刘峥:柴油化是乘用车发展的必然趋势
刘峥(清华大学汽车工程系教授):很荣幸应邀出席这次会议,我本人在33年以前,也就是1972年开始从事轻型柴油乘用车的研究开发工作。1972年清华大学柴油机为北京130两吨载重小卡车配套490Q的柴油机,在全国来说也是头几份。
1973年我们把柴油机装到北京212吉普车上进行试运行,可以说也算是柴油机SUV全国最早的。
三十多年以来我一直还是关注柴油机的发展工作,自己也一直参加柴油机的研制工作,看到了中国柴油机的发展风风雨雨。柴油机除了重型卡车以外,一直到今天,柴油机提到议事日程上来,怎么说来也是值得欣慰的事情,怎么说来也是往前走了一大步。下面我谈谈自己对于发展柴油机乘用车问题的看法。
在我国当前能源、环保、市场经济正常发展的条件下,适当发展现代柴油乘用车是我国汽车工业发展的必然规律,目前正是推出这种车型最好的契机。汽车工业发展一百多年在世界上,它在各国的发展总是有一个共同的发展规律,尽管各个国家都有自己的特点。我们国家在改革开放以前确实是严重偏离世界汽车工业发展的规律,但是这是由于计划经济和意识形态的影响。20年前我们国家不发展轿车,汽油给谁用?汽油只能给解放、东风大卡车用,因此也就不发展乘用车。8吨以下的汽车无法用汽油机,所以我们国家过去有两个特点。不发展轿车,不发展乘用柴油机。改革开放20多年以来,这个情况有很大的变化。大家知道当80年代我们要推动轿车的时候经过很多变革,相当人士反应我们的轿车有发展了,到现在的程度,跟世界的共同规律接轨了。大家也知道在20年前我们的东风、解放都是汽油机,现在东风、解放四五吨以上的汽车全部是柴油机。我们国家的柴油机发展得也很快,说明什么问题?说明我们国家的汽车工业仍然是紧跟世界共同的发展规律,是往前走的,逃不开世界规律。但是在车用柴油机发展的过程当中,尽管有很多进步,仍然还存在一些问题,没有完全接轨。
世界乘用柴油机有三个发展大时期,二次大战以前,除了重型卡车用柴油机之外,市内行驶的车辆基本都是汽油机。因为当时柴油机的技术落后,冒烟、噪声、震动、重量都有问题,不适合于在市内发展。虽然有节油的很大优势,但是没有得到广泛使用。但是二次大战以后,一直到60年代,主要是由于技术进步,前面谈到的问题基本上得到了解决,而且得到了大家的接受。当时二战以后一直到60年代,世界上中型以上的载重车基本是采用柴油机。唯一的特例就是中国的东风和解放还保持汽油机,这是世界唯一的五吨以上卡车还用汽油机。这是第一个阶段。
第二个阶段是从70年代一直到80年代初期,那个时候有两次石油危机,节能问题当时非常非常突出。在这个阶段里面液压技术的进步,各种载重汽车包括轻型载重汽车也向柴油机转化。这个时候柴油轿车开始发展。上世纪80年代初期,在德国柴油轿车的比例已经占到生产量的20%。
第三个阶段,80年代底到90年代初,柴油机的发展有一个下降趋势,因为排放问题。七八十年代开始,排放问题就成了世界上很多国家关注的问题。汽油机的排放问题比柴油机百分问题解决要早十年以上,在电喷汽油机方面做了很多工作,三元催化方面做了很多工作,解决了汽油机的排放,所以汽油机的排放有很大进步,解决了排放问题。而柴油机晚了十年,所以在这时候由于排放法规的突然加严,欧洲的柴油轿车产能下降,80年代中后期一直到90年代中是一个马鞍形。90年代中期到现在,主要由于柴油机排放技术的进步,想了很多办法,有了很多新技术,在欧洲先进的柴油轿车不仅能满足欧1、欧2、欧3、欧4,能把新技术都用上,排放问题再严一点也可以达到。这种情况下,从90年代末一直到现在,柴油轿车大发展。
在欧洲目前已经有差不多45%以上的产量是柴油轿车,根据日本实野经济所预测,在2010年的时候,欧洲50%以上的轿车是柴油轿车,日本会达到10%,美国会达到5.7%,日本、美国过去没有发展柴油轿车,现在基本也是把柴油轿车推出作为很主要的方面。美国的JDPOWER公司统计,到了2015年全世界有35%的车辆包括轿车是柴油轿车,这个比例就很高了。这是第三次石油危机以前的情况,现在的形势底下,推出柴油车的问题更加引人关注。这是世界的情况。
中国目前刚刚起步,在乘用柴油机的比例占不到1%,但是中国的条件是更接近美国还是更接近欧洲?我个人看法,中国的条件更接近欧洲。为什么?因为欧洲是一个缺油的地区,中国也不是富油,今年石油进口已经到了一亿吨,再几年有50%以上的油品要进口,我们和欧洲类似是一个缺油国家。我们国家二氧化碳排放将来会提到议事日程上来,我们有一个概念,如果油耗增高百分之几,二氧化碳排放也增加百分之几。既然大家公认柴油机的油耗平均要比汽油机省30%以上,换句话说二氧化碳排放排放也要省掉三分之一。就凭这两点,这是欧洲人很关注的问题,所以欧洲发展柴油轿车具有一定的跟进。它是在满足环保的条件底下,更着重考虑节能和二氧化碳排放,所以大力发展柴油轿车。我相信我们国家在现在情况底下逐步发展柴油轿车应该是一个必然途径。
首先我们认准大方向,不要走上和它对着干的道路。但是这个还不够,认准方向是一回事,抓住机会是另外一回事。柴油轿车推行受到很大阻力,我认为现在是推出乘用柴油机很好的时机。还有这么几个条件使得现在推出柴油车是有利的,一个是节能形势很严峻。一个是国家的政策导向比较明确提倡用新型柴油车,这是国家发改委发展计划里面提出来的,这是一个很好的时机。现在一些厂家比如奥迪、现代等都有技术,可以推出柴油轿车,这是很好的时机。柴油车发展到现在,技术基本能解决环保的问题,如果说认真对待的话,可以满足国家管保的要求。从以上几点来看,当前抓住时机推出柴油轿车应该是一个很好的契机。
我个人认为,汽车用的动力由内燃机向将来的氢动力、电动力发展的过渡过程当中,乘用车的柴油机应该是最成熟、最现实,而风险小的一种合理选择。世界的石油资源总有用光的一天,包括天然气,包括液化石油气,现在大家基本上比较同意很长时间以后我们汽车动力的来源恐怕是氢动力、电动力,还有新的动力。但是从现有的动力到将来的动力,最乐观的估计也要二三十年,甚至三四十年,如果保守估计,恐怕要更长时间。在这么一个长的阶段当中,我们不能说让现状保持下去,必然要寻找一些途径。目前从内燃机件来看,或者从汽车动力件来看,有三种方案行之有效。一种是乘用车采用柴油机,一种是采用油点混合动力,一种是推出汽油机的缸列直喷技术。按照柴油机的方式进行汽油机的改造,或者部分按照柴油机的工作方式进行汽油机改造,因为柴油机省油,因为工作方式不一样。因此汽油机千方百计想像柴油机一样,现在还在研制,但是已经有产品推出来了。
这三种过渡方案究竟前景怎么样?首先性能上来说,轿车用柴油机比同等现有的汽油机节省25%—40%,油电混合动力可以节省20%—30%的油,而汽油机的缸列直喷可以节省15%—30%。如果都发展油电混合动力,环保是好一些,毕竟城市里面不用汽油机用电比较好一点,但是毕竟是汽油机。用汽油机充电,用电行驶,可能不是在城市里面充电,而在别的地方充电,它的污染不排放到城市里面,至少在城市里面污染少一点。缸列直喷汽油机某些方面比柴油机好一点,但是柴油机的环保性能刚才已经谈到,如果技术应用得当,欧2、欧3、欧4都可以达到。动力性能来看,轿车柴油机或者缸列直喷性能是很好的,油电混合动力在市内特殊路矿,加速、起步、上坡动力性能很好,但是在长途、郊区、高速公路行驶的时候,动力性能肯定是有问题的。一半是电动机,一半是汽油机,靠汽油机给电动机充电来用,不可能两个同时来用,用到一定时候没电,又不能停。所以说它的动力性能在高速公路上,在城乡路上肯定是有问题的。
从成本上来看,混合动力车是在三种方案当中最贵的。宝莱加EDIS恐怕贵两万块钱以上,但是最贵的恐怕还是混合动力,高压喷射系统的成本也会提高。柴油机的故障率和寿命是三种机型里面最好的,排放的耐久性,新车排放很好,跑了十万公里以后怎么样?上次开会听到别人说,柴油机的排放好,路旧了怎么样?想象当中路旧了就冒烟就大大差劲了。这是由于他们不了解,排放耐久性,柴油机比汽油机好。五万公里测试、十万公里测试,柴油机的排放水平肯定比汽油机高。性能对比来看,这三种车型都可以满足城市的要求,否则怎么能理解欧洲有50%的车,巴黎、伦敦能允许有这么多的柴油车行驶。合理选择过渡车型不仅是决定于它的性能,还决定于其它的条件。
柴油机的技术是最成熟的,生产设备是现有的,而且风险是最小的,如果能满足技术要求的话。首先柴油机有一百多年的发展历史,已经有大批柴油轿车生产了,这是一个成熟技术。环保在美国、欧洲已经过了,是一个成熟的技术。第二,柴油机对于整车的改动比小,在三种机型里面,应该说柴油机直喷汽油机的改动比较小,混合动力车的改动比较大。第三,风险问题,厂家很重视这个问题,投一个新东西有一定的风险。年产量上百万的柴油机更是避免不了风险的分析。应该说柴油机比较成熟,风险相对少,而混合动力也就是一二十年的历史,丰田的普瑞斯推出来也没有多少年,缸列直喷推出来也是几年,它的风险还要经过许多考验。比如说混合动力的耐久性问题、电池动力性问题,还没有经过完全长期的考验。直喷式汽油机有一个生产的稳定性问题,我在72年490Q130的柴油车当时已经通过国家鉴定,而且得到1978年的国家科技大会奖,有三个厂已经生产设备都有了准备投产。为什么没有坚持下去?除了各种各样的政治原因之外,很重要的原因是技术上,柴油机的燃烧系统选择上有问题,当时我们选择国内最通用的燃烧系统叫做球形燃烧系统柴油机,1956年前后欧洲人发现新的燃烧系统,球形燃烧室,在实验室里面做发动机实验的时候,它的性能非常好,接近汽油机。推出之后引起内燃机界的跟风,很多人都搞。70年代我们国家的农用柴油机一半是采用这种燃烧系统,当时我们选型的时候没有办法,不能搞一个新的柴油机,所以我们选择了这样的燃烧体系。经过长期考验以后,它的稳定性太差了,实验室可以做得很好,无烟、轻声、节油,致畸使用的时候,冒黑烟很重,很多生产细节太敏感了,生产跟不上。
现在推乘用车的柴油机有利于汽油和柴油的合适比例,现在世界上总的车辆里面汽油车与柴油车的比例大概是3:1,将来世界的柴油车发展再发展了,可能是2:1,现在我们国家也是3:1,有人认为我们用不着发展柴油车,这是一个观点。这是在我们国家没有发展柴油轿车条件下的比例,有人估计2010年的时候我们中国将有10%的富裕人口买得起车,相当于日本80年代能买得起车的人口。日本80年代有五百万辆轿车,换句话说我们国家如果这样发展下去,2010年前后轿车可能会达到15万辆,再往后发展可能更高。如果这些车都是汽油车,请问汽油车、柴油车的比例会达到多少?可能是5:1、6:1、7:1。我们国家轿车发展是最快的,产量是最多的,我们的载重车发展很快,可以说接近饱和状态。从汽油车、柴油车的比例发展来讲,应该适当发展柴油轿车才能维持这个比例。
我们的乘用车现在是在大中城市发展,今后必然发展到小城市最后发展到城镇。北京车多,上海车多,饱和之后再往哪儿发展?广大的中小城市。我们中小城市对柴油机的接受比例肯定比北京、上海高,过去城镇、乡村使用柴油机有经验,因此对柴油机有很好的使用能力。广大的农村中小城市对于节能,对于故障,对于耐久性问题肯定比大城市要重视得多。不能一刀切,北京是欧3、欧4,全国各地都是欧3、欧4。北京是一个使用煤很多的城市,环境不太好,城市建筑太快,到处都是扬尘,污染物排放很严重。但是中小城市不是这样,由大中城市逐步转向中小城市的时候,柴油乘用车大有发展前途。柴油乘用车有它的发展优势,有它的有利条件,我个人看法前面提到的三种技术应当加以关注,但是有一个不同的发展阶段。从当前看来,首先柴油车在SUV、皮卡、出租车上能够推广应用,应该以中小城市为主,慢慢包围中型城市,慢慢往这个方向发展。这样一个路径还是合适的,至于混合动力恐怕将来责任在大中城市。缸列直喷的风险性还要进一步观察。
发展柴油乘用车的很多意见,市场的顾虑问题,政府的重视宣传,媒体的作用都非常重要,但是我认为实践是检验真理的唯一标准。因此要打消大家的顾虑就是要靠实践,上次我在发改委的会议上,也是柴油机发展的会议上听取了从贵阳来的出租车司机的发言,他在三年以前买了一辆捷达柴油轿车,同时有司机买了汽油轿车,使用三年之后,这个司机比使用汽油轿车的司机多赚了七万块钱,相当于把车的钱赚出来了。三年以后进行排放车辆检测的时候没有问题,别人的车都遇到麻烦,说明排放的耐久性不错。由于贵阳油料质量比较差,名为欧2、欧3,实际可能达不到。这个例子说明柴油车的生命力。在贵阳司机说由于他的带动,到现在为止全贵阳市20%的出租汽车全部变成柴油车,说明榜样的力量是无穷的。如果北京这样的大城市在出租车上组织柴油轿车的车队,使用当中能提示一下“您今天乘坐的是柴油车,欢迎您下次再乘坐柴油车”。
我的看法仅供大家参考,谢谢大家。
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