中國汽車電子技術與產業發展論壇：陳上華演講

中國汽車工程學會發動機分會秘書長陳上華

　　陳上華：各位來賓，上午好，感謝主辦單位給我一次機會在這裡與國內汽車電子的同行作交流。我本人在南京汽車長期從事發動機和汽車的研發工作，對汽車電子說實話研究得不太多，更多研究的是應用。近些年來，隨著電子技術在汽車上的應用，我們也和國內的各個汽車電子廠商進行了接觸。但是我們感覺，各個方面交流不是太多，所以借今天的機會，跟大家介紹一下發動機我們這些年做了哪些事。今天要講的主要是下面幾個方面的內容。

　　我首先要介紹發動機的歷史以及現在的發動機所采用的新技術，以及大家最近的排放法規和節能要求等等，發動機最大的技術革命，就是采用了發動機管理系統和OBD系統，最後是對未來的展望。

　　上個禮拜剛開過全國的內燃機年會，這裡對這個名字做一個介紹，現在的發動機基本上都是指內燃機，汽車發動機分為汽油機和柴油機，國內生產的汽車99.99%都是內燃機做動力，其他的動力系統用得非常少。

　　簡單回顧一個內燃機的歷史，內燃機發展到今天已經有150年的歷史，經歷了煤氣機、汽油機、以及柴油機三個發展階段。目前汽油機和柴油機仍在發展，煤氣機在50年代時候還用，現在基本上就不用了。

　　從1860年法國人了勒努瓦研制成功了煤氣機，1876年德國人奧托發明了四行程循環的原理制成了第一臺四衝程煤氣機。

　　1883年德國人戴姆勒發明了汽油機。1893年德國人笛塞爾發明了壓燃式內燃機的工作原理，1898年他又研制出以沒有為燃料的壓燃式內涵。

　　內燃機誕生到現在，經歷了近150年，如今還在發展，這是世界上第一臺汽油機。(展示)

　　我本人從事發動機應用的工作，我有一個愛好，就是對我們內燃機的作用在行業裡提出了一個提法。上個禮拜在武漢開會，內燃機的理事長做了一個總結，就是內燃機從蒸汽機、電動機150年來為人類社會發展作出了巨大的貢獻，改變了世界、改變了地球、改變了人的生活。18世紀末期蒸汽機的發明推動了煤炭工業和機械工業的發展，產生了第一次工業革命，19世紀中期內燃機和發動機的發明產生了第二次工業革命，20世紀末期電子技術和信息技術和清潔能源的發明也推動了一次新的的革命。

　　汽車是怎麼來的？汽車是以裝了內燃機為標志的產物。在1885年汽油機作為汽車動力運行成功，大大推動了汽車的發展。當時有不少人在做汽車的發展工作，基本的原理都是在當時馬車上，把內燃機裝上去，然後讓它作為一個動力進行行駛。但是德國的奔馳申請了專利，在1886年1月29日這一天，作為汽車的誕生日。這是當時的第一輛汽車，有些像馬車似的。

　　這是另外一個『戈特利布·戴姆勒的車』。只有1.1匹馬力。

　　現在德國的奔馳也就是由他們這兩個人的公司合並成立的。

　　從而以這些說明都說明早期的汽車發明都是從發動機起步的。

　　汽車的發動機一百多年的進步，拿一些具體的數字進行說明——最早在戴姆勒時代，一八一幾年的時候，只有1.4KW/L。現在的自然吸氣發動機昇功率可達50-70KW/L，增壓發動機的昇功率則達到65-90KW/L以上與戴姆勒時代的發動機相比，功率提高了50-65倍。這標志著時代在飛速地進步。像我們知道的F1的賽事，限制的發動機的排放是3昇，但是它的昇功率可達到300馬力。

　　在過去的一段時間，曾經認為現在的發動機、內燃機已經走入了一個『死胡同』。由於能源的短缺，石油快用完了，另外還有發動機技術有一個難以解決的問題，比如說排放等等一些問題。因此，在80年代、90年代，發展其它的一些動力系統，比如說燃汽發動機、代用燃料發動機等等。但是發動機行業本身也在采取措施在不斷完善、改造自己。通過這二、三十年的改進，尤其是采用了電子控制和電動元器件以後，使得發動機現在的性能仍然處於比較先進的地位。其他的動力系統到今天，或者說最近的預計，在未來二、三十年仍然處於領先的地位，是其它動力系統無法代替的。這樣一來就給我們增強了研發了信心。

　　現在行業內外基本上認可了這一條、發動機也好，汽車也好都是高新技術的產品。現在的發動機廣范采用了包括工程塑料，包括了合金、鋰等輕金屬的材料，使發動機的質量都得到了很大的改善。隨著時代的進步，新的技術成果使現在的發動機成為了名正言順的『高新技術』產品。

　　第二步是簡單介紹一下發動機采用的新技術。大家知道，安全、節能、環保是現代汽車發展的三大主題。除了這個安全之外，發動機主要還是跟環保有密切的關系。這些年，由於環保的要求大大促進了發動機的技術進步。這方面主要是有市場因素的作用，另外還有國家排放政策的影響。現在的排放標准越來越嚴，使得排放標准必須要跟得上國際的步伐。另外，使我們必須要研制出更節能的產品。因此提出了3昇發動機的要求，前些年在德國已經研制出了3昇發動機，也就是說每百公裡只消耗3昇柴油的發動機。這個將大大降低發動機的能耗。

　　對於發動機來講，我們目前還采用了很多新技術，一個是多氣門；這基本上以機械改進為主的。可扳氣門正時、可變凸輪昇程、杠內直噴汽油機、分層燃燒直噴汽油機(FSI)、電控EGR、電控VNT(可變噴嘴增壓器)、燃燒直噴汽油機(FSI)、可變排量發動機(VDE)、均勻充氣壓燃發動機(HCCI)、機外淨化就是包括顆粒普及器，SCR催化器等等。

　　這些技術使現在的發動機更加環保節能，駕駛性能更好。

　　現在還談到我們稱之為技術革命的叫電控燃油噴射，這裡面分兩種。

　　柴油機的電控燃油系統也有三種：電控共軌噴射系統，還是電控單體泵噴射系統。

　　之所以這麼介紹，包括我後面所介紹，大家平時關注汽車電子，更多關注的是轎車的電子，而會忽略了大量的商用車用的柴油機的技術，這個技術目前在國內關注程度不太高。

　　我們采用這些技術得到了什麼好處呢？前面介紹了100多年的進步。下面舉的例子是以美國的一個重型柴油機的例子。30年來，它采用的技術進步所得到得好處是什麼？

　　一個是使功率增加了1倍。這是同類發動機比不了的。

　　還有就是燃油耗降低50%，發動機的使用壽命延長了4倍，成本減少了70%，排放降低了90%。正因為有這麼多的好處，使得現在的發動機廠還在不斷努力，在發動機方面繼續尋找新的技術，以得到更多的好處。

　　下面我要舉的例子就是電子技術的貢獻。現在單純的機械方面的改進很少，大量的改進應該歸功於大量技術在發動機上的應用，比如講到了電控EGR(廢氣再循環)的再循環，它能有效地降低氮氧化物(NOx)，但它要求控制非常精確，這只能靠電子技術纔能做到。

　　還有現在一些主要的汽車發動機廠用的電子控制電磁氣門系統，如果能研制成功，並能取消發動機的凸輪軸及氣門傳動及機構，可以改變氣門正時，能力大大提高發動機的性能。如果這個機構能夠開發成功，我們將稱之為『行業內的技術革命』。

　　簡單講氣門正時的優點，一個是可以提高發動機功率、也可以提高低速扭矩。因此有時候發動機的設計師要經常權衡，有時會犧牲某一方面的要求。如果用這種可變的技術以後，就能夠照顧各個方面，使發動機的綜合性能都能相對提高。

　　現在日本三菱的MIVEC機構，他們現在的設計非常復雜。這是它的一個運行示意圖。這個機構很復雜，控制起來很難。這是BMW公司的Valvetronice技術也一樣，也是由一套龐大的復雜機構，通過電子控制實現的。這是本田的VTEC系統，它的發動機也非常復雜，我們現在行業准備研發電動氣能機構。

　　我們介紹的第三部分是發動機管理系統。

　　我們認為發動機是汽車的『心髒』，發動機的電控燃油噴射技術是發動機電子技術的重點。發動機的管理系統是發動機技術的核心；車載診斷系統OBD是隨著排放的要求而發展起來的。

　　發動機管理系統的一些所謂的定義就是一個集電子控制燃油噴射、排放控制，電子點火、起動、防盜之終端等功能於一體的高科技集成系統。

　　發動機管理系統對發動機各系統的精確度做了很大的貢獻。

　　發動機管理系統是由微處理器、各種傳感器、執行器組成的，這個就不詳細說了。

　　現在國內的現狀從90年代就已經在用電噴系統了，在實施歐二之前，柴油機用機械噴射的技術就可以達到歐二的水平，因此目前大部分柴油機仍然用機械噴射的系統，但是隨著歐三系統馬上要實施的話，歐三和歐二的最大的區別就是柴油機必須要采用發動機的管理系統，所以這項技術在國內剛剛起步。

　　轎車的汽油機基本上都是以國外的品牌、合資公司來生產。它采用的汽油機管理系統也是由國外生產的。柴油機不大一樣，大部分的柴油機是國內自己，基本上是國內獨資的。因此它的研發也是以自主研發為主。當然了，自主研發不排除很多也是采取了跟國外的知名公司合作的方式進行的。因此，給國內的電子企業進入柴油機管理系統留下了一定的空間。

　　現在『OBD車載診斷系統』主要的用途是：用於監控汽車的排放系統，從80年代開始發展，從第一代到現在，歐洲的柴油是第二代。第二代的『OBD的系統』改善的第一代不統一的要求。美國的汽車公司協會做了一個排放標准。這個好處就是能夠隨時監控汽車的排放，汽車由原來的年檢，變成現在每時每刻都在檢測。但是有些用戶使用過程中會把『OBD』關閉掉，所以美國就發展了第三代『OBD系統』。這個第三代『OBD系統』就是有一個最大的功能就是利用『OBD』把汽車的排量信息隨時發送給車輛的管理部門，如果車的排量超標，車輛的管理部門就知道，這個車排放超標了，應該到什麼地方檢查。

　　我們很多人談到的『國三標准』會采用『OBD系統』。現在講的不夠准確，因為我們講的『國三標准』有兩個：一個是針對乘用車來講，兩噸半以下，稱作九個人的；從『國三』開始就必須采用『OBD系統』，作為兩噸半以上的，大量的面包車、載貨汽車是從『國四』開始實施『OBD系統』。

　　由於『OBD系統』和發動機的管理系統是在一起，國內廠商現在面臨一個比較難的問題。

　　最後是一個展望。最近大家都在未來汽車工業的發展做預測，剛纔一些領導也介紹了汽車工業仍將快速增長，預計還有15年快速增長期。而汽車發動機的增長應該說和汽車是同步的，因為基本上每輛汽車都有一臺發動機，其它的動力系統短期內比較難以代替傳統的發動機。發動機的管理系統是有一個很有潛力的市場，隨著排放法規的加嚴和節能要求的逐漸提高，新的的汽車電子技術將會不斷湧現，還提供的汽車持續改進的空間，預計未來的汽車改進技術有70%將會來自於電子技術，使汽車電子還能夠保持長期的高速增長的速度。

　　這是我們最近上周開會，機械工業部嚴部長做的預測，之所以把它把編出來分門別類，就是想跟大家介紹一下，我們關注汽車，還要關注汽車的分類，這裡面說明了另外一個問題，一個是轎車用的主要是第三代裡面有一個機動車，機動車主要指的轎車，轎車裡用的多數是汽油機，但是大家不要忽略商用車，商用車在國內、現在和將來將會保持一個比較高的增長量。整個汽車的存量有570輛，商用車使用柴油機有270萬輛，佔40%以上，因此希望廣大的汽車電子關注汽車電子產業的發展。

　　下面這個表是在二汽一個同行做的研究，是去年做的，這個規定很准確，只是一個窗口，但是從汽車的今年的存量570億元，也可以推算出來，如果以一輛車以10萬，總產值將超過57000億，而汽車電子佔的比例是多少呢？我們保守估計是10%就是570億的產值。因此，市場份額還是比較大的。這也是二汽同行做的增長，預計這個增長率還是比較大的。僅做參考，因為畢竟不在這個行業裡。

　　最後有一個期待，我們在過去的三十年，電子技術大大促進了發動機的技術進步，使發動機成為高新技術產品，期待電子工業為發動機的技術進步做出更大的貢獻。謝謝大家！