11月6日,2018年中国汽车工程学会年会召开,会上中国《汽车产业中长期发展规划》八项重点工程实施方案(以下简称《方案》)正式公布。该《方案》围绕八项重点工程,提出了具体的细化实施方案。本文仅就《方案》中“先进节能环保汽车技术提升工程实施方案”进行解读,该《方案》的推进思路是全面落实《汽车产业中长期发展规划》要求,随着双积分、国六排放标准等一系列法规已经或即将实施,这对中国汽车节能环保动力技术的选择产生了深远影响,唯有坚持技术节能与结构节能并重,才能使我国的总体节能环保技术水平达到世界先进水平。
一、《方案》实施背景和意义
按照《汽车产业中长期发展规划》总体部署,坚持技术节能与结构节能并重,加快发展节能环保汽车。加大研发投入,创新研发机制,以混合动力、高效内燃机技术为重点,带动传统汽车节能环保技术总体突破,特别要加快提升商用车节能环保技术水平,满足未来更加严格的油耗和排放法规要求;以政策引导和市场化机制相结合,推动混合动力汽车、小型节能乘用车、节能环保商用车的大规模推广,形成有利于节能减排的产品结构;加快建设和完善汽车节能减排管理体系,不断优化节能环保汽车产业发展环境,加快我国传统汽车产业由“跟跑”向“并跑”转换。
节能环保汽车是保障能源安全的重要举措
我国原油对外依存度逐年高企,2017年已攀升至67.4%,连续多年超过50%警戒线。其中,汽车成品油巨额消耗成为主要因素,2016年车用燃油消费占全国总量约80%。尽管推广新能源汽车具有较好的石油替代效果且近年来新能源汽车产业发展较快,但按照《节能与新能源汽车技术路线图》预测,到2030年燃油汽车的市场份额还将在50%以上。因此,从汽车产业整体节能考虑,持续降低燃油汽车产品能耗,发展节能技术、推广节能汽车是近中期保障国家能源安全的重要举措。
节能环保汽车是实现低碳减排的重要途径
我国已向国际社会做出2030年左右CO2总量达峰值且单位GDP碳排放比2005年降低60%~65%的重要承诺。
当前我国CO2排放全球占比已达到29%,居世界首位,排放总量仍处于快速上升阶段,2030年达到峰值面临巨大的减排压力,减排低碳发展成为我国经济发展面临的重要课题。我国道路交通CO2排放占总排放量8%以上,且无论是总量和占比都在明显增长。此外,我国城市大气污染日趋严重,雾霾现象频繁出现。柴油车特别是中重型商用车,排放的氮氧化物与颗粒物占汽车排放总量的85%左右,成为主要贡献者。因此,减少汽车排放,缓解环境压力同样刻不容缓。
节能环保汽车是汽车工业国际化竞争的重要支撑
目前,国内市场竞争国际化,节能环保水平直接关系产品竞争力。同时,经过多年发展,我国汽车工业已经具备“走出去”的技术基础与相关国际经验。“一带一路”建设的沿线国家汽车市场在未来长时间内将以内燃动力为主,为我国节能环保汽车拓展海外市场提供战略机遇。而自主企业拓展海外市场,需跻身欧美等发达国家汽车市场,才能真正意义上实现“国际化”。其中,必备因素包含技术创新实力、产品品质及打造中高端品牌等核心内容,推进节能环保汽车发展将带动各环节全面提升,进而提升自主品牌产品核心竞争力,形成长期、健康的出口市场,在全球范围内树立品牌形象,提升品牌影响力。
二、《方案》制定2020年、2025年规划具体目标
《方案》作为未来我国汽车工业发展的指引,制定了具体目标。《方案》将持续加大汽车节能环保技术研发和推广,到2025年,节能减排技术水平世界先进。
乘用车及商用车油耗水平大幅提升
至2020年,乘用车新车平均油耗达到5.0L/100km(节能车4.5L/100km),N2、N3类载货汽车较2015年下降15%左右,客车较2015年下降15~20%。
至2025年,乘用车油耗4.0L/100km,N2、N3类载货汽车较2015年下降30~35%,客车较2015年下降35~40%。
先进节能环保技术全面突破,多项技术指标达到国际先进
至2020年,汽油机热效率超过40%,柴油机热效率超过50%,高压共轨喷射压力达到1,800bar水平,完全掌握阿特金森专用发动机,轻量化金属材料各项工艺,SCR、DPF等关键后处理技术;
至2025年,汽油机热效率超过44%,柴油机热效率超过52%,高压共轨喷射压力达到2,200bar水平,自主混合动力专用发动机、动力耦合机构技术水平达到国际先进,成熟掌握碳纤维工艺并降低成本,全面掌握各项先进后处理技术。
混合动力系统大规模应用,节油水平大幅提升
至2020年,混合动力车型市场占比达到8%,节油水平接近国际先进;
至2025年,混合动力车型市场占比达到20%,节油水平达到国际领先。
产品结构得到优化调整
至2020年,小型车占乘用车销量比例达到15%,自主品牌节能环保车型市场占比达到30%;
至2025年,小型车占乘用车销量比例达到25%,自主品牌节能环保车型市场占比达到45%。
三、《方案》将围绕七项重点工作展开
研发高效率发动机
建议设立高效率发动机技术专项,引导先进技术快速突破和推广应用,培育形成具有自主知识产权的高效率发动机产品,提升企业自主创新能力。由国家专项资金和企业自筹经费支持,组织行业机构、重点企业、高等院校及科研院所等单位参与,充分发挥集中力量办大事和资源统筹协调机制。通过实施专项,重点研究基础燃烧理论,缸内直喷、电子增压、VVT及VVL等进排气技术,汽油机15:1高压缩比、HCCI等先进燃烧技术,发动机热管理技术,曲柄连杆机构优化设计、DLC涂层等低摩擦技术。实现2025年汽油机热效率超过44%,柴油机热效率超过52%的基本目标。
实现“国六”排放技术产业化
为满足国六排放法规要求,加快汽车排放技术升级,推进大批产品实现产业化。国家层面支持关键共性技术研发,支持企业的技术研发、生产技术的突破,完善行业标准体系建设,实现发动机环保技术大幅提升。在国六产品开发生产过程中,加强整车企业、发动机企业和后处理系统企业协同开发力度,加强整体规划并减少产品品种,有效降低系统开发维护成本。推进国六排放技术融合发展,加强研究发动机电喷系统共性技术、装备、标准规范及产品推广应用,持续研究汽油机GPF、柴油机新型固态氨SCR、集成箱式后处理系统、新型SCRF、DOC+SCR+DPF集成等高效后处理技术,力争到2025年各项产品技术全面掌握,有效提升汽车尾气排放水平。
制定商用车节能积分管理办法
加快商用车节能积分管理制度和相关办法研究,推进商用车节能环保。在政策制定过程中,充分借鉴乘用车类似办法进行商用车积分办法核算,重点考虑商用车多品种小批量特性,针对不同车型进行区别对待;充分考虑与乘用车积分的联动及流转特性,提升积分运行及管理效率;加强企业纳入管理的门槛研究,强化行业监管及运营规范体系建设,循序渐进推进办法执行。采用劣质企业补贴优秀企业的方式,促进产业提优汰劣,推动商用车节能减排科学有序发展。
加快混合动力系统应用
加快突破混合动力系统关键技术,构建混合动力汽车产业链体系,加强产品推广应用。重点开发应用48V系统及其关键零部件,阿特金森/米勒循环专用发动机、行星齿轮等动力耦合机构及一体化变速器、动力分配策略,同步研发混合动力汽车电池、电机及电控系统,掌握电控逻辑自主开发能力及优化能力,持续优化混合动力系统构型。不断提升混合动力汽车自主研发水平,健全零部件供应体系,紧密结合整车及零部件企业,构建完善的混合动力汽车产业链体系。依托节能汽车相关示范运营工程及国家、行业的宣传工作,扩大混合动力汽车知名度与消费者接受度,加强企业合作,开发适合中国国情的48V汽车、混合动力整车产品等并推向市场,提升混合动力整车技术实力与市场表现。
促进节能小型车发展
借鉴国际经验,通过研究制定并实施财税激励政策,推进乘用车向轻量化、小型化等方向发展。建议税费优惠政策范围以购置税减免为主要手段。借鉴我国针对新能源汽车颁布的《关于免征新能源汽车车辆购置税的公告》相关条款,给予节能环保小型车与新能源汽车同等的优惠待遇。针对满足一定的整备质量、轴距、节能效果、排放水平等条件的小型乘用车实施购置税优惠政策,根据节能环保度设置购置税减免力度(建议减免区间设置在10%~50%之间),以此引导和鼓励企业调整产品结构,向高效、低排、小型化方向发展。
推进“中国汽车道路行驶工况”应用
加快推进“中国汽车道路行驶工况”标准制定和测试规程的制定。加快推进“中国汽车道路行驶工况”在各类车辆能耗和排放法规检验认证中的应用,推动企业基于“中国汽车道路行驶工况”开展各类车辆产品性能开发,切实提高实际使用的节能减排效果。持续开展工况数据采集和工况研究工作,分阶段不断完善工况标准以适应我国实际交通状况的不断变化。
提升轻量化水平
加强汽车轻量化整车产品和关键零部件自主开发和生产能力,大幅提升我国汽车轻量化技术水平。重点突破高强度钢、铝/镁合金、碳纤维复合材料等轻量化材料技术,包括材料性能开发、轻量化设计方法、成型技术、焊接工艺和测试评价方法。加大高强度钢和超高强度钢在车身结构参数优化设计中的应用比例,适量应用铝/镁合金及碳纤维增强复合材料;加强先进轻量化材料、加工设备和成型工艺技术应用,实现发动机产品零件轻量化。建立性能动态评估机制,对材料的强度、刚度、可加工性、耐腐蚀性、兼容性等各项指标进行合理评价,保证使用性能及安全。持续降低材料成本。
四、推进《方案》实施的保障措施
随着汽车尾气污染形势日趋严峻,汽车排放环保标准也在不断升级,这也意味着汽车节能环保技术也要跟上时代步伐。要实现上述发展目标,需采取以下有效的保障措施。
一是建立积分动态调节机制:加快建立乘用车双积分交易机制,尽快发布实施商用车积分管理办法,并先行将皮卡车按照乘用车双积分进行管理;二是调整汽车相关财税政策:随着汽车节能技术的发展,汽车排量与节能减排效果正相关性越来越弱,建议启动汽车税收优化调整工作;三是建立企业交流合作平台:由行业机构牵头,搭建节能环保技术国内交流合作平台,发挥政府与企业间纽带作用。
五、总结
近年来,“新能源汽车”已然成为当今最热的话题,政府、车企以及消费者对其注入了过多的关注与期望。然“理想丰满,现实骨感”,不能否认新能源车是未来大势所趋,但就目前来说关键技术及零部件短期内很难突破瓶颈,尤其是电动汽车领域。如今,车企对新能源车由狂热追求逐步转化为理性探索。之前被“忽视”的节能环保技术重新被提上日程。
而在传统节能领域,有许多不同技术选择与组合。如发动机的热管理、汽车的轻量化、汽车外形流线化、多途径减少摩擦、多挡变速器、缸内汽油直喷、涡轮增压、可变气门正时、总线技术、起停系统等。
纵观以上所有的节能实战,内燃机是所有移动机械的主导动力。未来相当长的时期内,汽车内燃机仍然占重要的支配地位。内燃机既有传统一面又有创新一面,内燃机可以使用灵活的燃料,包括化石燃料、天然气、生物燃料以及所说的新能源。中国的内燃机发展新动向,已从高速增长向高质量发展转变,高质量的发展是当前和今后一个时期确定的发展思路。
有关专家认为,内燃机与电机可以优势互补,未来传统动力具有强大的生命力,是满足未来严格法规的主流技术路线。此外,混合动力内燃机更高效、更简单,更符合节能减排,在动力变革上有优势。
未来,新能源一定会促进内燃机工业的发展,但在目前车用动力应该以内燃机为主导满足市场对节能减排的需求,满足用户的需求,同时也希望新能源和内燃动力能相互促进和融合。
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