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国产发动机的谢幕电动机时代即将开启

  无论是普通车型还是豪华车,发动机成本都要占到整车成本的 12%-18%。

  没它不行,发动机的性能决定了汽车的动力性、经济性和环保性,是车企视为「心脏」的核心技术。

  主要体现在,国内自主品牌至今仍很少具备正向研发发动机的能力,而基于逆向研发的发动机大多无法突破 2.0 排量的天花板。

  随着近几年车企向电动化转型的浪潮席卷而来,全球车企开始投入大量精力研发三电系统技术,自主品牌也不例外。

  虽然在发动机和三电系统之间还隔着混合动力系统这一过渡产物,暂时仍需要发动机技术的加持,但一个明显趋势是,汽车行业终将告别发动机时代。

  2019 年的最后两个月,中国和美国两家第三方机构先后发布了年度十佳发动机榜单。

  其中一份由美国权威杂志《Wards Auto World》发布,名为「沃德十佳发动机与动力系统」,评选对象面向在美国市场销售的全球车企的发动机和动力系统。

  另一份由国内汽车杂志《汽车与运动》发布,名为「『中国心』年度十佳发动机」,面向国内自主品牌与合资品牌的发动机。

  「沃德十佳发动机与动力系统」榜单入选的有 5 款汽油发动机、2 款带 48V 轻混系统的汽油发动机、1 款柴油发动机、1 款汽油强混动系统,以及 1 款纯电驱动系统。

  「中国心」年度十佳发动机名单中,入选的有 9 款汽油发动机和 1 款汽油混动系统,入选的车企包括上汽通用别克、长安、奇瑞、海马、东风日产、一汽红旗、长城、吉利、一汽丰田/广汽丰田。

  入选后一份榜单的发动机中,除了一汽红旗的 3.0 发动机,其发动机大多为小排量、涡轮增压,且很少看到四缸、六缸的发动机。

  那么,两份榜单究竟说明了什么?国产发动机真的不如国外?国产发动机的真正实力处于何等水平?

  通常来说,衡量一款发动机的好坏有几项指标,主要包含功率、峰值扭矩、热效率和 NVH 静谧性和耐久性等。

  耐久性决定发动机运行寿命,目前多数发动机可以持续运行 16-20 万公里,做得好的能做到 50 万公里,甚至极少数可以达到 100 万公里;

  发动机功率越大意味着排量越大,车辆在动力和瞬间加速等方面就有更多的发挥空间。

  一种认为国内汽车发动机水平已经达到与国外相当的水平;一种认为与国外还存在很大差距。

  民间大多认为,国产发动机无法与国外相提并论,让大家产生这种印象的原因主要是:

  早期自主品牌很多会直接购买三菱的发动机,且自主品牌的车在中高端市场难敌外资与合资品牌,总是给人一种国产发动机动力很弱、市场占有量不高的印象。更有人质疑国产发动机的「国产」二字是否纯正。

  而车企和专家则大多认为,国产发动机的差距正在缩小,甚至在某些方面较国外存在领先。

  中国内燃机学会理事长、中国工程院院士、天津大学校长金东寒给出的评价是,在重型卡车等运输领域,我国生产的多系列柴油发动机,技术水平已经同世界先进国家并驾齐驱,自主品牌约占全球重卡柴油机市场份额的三分之二。

  不过,金东寒指出,在家用轿车等乘用车领域,我国生产的发动机由于油耗较高、可靠性不足等原因,目前占据的主要是低端市场,正处在奋勇直追的跟跑阶段。

  在他看来,「我国在发动机新材料研发、自主创新能力等方面依然存在一定的瓶颈。可以称为发动机的制造大国,但还不是制造强国。」

  一位在自主品牌工作多年的发动机研发人士告诉汽车之心,在比较之前,可以先厘清国产发动机这个概念。

  他指出,按照汽车制造规律来讲,只要不向别的车企支付专利费,且在国内生产,有能力设计燃烧室这个关键部件,便可以认为有极高的设计水平,是非常纯正的自主研发。

  「其实在 2011 年,自主品牌如奇瑞、海马、一汽、长安等,已经奠定了发动机技术基础。2012 年,国内已经有一两家车企可以做燃烧室。目前,自主品牌的发动机技术已经达到了一定水平,未来没有继续研发的必要了,唯一需要等的是销量。」

  这位前研发人士表示,国产发动机之所以给人水平很差的印象,主要原因是动力不足,而之所以做不到很大排量,不是发动机技术不行,而是自主品牌没有大排量市场。

  在研发发动机时,最开始研发的是单缸发动机(也叫模型机),这是最难的环节。

  因为发动机最核心的是燃烧,燃烧涉及到燃烧室,单缸和双缸、四缸的燃烧室和控制水平是一样的。

  如果要让单缸的热效率达到 40% 会超级复杂,但要把单缸做成双缸、 四缸、八缸就相对简单,只需要进行平移复制即可。所以大排量并不难,难得是把单缸的水平做到很高。

  因为发动机是批量化的工业化产品,由于涉及到研发、开模和产线费用,属于一次性的投资,所以需要量的平衡。

  现在的情况是,国产品牌的车很难将一款车每年卖到 15 万辆以上,所以无法分摊成本更高的大排量发动机。

  在上述两份榜单中,搭载入选名单里的车型销量固然可以取得不错的销量,但并不是每款搭载了榜单内发动机的车型都是热门车型。

  影响一款车卖得好坏的因素还包括品牌认知、整体技术实力、营销策略和售后服务等一系列综合因素。

  具备正向研发能力,核心零部件由国内公司生产,且生产出来的发动机在市场上能够规模性推广。

  那年,一位名叫李恩思的匈牙利人将两辆美国产的奥兹莫比尔汽车从香港运至上海,这个汽车品牌是继戴姆勒和标致后成立的全球第三个汽车品牌,也是美国市场最古老的汽车品牌。

  再过三十年,也就是 1931 年 5 月,在军官张学良的倡导下,中国第一辆汽车民生牌 75 型重卡才被制造出来。

  民生一词取自「」,这款车投入了 80 万元,基于逆向研发的方式,将一辆瑞雷 SIIB 型汽车进行零件拆装测绘,进行重新制造,同时聘用外籍技师作为工程师。

  研制成功的民生牌 75 型重卡车的汽油发动机采用了水冷六缸,61 匹马力,最高时速只有 40 公里。相当于现在街上行驶的两轮电动车的最高时速。

  1953 年 7 月,由题写厂名的第一汽车制造厂奠基,它是一汽集团的前身。

  一汽作为共和国「长子」,同时处于我国国家建设第一个五年计划的大背景下,生产干劲十足。它在商用车和乘用车的研发上争分夺秒,很快便将「解放牌」载货汽车下线 月,一汽生产的中国第一辆国产轿车东风轿车东风 CA71 下线 为样机,通过仿造为主和自主设计结合的方式,搭载了直列四缸、顶置式高速发动机,最大马力 79 匹,最高时速 128 公里。

  东风 CA71 一共生产了 30 辆,但最终由于技术不成熟,并没有批量生产。

  在东风 CA71 的基础上,一汽成立高级轿车项目,计划一个月内完成。以 1955 年产的 Chrysler Imperial(克莱斯勒帝国)C69 型为设计蓝本,在一个月后生产了 CA72 型红旗牌轿车。

  据了解,大家最初低估了汽车研发尤其是发动机研发的难度,V8 发动机尤其是缸体的铸造难住了项目组,无论如何试制都无法攻关,铸造的 100 台缸体 97 台都成了废品,最终选出几件铸件毛坯进行加工后才研制成功。

  红旗 CA72 搭载了 162 千瓦 V8 液冷发动机,每百公里耗油 10.1L,发动机罩上方印上了三面红旗,后来的改款车经常出现在大阅兵、外事接待等重要场合。

  从上述研发过程看,发动机的逆向研发仍然是主要方式,成为汽车品牌有一个共同的「心」病,说明我国还未真正掌握汽车制造的核心技术。

  虽然此后我国汽车销量不断增长,但发动机的技术问题依然持续了很长一段时间,直到 20 世纪即将结束时,这一难题才被打破。

  1999 年 5 月 18 日,我国首个自主研发的汽车发动机奇瑞 ACTECO 系列发动机点火成功,这款发动机由奇瑞汽车与奥地利的 AVL 公司联合设计开发而成。

  奇瑞 ACTECO 系列发动机被公认为是国内第一个从设计、研发到生产制造完全自主的发动机品牌,奇瑞方面具有完全的自主知识产权。

  当然,这款发动机在最初的批量生产过程中也遇到过困难,比如,国产供应商生产的产品无法满足需求,最终找到瑞士 JF 公司后问题才得以解决。

  此后二十年间,长安、吉利等的发动机不断问世,国产发动机自主研发的历史掀开新的一页。

  从时间维度看,国产发动机的历史并不长,追溯国产发动机的崛起之路,可以看到汽车人的执着精神。

  摘下中国首个国产发动机桂冠的时候,距离奇瑞成立才仅仅两年。奇瑞成立于 1997 年 1 月,早期正式购买了一条福特出售的发动机生产线起家。

  为了做好 ACTECO 系列发动机,奇瑞投入了 30 亿元建设发动机第二工厂,作为 ACTECO 系列发动机发动机的配套工程。

  从早期成立发展到 2010 年时,奇瑞的发动机团队已有 1000 人左右的规模。

  后来,奇瑞还聘请了当年美国伟世通公司唯一的发动机燃烧领域院士许敏的加盟。昂科拉发电机

  许敏在奇瑞工作期间,帮助奇瑞搭建起了完整的汽车研发体系和研发流程,以及培养起了发动机的研发能力,此外,许敏的加盟也吸引了更多的海外汽车工程人才加入奇瑞。

  「发动机团队中工作 10 年以上的核心成员达到数百人,虽然面临外界各种诱惑,甚至是数倍的高薪,但是很多人选择了坚守。真正的创新,不仅仅是得到一个或几个死的产品图纸,更大的收获在于培养了我们自己的人才队伍,掌握了活的产品开发能力。」

  2009 年 6 月 2 日,长安汽车及发动机新基地在重庆江北区鱼嘴工业园正式奠基。该基地总占地面积 2000 多亩,预计到 2012 年实现一期建成投产,总投资 25 亿元,达到 30 万辆整车、100 万台发动机。最终将建成 60 万辆整车、200 万台发动机的产能。

  2014 年 9 月 9 日,「长安汽车发动机产能结构调整项目」在重庆两江新区鱼复工业园区长安汽车股份公司发动机新基地实施,总投资 321399 万元,主要建设内容包括:

  新建 2 栋 H 系列发动机机加总装联合厂房,新建理化计量中心、RDC 库、2# 公用站房、工人技能培训用房以及 2 号食堂等公辅设施,其中理化计量中心、RDC 库、工人技能培训用房本次仅涉及土建和主体工程部分。

  长安汽车后来在资金募集公告中披露,「长安汽车发动机产能结构调整项目」达产后预计每年实现营业收入 62.23 亿元、税后利润 6.44 亿元。这个项目税后内部收益率为 17.45%,税后投资回收期为 7.22 年。

  2017 年 1 月 9 日,长安汽车公告称,将对 H 系列五期、NE1 系列一期发动机生产能力建设项目新增建设投资 39.48 亿元 (含外汇 2.30 亿美元),新增铺底流动资金 1.37 亿元,资金全部为公司自筹;公司全球研发中心 (一期) 项目增加排放试验室建设项目新增建设投资 3.45 亿元。

  比如,东风轻发 M9T 发动机项目总投资约 11.33 亿元,吉利沃尔沃总投资 105 亿元的沃尔沃发动机项目,打造 1.5T、2.0T 发动机的生产基地等等。

  在自主品牌执着投入发动机研发的同时,一些有着国企背景的车企还开始在国家政策的引导下,率先与外资品牌合作,开始走向通过组建合资公司的方式学习国外先进的发动机技术。

  从上述「中国心」十佳发动机榜单可以发现,合资品牌的在发动机研发方面也取得了一定成绩。

  如果再给自主品牌十年时间,让它们的产品在中高端市场站稳脚跟,许多人应该会对国产发动机有新的印象,但这种可能性越来越小了。

  变数发生在 2014 年,以蔚来、小鹏等为代表造车新势力出现,它们全部弃用发动机而选择三电系统,甚至一些自主品牌也不得不顺应趋势向新能源进行转型,国产发动机的未来随之打上问号。

  前科技部部长万钢披露的数据显示,2014 年,我国汽车产销量分别为 2372 万辆和 2349 万辆。2370 多万辆的汽车中,国产发动机配套达到了 2108 万台。也就是说,国产汽车配套率达到了 86%。

  次年,万钢提出,「车企普遍认为,汽车发动机一定要能够在节能减排、昂科拉发电机清洁排放上下大功夫。同时,我们的重点还要放到新能源汽车方面,新能源汽车我们国家从本世纪初开始研发起步。」此后几年,国家倡导发展新能源汽车的信号日益明显。

  上述研发人士认为:国内的发动机在 2011 年时已经达到国际水平。比如奇瑞的发动机实际上是 2011 年研发的,只是到 2019 年才拿出来。整体上,发动机已经没有什么高科技,奔驰、宝马也玩不出什么花样。

  当燃油车禁售表出来后,大家会集体放弃,向电动化方向发展,纷纷投入三电研发,尤其是涉及到动力输出的电机。

  自主品牌需要全力投入下一段新的征程,在发动机时代的积累未必能适应电动化转型。

  以长安汽车为例,虽然在 2001 年便已开始新能源技术研究,并宣布已形成系统设计、整车集成、部件开发等核心能力,建成了覆盖新能源 6 大领域的 15 个试验室,累计申报专利 580 多项。

  2017 年 10 月,长安启动香格里拉新能源战略计划,计划将在 2020 年完成三大新能源专用平台打造,最终在 2025 年全面停售传统燃油车,投入 1000 亿元用于全产业链研发转型重构,预计在未来 8 年(2018-2025 年)推出全新纯电动车产品 21 款、插电式混合动力产品 12 款。

  目前,长安的新能源汽车大多还是「油改电」汽车,在续航、动力和销量等方面表现并不出挑。

  中国内燃机工业协会数据显示,2019 年 1-11 月,我国内燃机累计销量 4261.93 万台,同比增长-9.23%。

  这些内燃机销量中,用于乘用车的累计销量为 1724.48 万台,用于商用车的累计销量为 288.94 万台,合计为 2000 万台。

  对比发现,2018 年 1-11 月,乘用车用内燃机销量 1951.76 万台,商用车用内燃机 277.33 万台,乘用车需要的内燃机数量已经大约少了 200 多万台。

  与此同时,2019 年 1-12 月,我国动力电池装车量累计 62.2GWh,同比累计增长 9.2%。

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