哪种车比较省油？

　　晴天小猪：怎样开车才能省油，延长车的使用寿命？

　　老兵：现在油价这么高，谁能说说用什么产品最省油？

　　查无此人：怎么开省油车在行驶时是空档省油（车轮带着机器转）还是挂档（机器带着车轮转）省油

　　血色黄昏：车速达到多少才会最省油???

　　从技术层面上来讲的话，围绕节油技术有很多技术手段，节油本身就是汽车技术研究的三个主题：节油、环保、安全。从技术上来讲，围绕节油大家在做的工作主要有几个方面：一方面轻量化，因为本身压缩比重燃烧比就高，有一个轻量化方面的研究。但轻量化本身还有一个毛病和安全是一对矛盾。解决这个问题在车身安全上面大家做了很多工作，像各家公司各有各的说法，丰田的车身、本田的车身 ...查看更多>>

　　对，这是目前大家可以直接感觉到的，传统的发动机采用铸铁的缸体，现在采用铝合金缸体。我们也采用铝镁合金或者镁合金替代车上的一些零部件，这样可以降低重量。这是合金之类的替代。还有有机材料，用塑料来替代一些金属。比如说，发动机底盘原来普遍是铁的，现在可能是塑料的，原来水箱是铁的现在也可能做塑料的...　　　　查看更多>>

　　发动机技术这块，大家熟知的像可变气门正时技术。如丰田的VVT-i，还有叫CVVT的，各种说法不一样，实际上这些都是降低油耗的技术和手段。多气门技术，涡轮增压技术，不管是废气涡轮增压还是进气涡轮增压都是降低发动机油耗的相关技术。另外电控系统的匹配，良好的匹配也可以降低油耗，这里面涉及到电控系统软硬件的开发 ...　　　查看更多>>

　　再一个大的方面，发动机技术的研发实际上现在科技部也在支持，在现代交通领域里面“863计划”里面有相关专题就是节能与新能源汽车。这方面实际是近年研究最热的问题，国家在这方面科技部包括各个地方投入很多的财力包括人力物力的研究。一些替代燃料，比如说乙醇发动机，添加乙醇的燃料，现在添加乙醇有一个问题...　　查看更多>>

现场访谈实录

车身轻量化和安全是一对矛盾

搜狐汽车：徐老师，请您先介绍一下现在汽车节油技术大概有哪些方面的？

徐向阳：节油的话大致分几个层面，一个从技术本身这个层面来节油，另外一个层面就是使用过程当中的节油。

从技术层面上来讲的话，围绕节油技术有很多技术手段，节油本身就是汽车技术研究的三个主题：节油、环保、安全。

从技术上来讲，围绕节油大家在做的工作主要有几个方面：一方面轻量化，因为本身压缩比重燃烧比就高，有一个轻量化方面的研究。但轻量化本身还有一个毛病和安全是一对矛盾。解决这个问题在车身安全上面大家做了很多工作，像各家公司各有各的说法，丰田的车身、本田的车身、大众的车身在安全情况下保证它的轻量化。

轻量化和安全本身是一对矛盾，大家在寻找途径。车辆本身的轻量化以前钢板比较厚，现在变薄，其实汽车安全性能并没有降低，通过其它技术手段来实现来解决这方面的问题。

轻量化另外一个方面围绕着材料所做的工作，比如说我可以采取铝镁合金甚至包括钛合金这种新型材料在汽车上面应用的话越来越多。奥迪的全铝车身、全铝发动机，铸铁件被铝合金镁合金所替代，金属材料被非金属材料所替代，这是一个大的方面，一说轻量化其实有很多方面。

另外一方面就是车身的设计，按照空气动力学的原理去进行造型，在车身设计方面可以开展各种工作。比如最早的汽车风阻系数，现在风阻系数可以达到低于0.3甚至更低，这可以减少高速行驶时的空气阻力，也可以降低油耗。

再一个方面，大家肯定想到的是发动机，因为毕竟动力是由发动机提供的。

动力源这一块这里面，第一环节要想办法提高发动机的燃烧效率，有一些具体技术上的稀薄燃烧技术、通过提高它的点火能量提高燃烧的质量等等，这些都是为了提高燃烧的热效率方面做工作。

在动力源本身这块还有一个动力源种类，这个发动机是汽油发动机、柴油发动机，我是用清洁能源还是采用电动。围绕这方面开展的研究从动力源这个角度上，包括混合动力。

这里面肯定就有一个问题就是技术的成熟度和它的实质推广应用成本问题，一方面动力源的改变涉及到一个庞大的系统，比如你要有相应的承建能源配套的体系比如加油，我加气，要是用氢的话就要有加气站，用氢的话还牵扯到整个车的成本问题。

总体来说围绕着动力源大家做了大量的研究工作，包括具体每一项清洁能源方面有关的技术，发动机自身的技术，还有动力方面一些相应的途径。

八档自动变速器可以比四档省油16%

另外一块，传动系统。传动系统里面最主要的是变速器，变速器如果大家留意一下，无论是手动变速器也好还是自动变速器也好，大家可以看到的首先是档位数不断增加。

拿乘用车来讲，我们会想想三四十年以前变速器只有四速，五六档变速器以前很少。最近这两年自动变速器很快有五档、六档，现在出现了七档和八档变速器。这是因为档位数的增加可以使得发动机变速箱匹配得更合理，可以降低油耗。

通过对比实验，八档自动变速器可以比四档变速器省油省到16%。一个车装八档自动变速器，和装四档变速器的车对比，降低油耗可以达到16%，同时排放也减少。

降低16%油耗把传统概念上AT的油耗比较高的观点彻底打破了。手动变速箱里面也可以看到档位数不断增加，重卡里面自动变速器从9档到12档甚至出现16档一些变速器，主要也是为了节能。

顺着传动系数再往下走可能到了轮胎，具体在轮胎这方面因为跟行驶直接有关，需要做大量的研究。比如米其林推出的节能型的轮胎，通过汽车轮胎的评比，它的这种节能型轮胎和别的轮胎相比确实有节油效果，节油效果可以达到2%，这实际上也是节能方面研究的手段。

围绕着节能这一块，第一是提高效率，减少风阻，车身设计轻量化，轮胎这些都是可以减少循环阻力，另外就是动力传动系统，就是发动机方面的技术等等这是最主要的，这是车本身的基础层面。

像汽车的节能不仅仅体现在技术层面，在使用过程当中也同汽车的油耗有联系。

塑料件在车身使用日趋广泛，无需担心安全

搜狐汽车：在研发方面已经有的技术，我们这个话题主要是研发这个领域。

徐向阳：研发这块每一项下面还有非常多的内容，比如车身轻量化这块，涉及零部件的替代、材料的替代等。

搜狐汽车：是不是说像铝的替代是最常用的方法？

徐向阳：对，这是目前大家可以直接感觉到的，传统的发动机采用铸铁的缸体，现在采用铝合金缸体。我们也采用铝镁合金或者镁合金替代车上的一些零部件，这样可以降低重量。这是合金之类的替代。

还有有机材料，用塑料来替代一些金属。比如说，发动机底盘原来普遍是铁的，现在可能是塑料的，原来水箱是铁的现在也可能做塑料的，发动机缸盖做成塑料的，汽车油箱做成塑料的等等。这是一方面。

降低重量，当然还有车身可以降低重量。研发高强度的钢板，这种高强度钢板我可以使得这个钢板变薄，同时它的性能指标不但没有减少反而提高，这样整个车身的重量就可以降低下来。

搜狐汽车：这种会不会成本比较高？如果整个部件变薄了性能变好了，是不是对于钢材要求比较高？

徐向阳：对钢材的冶炼技术肯定要求会做相应的提高，但是其实汽车工业有一个大的规模效益，如果你的量很大的话，它对成本的影响不是很大。但是长远来看如果汽车一旦上路，上百万的车在开，它的省油所带来的效益还是大一些。

搜狐汽车：用一些塑料材料替代零部件，这样会不会带来一些安全的问题？

徐向阳：肯定不会。每个零部件的替代总是要做大量的实验验证，肯定要确保它没有问题才可以。如果我换了一个零件它的强度寿命不够了，或者质量出现问题，肯定替代是无效的，也推广不了，企业不会冒这种风险说我面临召回的风险去做这种事情，这种担心是没有必要的。

柴油车本身热效率要比汽油高，油耗要低

徐向阳：发动机技术这块，大家熟知的像可变气门正时技术。如丰田的VVT-i，还有叫CVVT的，各种说法不一样，实际上这些都是降低油耗的技术和手段。

多气门技术，涡轮增压技术，不管是废气涡轮增压还是进气涡轮增压都是降低发动机油耗的相关技术。

另外电控系统的匹配，良好的匹配也可以降低油耗，这里面涉及到电控系统软硬件的开发。

另外还有点火系统的爆震技术研究实际上也可以使得发动机更好控制爆震，把发动机控制在爆震的临界状态，这样发动机的功率和它的扭矩都会提高，也会使得发动机的油耗起到降低的作用。

搜狐汽车：这方面有没有一些数据的指标？

徐向阳：实际上要让我找准确的数据的话，我现在没有，从理论上来讲这些都是节油的手段。这是发动机本身。

节油我们国家从技术层面还有一个技术路线的争论，比如是推广柴油车还是汽油车，这本身是一个技术路线的选择，当然国内有不同的声音，欧洲很多柴油车，柴油车本身热效率要比汽油高，油耗要低。

各国动力源的替代路线

再一个大的方面，发动机技术的研发实际上现在科技部也在支持，在现代交通领域里面“863计划”里面有相关专题就是节能与新能源汽车。这方面实际是近年研究最热的问题，国家在这方面科技部包括各个地方投入很多的财力包括人力物力的研究。一些替代燃料，比如说乙醇发动机，添加乙醇的燃料，现在添加乙醇有一个问题，本身乙醇可以从植物里面提取，从粮食里面提取，一些专家有不同的观点。还有北京跑的公交车燃烧天然气的液化石油气的，这些实际上都是划到清洁能源的范畴里面。还有电动车技术，再比如说燃料电池，其实这些都是清洁能源，这里面要展开讲的话就多了，每一个方面都涉及很多关键技术。

搜狐汽车：哪种技术现在相对来讲是比较合适的一种选择？因为有一些技术可能车的价格就比较高了。

徐向阳：你说的这个问题也是汽车行业本身技术路线的问题。比如像欧洲大众有柴油车，那么在中国也在推广柴油发动机的汽车。

日本和美国走的路线从节油的角度来讲，比较可行的、经济上大家可以接受的就是混合动力。我们可以看到日本也好美国也好，混合动力车的销售状况还是不错的。

我们国内的一些汽车企业包括合资企业实际也在开发相关的车型，我们也可以看到他们推出的样车。

另外一个领域或者特殊场合的应用也可以选择这个方案，比如说在人口密集的地方旅游景区，汽车可能对环境会造成一些直接的污染，那么电动车可以解决这个问题。噪音小也没有污染，但是所谓没有污染是没有直接的污染，像电池也还是一个问题。废旧电池的处理也是一个问题。它节省了石油，但是消耗的是其它能源，毕竟要转化成电能才能去工作。

不管电动车也好还是混合动力也好还是别的燃料电池汽车也好，每一项里面都有很多关键技术，这点可以询问专门的专家，有专门搞燃料电池的，有专门搞混合动力的去了解。

动力匹配能力自主车企较弱 影响油耗

因为汽车本身是一个整体，涉及到整车的匹配和优化，从节能角度来说特别是变速箱和发动机的匹配，对于节能化实际有很重要的作用。如果发动机和变速器匹配得不好的话，它的油耗会差别很大。不敢说手动型的变速箱和整车的匹配也好还是自动型的变速箱和整车的匹配，不管是哪种变速箱和整车的匹配，档位数的多少及与整个发动机的匹配技术，而这方面对于我们国内来讲，国内是一个相对弱项。

搜狐汽车：这个技术是哪些厂家或者哪些系列的车做的比较好？

徐向阳：匹配技术这块一般来讲大部分是掌握在国外整车企业手里，比如整车企业一般都有这些厂，提供变速箱以后，这块匹配的工作大部分是整车企业。

搜狐汽车：这个匹配是不是看不出来？

徐向阳：实际上匹配完了以软件形式固化在控制器里面，发动机的控制器或者变速器的控制器，两者合一的变速器，最终体现在使用过程当中的油耗到底是多还是少。

搜狐汽车：只能说我用了之后才能知道？

徐向阳：实际上这是企业本身的核心技术。

搜狐汽车：车身造型这一块在整个节油方面的地位是什么样的？

徐向阳：汽车的行驶阻力和风阻系数成正比，风阻系数越大行驶阻力越大，消耗的油越多。风阻系数跟整个汽车的造型有关，除了跟汽车的造型有关还跟汽车给内流畅的设计和外流畅的设计、局部的凸起都会对空气流动产生干扰，会影响到风阻的大小。一般来说像国外的汽车产品开发过程当中汽车造型要做一些必要的风洞验或者是1：1的实车实验，或者是1：1的模型实验来分析它的流畅状况，改进它的造型，减少空气阻力。

搜狐汽车：我们在平常购买的时候怎么看？是一眼看上去流线型比较好的一定会节油吗？

徐向阳：没有。从汽车节油的角度来说，刚才我们讲了很多东西，都是一个综合的结果。这个流线型只是其中一方面，它有影响，但是可能只是它的那部分并不是全部。

搜狐汽车：就它这一部分来讲。

徐向阳：看它的流线型的状况是其中一个方面，这是我们可以直观看到的。但是实际上你看着是流线型未必它的风阻系数一定小。流体力学本身是一个很复杂的一门学科，最直接看的话，它实际上一般有一个风阻系数，看这个风阻系数的大小，肯定风阻系数越大相同情况下空气阻力越大。

柴油轿车为什么很难推广

搜狐汽车：汽油和柴油之间这个要怎么做抉择？如果国外用柴油比较推广比较提倡的话，是不是国内的相对也应该倡导。

徐向阳：我们国内目前的状况是一个什么状况？传统上大家一致认为柴油车污染比较多，在我们曾经的记忆里面柴油车是冒黑烟的，有比较刺鼻的气味，这些气味都是有害的气体。

现在随着发动机技术的进步，柴油车的节油特性显得越来越突出，而污染方面由于技术的进步已经在减少。首先柴油车的二氧化碳排放量比汽油车要低，二氧化碳是温室效应主要的一种气体，使用柴油车有优点。柴油车在氮氧化合物和颗粒排放方面由于技术的进步，实际上它跟汽油发动机已经接近个别指标还要好于汽油车。

但是我们国内柴油车的推广就是两个问题，可能有几个问题是现在推广比较难的原因。一个原因是传统上大家对于柴油车的偏见，这个有点根深蒂固。另外一点，我们国内的柴油本身供应比汽油要紧张，成本这块轿车这块大量采用柴油车的话，可能会造成柴油供应更紧张，这实际上牵扯到燃料控制问题和石油行业有密切关系。

还有一个很重要的问题，我们国内在乘用车用柴油机技术方面跟国外还是有比较大的差距，现在我们还没有一款真正能够无论是合资品牌也好自主品牌也好，大批量生产打造欧4这样一个排放标准的高性能的乘用车柴油发动机。我们有很多技术上问题还没有解决，在这种情况下即使柴油车有优点，你在乘用车里面很难做。

搜狐汽车：是技术问题不是企业不愿意生产柴油发动机。

徐向阳：技术问题是一个很重要的问题。

搜狐汽车：主要的难点在哪儿？

徐向阳：柴油发动机的设计开发涉及很多关键的技术，比如说要达到欧四需要采用高压共轨技术，高压共轨技术目前掌握在博世、日本的电装等这样少数几个跨国公司手里，应该说我们还没有完善。

柴油的电控系统我们还是一个缺口，柴油包括后端的尾气处理技术方面还没有掌握。技术上的不足使得我们目前乘用车用的柴油机还没有大规模使用。但是商用车里面柴油车像现在已经普遍采用了柴油车，柴油车本身大扭矩特性的话特别适合载货车。柴油商用车达到欧四的标准，但最核心的技术高压共轨技术还是引进国外的产品。

搜狐汽车：发动机CVVT的技术，大众的涡轮增压技术，这些技术哪个比较省油？

徐向阳：实际上涡轮增压不能说具体哪项技术更好，真正要使发动机的油耗降低，实际是各种技术综合的运用，不是简单地说采用某一项技术就能够达到立竿见影的效果。

搜狐汽车：只能说有好处。

徐向阳：肯定会改善发动机的燃烧状况，提高它的燃烧效率，或者能够使得它的别的方面能够有所改善。最后我觉得还是要有一个综合技术，不是仅仅靠燃烧经济型，可变气门技术，发动机在采用可变正时气门技术的同时也是用别的技术来改善它的发动机油耗。

搜狐汽车：刚才说了这么多节油方面的技术，是不是说在实际选择的时候还是要看一个指标的实际油耗综合反映。

徐向阳：最后每一项个别的技术最终要体现在一个整车上面，看最终的整车效果。有的企业在发动机方面做得可能技术比较好，有的可能自动变速箱做得好，有的在轻量化方面做得比较好，有的可能在零部件的选择上面做得好。同样是轮胎，不同轮胎实际上它的滚动阻力各方面的性能有很大的区别，这些区别也会影响到油耗上面去，最后的结果一个是单项技术的运用，还有一个是系统集成匹配优化，然后才得到最后的一个结论。

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