蔣學(xué)鋒：面向下一階段法規(guī)，商用車企業(yè)如何布局動力總成

本刊記者 于 晶 文

On April 21-24, 2021, the 2nd World Congress on Internal Combustion Engines was held in Jinan. At the conference,Jiang Xuefeng, deputy chief engineer of Dongfeng Motor Corporation, shared the technical route thinking and practice of Dongfeng commercial vehicle in power chain and vehicle matching. The reporter listened to Jiang Xuefeng's speech at the conference and excerpted some of his views for readers' reference.

東風(fēng)汽車集團(tuán)有限公司副總工程師蔣學(xué)鋒

2021年4月21-24日，第2屆 世界內(nèi)燃機大會在濟(jì)南召開，來自世界內(nèi)燃機行業(yè)的頂級科學(xué)家、企業(yè)家、專家、學(xué)者等各界代表，以“綠色、高效、智能、可靠”為主題，共同研討技術(shù)熱點、難點，促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步，引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展。東風(fēng)汽車集團(tuán)有限公司副總工程師蔣學(xué)鋒作為主論壇唯一受邀的商用車整車企業(yè)演講嘉賓，以《面向下一階段法規(guī)的商用車動力總成關(guān)鍵技術(shù)》為題，與參會者分享了東風(fēng)商用車在動力鏈與整車匹配方面進(jìn)行的技術(shù)路線思考和實踐。回頭再看東風(fēng)商用車在世界內(nèi)燃機大會展覽會上展出的“龍擎”系列發(fā)動機，對商用車企業(yè)動力布局的方向會更清楚一些。

東風(fēng)商用車在動力鏈與整車匹配方面進(jìn)行的技術(shù)路線思考和實踐

記者在世界內(nèi)燃機大會現(xiàn)場聆聽了蔣學(xué)鋒的演講，摘錄其如下觀點供讀者參考借鑒。

1.我國正處于關(guān)鍵的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型期，商用車企業(yè)主要面臨安全、節(jié)能、效率3個方面的挑戰(zhàn)。

我國正處在“轉(zhuǎn)型”的戰(zhàn)略機遇期，經(jīng)濟(jì)從高速發(fā)展轉(zhuǎn)向高質(zhì)量發(fā)展；市場從新興市場轉(zhuǎn)向成熟市場；客戶需求從關(guān)注新車的購買價格成本逐步轉(zhuǎn)向關(guān)注后市場的服務(wù)，經(jīng)營質(zhì)量的提升，TCO成本的降低；技術(shù)從傳統(tǒng)技術(shù)轉(zhuǎn)向新技術(shù)。

蔣學(xué)鋒提出了商用車行業(yè)當(dāng)前面臨的主要問題，并以此制定相應(yīng)的戰(zhàn)略規(guī)劃和技術(shù)路線。1)新能源補貼取消后，替代燃料發(fā)動機的技術(shù)路線是什么？能否基于客戶價值？2)柴油機下一階段發(fā)展的路徑是什么？什么是商用車能源綜合的終極解決方案？3)如果說補貼是鼓勵性的，那么雙積分政策就是懲罰性的，雙積分政策一旦出臺，企業(yè)在商品規(guī)劃上應(yīng)該怎么考慮？4)商用車現(xiàn)在的核心技術(shù)、核心競爭力、價值鏈能代表未來嗎？如何更前瞻性地研究、更長遠(yuǎn)地布局未來？5)自動駕駛?cè)绾芜M(jìn)行商業(yè)化產(chǎn)業(yè)化的落地？6)商用車未來的發(fā)展之路是什么？

龍擎DDi16柴油發(fā)動機

針對這些問題，蔣學(xué)鋒認(rèn)為涉及8個方面較為關(guān)鍵的技術(shù)，包括安全、節(jié)能，技術(shù)戰(zhàn)略、研發(fā)體系，軟產(chǎn)品后市場，以及協(xié)同、智能及網(wǎng)聯(lián)等方面。發(fā)動機的核心技術(shù)包括高強度發(fā)動機體、TCO、高效清潔燃燒、高效進(jìn)氣系統(tǒng)、高效后處理、電動化和智能化、熱管理、發(fā)動機管理系統(tǒng)EMS等。整車核心技術(shù)涉及5個方面的傳統(tǒng)技術(shù)和5個方面的新技術(shù)，包括可靠性、模塊化、經(jīng)濟(jì)性、舒適性、低排放，和輕量化、電子化、智能化、互聯(lián)化、共享化技術(shù)。面對安全、節(jié)能、效率挑戰(zhàn)，需要把傳統(tǒng)技術(shù)和新技術(shù)結(jié)合在一起來解決，同時不能僅僅從發(fā)動機的角度，也不能僅僅從汽車角度，而是要從交通運輸體系、網(wǎng)絡(luò)化智慧交通的體系去考慮它，朝著零事故、零排放和零等待的遠(yuǎn)大目標(biāo)努力。這就是新的“Tructrain”的概念。

2.針對4階段油耗標(biāo)準(zhǔn)，目前比較理想的商用車低碳技術(shù)解決方案是BTE=48%+牽引車改善+掛車改善。

龍擎DGi13天燃?xì)獍l(fā)動機

我國第4階段油耗標(biāo)準(zhǔn)預(yù)計將在2024年7月實施，比第2階段降低30%～35%，比第3階段降低15%～20%。美國第2階段重型卡車的發(fā)動機燃油消耗標(biāo)準(zhǔn)要求在2021年、2024年和2027年分別比2017年的數(shù)據(jù)降低1.8%、4.2%和5.1%。歐洲在2019年發(fā)布宣言，油耗標(biāo)準(zhǔn)預(yù)計分別在2025年和2030年時，在2019年的基礎(chǔ)上降低15%和30%。

為了滿足世界上的法規(guī)，東風(fēng)商用車對2025、2030年需要達(dá)到的目標(biāo)以及在各個領(lǐng)域所需要分解的目標(biāo)做了大量的實驗，最終確定了幾條技術(shù)路線，其中路線一是發(fā)動機熱效率BTE=48%+牽引車改善+掛車輪胎改善；路線二是發(fā)動機BTE=50%+牽引車改善；路線三是發(fā)動機熱效率BTE=48%+牽引車改善+電動化。

2016-2021年，東風(fēng)集團(tuán)和美國康明斯一起啟動了“創(chuàng)世紀(jì)卡車”項目，對東風(fēng)牽引車在高速公路上的實際行駛做了大量的實驗分析，最后總結(jié)出它在能量分配方面的情況，以及主要的能源消耗情況。它的整個技術(shù)成果正在不斷地被應(yīng)用，包括在2025年之后的一些應(yīng)用。

對東風(fēng)這樣一個整車廠來說，蔣學(xué)鋒認(rèn)為不應(yīng)該把未來節(jié)能減排的壓力全部集中在發(fā)動機上，應(yīng)該讓整車和發(fā)動機協(xié)同承擔(dān)，路線之一是當(dāng)前滿足4階段油耗標(biāo)準(zhǔn)比較理想的一個技術(shù)解決方案。在發(fā)動機熱效率提升方面，東風(fēng)也做了大量工作，包括蠕墨鑄鐵(CGI)材料在發(fā)動機缸體和缸蓋的使用已經(jīng)全面商品化，爆壓已經(jīng)提到了25 MPa，4月底開展爆壓27 MPa的試驗工作。

3.在智能網(wǎng)聯(lián)背景下，NEV(新能源汽車)和ICV(智能網(wǎng)聯(lián)汽車)在4個典型應(yīng)用場景的節(jié)能減排效果明顯。

典型的應(yīng)用場景是高速公路封閉場景，固定線路低速行駛的環(huán)衛(wèi)車，碼頭等封閉區(qū)域和工程車。

龍擎DDi13柴油發(fā)動機

作為東風(fēng)商用車從1998年開始做混合動力的第一任項目負(fù)責(zé)人，蔣學(xué)鋒表示，得益于近幾年國家重要科研項目的支持和國內(nèi)院校的支持，在混合動力方面，東風(fēng)商用車2019年已經(jīng)完成混動技術(shù)在牽引車上量產(chǎn)的路徑。最后在量產(chǎn)階段采用的是并聯(lián)混合動力的構(gòu)型，在云南山區(qū)節(jié)油達(dá)到11.3%。目前正在進(jìn)行2.0版，同時會對電池的容量等進(jìn)行進(jìn)一步提升。在高原上空氣稀薄對增壓器的效率，發(fā)動機的性能、排放、動力性等都會產(chǎn)生非常大的影響，混合動力是一個比較好的解決方案。

東風(fēng)商用車還在物流車和公交車上開展了雙電機串聯(lián)，在經(jīng)濟(jì)性和排放方面都有比較好的改善。也做了燃料電池、純電動的一些應(yīng)用案例，有很多已經(jīng)量產(chǎn)。目前在國內(nèi)的市場份額接近50%。

在智能網(wǎng)聯(lián)應(yīng)用方面，基于地圖的預(yù)見性駕駛，有3～5個點的經(jīng)濟(jì)性改善，就是預(yù)計到前面有坡的話，提前加速，避免在上坡的過程中減擋；預(yù)知到前面要下坡的時候提前減速，避免頻繁制動。車輛通過5G信號和交通信號燈進(jìn)行通訊，從而很好地躲過了紅綠燈的等待時間，因此它的排放和油耗也非常低。除了V2I以外又加了V2V，就是把前方車輛的通訊結(jié)合在一起，性能改善更為明顯。在自動駕駛編隊行駛方面，無論是對后車還是對整個車隊的風(fēng)阻和油耗的改善也都是比較明顯的。

從NEV和ICV的低排高效路線圖——engine-Powertrain-Truck-TrucTrain，ITS可見，節(jié)能減排不單純是發(fā)動機的事，也不單純是整車的事，而是發(fā)動機到動力傳動系統(tǒng)再到整車，加上智慧交通、智能網(wǎng)聯(lián)一起實現(xiàn)的事。

4.對于商用車節(jié)能減排的未來，呼吁實事求是地出臺中國標(biāo)準(zhǔn)和新路徑。

東風(fēng)汽車的合作伙伴康明斯對中國過去2年的油品調(diào)查顯示(油品抽樣為車輛油箱里的油，不是加油站的油)，2020年12月符合國Ⅵ排放油品要求(硫含量小于10 ppm)的占73.7%，說明面向國Ⅵ以及未來更嚴(yán)格的排放法規(guī)，我國的燃油質(zhì)量需要進(jìn)一步提高。

蔣學(xué)鋒用“中國標(biāo)準(zhǔn)、實事求是、另辟蹊徑”3個關(guān)鍵詞表達(dá)了自己對下一階段排放法規(guī)的建議。1)我國的汽車排放標(biāo)準(zhǔn)一直都在跟隨歐洲標(biāo)準(zhǔn)，隨著中國汽車保有量的全球占比提高和國Ⅵ標(biāo)準(zhǔn)的實施，我們是時候提出適應(yīng)中國條件的中國法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)了。2)建議選取實際道路運行工況，法規(guī)設(shè)計和技術(shù)應(yīng)對分步實施，兼顧我國產(chǎn)業(yè)鏈安全。3)滿足新技術(shù)時代、不同技術(shù)路線圖、燃料多樣性(如混合動力和專用混合動力發(fā)動機)的要求。4)把CO2法規(guī)和油耗法規(guī)進(jìn)行整合，同時把CO2、N2O等多種排放污染物結(jié)合在一起考慮。5)聯(lián)合控制評價真實道路，包括遠(yuǎn)程監(jiān)控、召回機制。2020年我們做了很多國Ⅲ車的淘汰，未來還有國Ⅳ、國Ⅴ車的淘汰，在用車的排放怎么控制？

從“龍擎”布局管窺以發(fā)動機核心資源反向梳理商用車業(yè)務(wù)的可能性

龍擎DDi11發(fā)動機和龍擎DA14變速器動力鏈組合

龍擎DDi75柴油發(fā)動機

東風(fēng)商用車在世界內(nèi)燃機大會展覽會上舉辦了“龍擎智造，鑄就可靠”龍擎DGi13燃?xì)獍l(fā)動機發(fā)布會，并展出了自主創(chuàng)新研發(fā)的全系列動力總成。這是東風(fēng)集團(tuán)在2021上海車展發(fā)布“龍馬”精神發(fā)動機計劃之后，龍擎發(fā)動機的首次全系亮相，可以說代表了東風(fēng)集團(tuán)在商用車發(fā)動機布局上的最新成果。DGi13燃?xì)獍l(fā)動機和DDi16、DDi13、DDi11、DDi75、DDi50柴油發(fā)動機，最低功率176 kW(240 PS)，最高功率529 kW(720 PS),均滿足國Ⅵ b排放標(biāo)準(zhǔn)。

關(guān)于東風(fēng)商用車發(fā)動機未來的布局，蔣學(xué)鋒表示“有2條線，一是站在東風(fēng)商用車的角度，我們現(xiàn)在考慮4 L機，從4 L開始向上覆蓋到5 L、7.5 L、11 L、13 L，目前已經(jīng)確定在9 L這個范圍內(nèi)有所突破，主要是在砂石料市場和經(jīng)濟(jì)型市場應(yīng)用。那么同時基于13 L的柴油機平臺，我們今天發(fā)布了一款13 L天然氣機；可能在未來不是很長時間，會有一個15 L的天然氣機；當(dāng)然我們也在開發(fā)一款更大排量的、更前瞻性的、更加高效的發(fā)動機，現(xiàn)在還在技術(shù)開發(fā)階段，希望下次在十堰有機會做一些分享。”“另外一條線是在整個集團(tuán)商車層面上，包括東風(fēng)商用車發(fā)動機、東風(fēng)輕發(fā)、東風(fēng)康明斯，這3個發(fā)動機如何更好地協(xié)同，在面向下一階段的排放法規(guī)中，從商品的一些規(guī)劃、平臺的規(guī)劃等方面考慮，包括關(guān)鍵準(zhǔn)則以及核心技術(shù)，比如說控制系統(tǒng)等等，也在全面的籌劃之中。”

蔣學(xué)鋒告訴記者，DDi13發(fā)動機是東風(fēng)完全自主開發(fā)的國Ⅵ柴油機，有非常好的進(jìn)一步升級的潛力。比如它的缸體、缸蓋全部采用蠕鐵材料，可以耐受25 MPa的爆壓。它是一個非常好的基礎(chǔ)平臺，在這個基礎(chǔ)上可以做一些拓展，包括進(jìn)一步擴(kuò)張到15 L天然氣發(fā)動機，東風(fēng)也是有所考慮的。另一個原因是DDi13在開發(fā)時對輕量化的要求非常嚴(yán)格，控制在1 000 kg，幾乎和DDi11的自質(zhì)量一樣，輕量化基礎(chǔ)非常好，整個動力的覆蓋范圍，性能發(fā)揮的潛力也非常棒。

龍擎DDi50柴油發(fā)動機

“龍擎”動力方面還展出了最高排量機型DDi16，但在短時間內(nèi)不會上市。“我們目前主要還是要結(jié)合未來的排放要求，CO2的要求，包括發(fā)動機效率的提升，在技術(shù)層面做比較扎實的工作，不會很匆忙地做商品化的舉措。”蔣學(xué)鋒說。

關(guān)于未來整個新能源方向，東風(fēng)會更把重點放在哪一塊的問題，蔣學(xué)鋒回答說：“目前我們混動的產(chǎn)品已經(jīng)推出了，而目前在行業(yè)內(nèi)，氫能源、氫燃料電池是很多企業(yè)關(guān)注的一個重點。東風(fēng)目前也是有一些布局的，在整個集團(tuán)商用車層面上，我們目前也在梳理氫燃料電池的一些商品規(guī)劃，東風(fēng)集團(tuán)的商用車板塊有東風(fēng)商用車、特種商用車、東風(fēng)股份、東風(fēng)柳汽、鄭州日產(chǎn)等，面向未來燃料電池的布局現(xiàn)在也在總體規(guī)劃和考慮，當(dāng)然現(xiàn)在還處在一個示范運營的階段。”

“東風(fēng)對研發(fā)費用的投入向來是給予高度重視的。我們要考慮傳統(tǒng)技術(shù)，也要考慮新技術(shù)。對于傳統(tǒng)技術(shù)我們目前主要聚焦在動力總成方面，新技術(shù)在電動化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化方面也是做了非常大的投資。”“當(dāng)前不但要面臨傳統(tǒng)技術(shù)不斷的升級，還要面向未來新技術(shù)的研發(fā)，東風(fēng)在電動化、智能化、網(wǎng)聯(lián)化方面也做了非常大的投入。”

未來，充滿了變數(shù)。未來，充滿了希望。

未來已來。 S