发动机电控系统的发展趋势咋样?

核心提示电控发动机与化油器式发动机最大的不同在燃油供给系。电控发动机的燃油供给系取消了化油器,却增加了不少电子自动控制装置。其中包括许多传感器,执行元件和ECU。电控发动机不仅要完成化油器所要完成的任务,而且要完成化油器难以完成的任务。例如,使可燃

电控发动机与化油器式发动机最大的不同在燃油供给系。电控发动机的燃油供给系取消了化油器,却增加了不少电子自动控制装置。其中包括许多传感器,执行元件和ECU。

电控发动机不仅要完成化油器所要完成的任务,而且要完成化油器难以完成的任务。例如,使可燃混合气的空燃比浓度能控制在所需要的范围内。化油器式发动机油路和电路划分的非常清楚,互相影响不大。而电控发动机燃油供给系统增加了电子控制部分,这就使得油路和电路相互联系,它不仅影响发动机燃油系的工作,而且还影响发动机的正常运行。由于电控发动机电子控制装置的增加,这就使发动机的整个结构(包括电控系)更为复杂。

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结构组成

 

工作原理

 

待测参数

 

优点

基本思想

在初期,是以电子技术替代机械控制技术实现系统的功能,并对其功能进行扩展,使性能得到大幅度提高;发展到一定程度后,电子技术可以促使系统原理发生本质变化,从而可以突破局限,使发动机性能得以大幅度提高。

电控发动机

结构组成

电子控制单元

电控单元(ECU)是发动机电子控制系统的核心。它完成发动机各种参数的采集和喷油量、喷油定时的控制,决定整个电控系统的功能。

传感器

传感器(Sensor)将发动机工况与环境的信息通过各种信号即时、真实的传递到ECU。

换句话说,ECU所了解到的只是一个由诸多信号所构成的发动机。所以,传感器信息的准确性、再现性与即时性就直接决定控制的好坏。

执行器

电控系统要完成的各种控制功能,是靠各种执行器来实现的。

在控制过程中,执行器将ECU传来的控制信号转换成某种机械运动或电器的运动,从而引起发动机运行参数的改变,完成控制功能。

工作原理

以发动机转速和负荷作为反映发动机实际工况的基本信号,参照由试验得出的发动机各工况相对应的喷油量和喷油定时脉谱图来确定基本的喷油量和喷油定时,然后根据各种因素(如水温、油温、、大气压力等)对其进行各种补偿,从而得到最佳的喷油量和喷油正时或点火定时,然后通过执行器进行控制输出。

我国汽车工业的发展趋势是什么

面对日益严苛的环境保护法案,各大汽车厂家纷纷推出小排量三缸涡轮增压发动机来应对,比较有代表性的有福特的10T三缸发动机、宝马的15T直列三缸发动机、通用10T三缸直列发动机、还有本田的10T三缸发动机。那么三缸发动机会成为汽车日后发展的趋势吗?

我认为不会的,目前来看,所有的三缸发动机车型销量都不佳,我们看到的一些三缸发动机车型每月销量不错的,其实都是同车型四缸发动机占据了绝大部分销量,只不过月销量算在一起而已。我认为不会的,目前来看,所有的三缸发动机车型销量都不佳,我们看到的一些三缸发动机车型每月销量不错的,其实都是同车型四缸发动机占据了绝大部分销量,只不过月销量算在一起而已。

三缸发动机的优点也非常多,比如体积小、重量更轻,某些车型的确实现了节能减排的成效,但是它的缺点一样不容忽视,其最大问题就是共振、抖动、噪音,由于发动机两边放置的气缸数量不均等,所以在工作中更容易出现抖动,发动机声音或也将更大,虽然采用的平衡轴技术解决了振动强度过大的问题,但其还要比四缸、六缸等发动机的振动水平高,另外一个现象就是低扭不足,少了一个缸,进气量相对更小,在起步阶段或爬坡状态下,低扭不足现象普遍存在。

当每有三缸发动机车型问世的时候,在所有媒体试驾、评测的文章中,我们似乎看到的都是叫好声一片,车评人总是先把比较敏感的抖动、噪音问题夸到天上,动不动就达到了什么水平,或者没有感觉到三缸带来的的劣势,但是,如果真要这么好,为什么叫好不叫座?

分析一下汽车的发展历程和趋势?

动力锂电池行业主要上市公司:目前国内动力锂电池行业的上市公司主要有宁德时代(300750)、比亚迪(002594)、孚能科技(688567)、亿纬锂能(300014)、国轩高科(002074)、澳洋顺昌(002245)、鹏辉能源(300438)、欣旺达(300207)。

本文核心数据:中国动力锂电池出货量与装机量、氢燃料电池汽车销量、中国加氢站数量

1、动力锂电池呈现快速发展,但仍存在诸多痛点待解决

——疫情影响下,动力锂电池需求保持增长

锂离子电池是当前动力电池的研发重点,具有能量损失小、转换效率高、加速快等显著优势。高工产研锂电研究所(GGII)调研数据显示,2021年我国动力电池市场供需规模较2019年大幅提升,2021年我国动力锂电池装机量为1545

GWh,同比增长1429%;出货量为220 GWh,同比增长175%。

——续航短、充电慢、安全问题为主要痛点

电气化是双碳愿景下交通动力的主要发展方向,电动汽车和混合动力汽车比内燃机汽车排放的废气更少,若电力来自可再生能源,电动汽车便是交通领域实现碳中和目标的重要途径。

然而,锂电池作为交通动力存在续航短的劣势。相较于燃油汽车而言,纯电动汽车存在的最大痛点便是续航里程,传统燃油车加满一箱油可以开到600公里乃至更多,但普通的纯电动汽车只能跑200-400公里,而续航里程可达到500公里以上的高性能纯电车则将面临价格难以下调的困境。在雨天或低温天气,动力锂电池受环境影响明显,纯电动汽车实际续航里程还会进一步下降。

其次,充能耗时较长也是动力锂电池的一项短板。对比来说,传统燃油车仅需几分钟便能将油箱加满,而纯电动汽车即使是快充,充电至满格也需耗费一个小时左右,慢充耗时更是长达6-8小时。大幅上升的充能时间使得纯电动汽车使用体验感降低,是抑制动力锂电池需求增长的一大阻碍。

此外,安全隐患使得消费者望而却步。根据电动汽车用户联盟的不完全统计,2020年一共发生过72起新能源汽车起火事故,至少涉及25个品牌车企,38款不同车型,包括乘用车、客车,货车等多个不同用处车型。除了电池的自燃隐患外,电动汽车的智能化技术应用也存在诸多事故风险,例如“智能化”核心技术的自动驾驶系统失灵及辅助驾驶功能过度营销带来的安全隐患不容忽视。

2、氢燃料电池技术难度大,与锂电池互补为最佳发展方向

——氢燃料电池汽车市场尚处于起步阶段

氢燃料电池在动力锂电池存在的续航短、充能耗时长、安全隐患等问题上均具有显著优势,而且氢燃料电池的回收不会对环境造成污染,因此,被认为是未来交通动力低碳化的一大发展方向。然而,氢燃料电池的商业化应用面临着技术难度大、催化剂成本高昂等问题。

氢燃料电池汽车是氢能在交通领域落地的重要载体。从目前的销量情况来看,截至2021年底,全国氢燃料电池汽车累计销量仅有9246辆。可见,氢燃料电池汽车在中国市场刚刚起步,市场仍不成熟,处于幼稚期。据工信部于2021年初发布的《节能与新能源汽车技术路线图20》预计,2025年我国氢燃料电池汽车保有量将达到10万辆左右。

——中国加氢站建设慢,规模化应用困难

2016-2021年,中国加氢站数量逐步增长,但整体建设规模仍然较小。截至2022年3月底,中国加氢站有180座在运营、18座已建成,85座正在建设,148座规划建设。我国现有加氢站中多数投资规模超过1200万元,上海驿蓝金山加氢站甚至耗资高达5500万元。高昂的建设运营成本和较长的投资回报期是我国加氢站规模化发展的最大障碍,现阶段多数加氢站还处于亏损状态,存在终端用户用氢难、用氢贵的问题,终端需求增长乏力必然又反过来制约加氢站的建设与扩张。燃料电池被认为是未来理想的清洁能源之一,但其配套基础设施规模化建设困难,也是氢燃料电池在交通运输领域应用的一大障碍。

注:饼图数据为截至2022年3月底最新数据。

——氢燃料电池在专用运输领域具备优势

分析发现,无论是动力锂电池还是氢燃料电池都存在自身的比较优势和痛点,如何解决或规避痛点、充分发挥比较优势,成为新能源交通动力发展的关键。寻找各自最合适的应用场景便是优势利用最大化的重要途径,从销量结构来看,目前商用车是氢燃料电池汽车的推广重点。2021年,中国氢燃料电池汽车新增销量1894辆,商用车为绝对主力,其中客车1042辆、重卡777辆。

与燃油相比,氢燃料电池具有零碳排放、转化效率高等比较优势;与锂离子电池相比,氢燃料电池具有续航里程长、充能耗时短、安全隐患可控等比较优势。这些比较优势决定了氢燃料电池在长距离、连续工作时间长、载重大等应用场景的适用性较高。而针对加氢站建设成本高的问题,氢燃料电池发展可从应用场景清晰、行驶路线固定的专用车入手(例如物流车、环卫车等),利于加氢站的布置和建设。

——氢燃料电池在航空运输领域大有可为

民用航空碳排放规模占交通运输排放总量的10%左右,而且航空排放是在高海拔地区释放气体,对环境的影响是类似地源排放的2-4倍。可见,航空是交通动力降碳减排的重要抓手。

相较于锂离子电池而言,航空运输也是氢燃料电池的优势领域之一。氢能源的质量能量密度远超其他能源,且一个完整的氢燃料电池推进系统可以比同等质量的电池电力系统多储存3-5倍的能量。要想提高电池系统的能量供应,除了通过技术研发提高能量密度外,一般还可通过扩大电池体积的方式实现,然而,飞机对动力系统的质量和体积均存在较大限制,动力电池在航空领域应用困难,而氢燃料电池系统的能量密度具有显著优势,可作为锂电池的有利互补。

总体而言,未来氢燃料电池将在长距离运输、专用车领域及航空领域发展较快,与锂离子电池形成良性互补。

3、燃油份额将逐步减少,但在短时间内难以被完全取代

——“碳中和”目标下,燃油动力份额下降为必然趋势

“双碳”愿景下,国家陆续出台了一系列“降碳减排”相关目标规划,对新能源汽车在新增交通工具中的比例做出了明确的规划,未来燃油作为交通动力的份额必然呈现下降趋势。

——同款燃油车指导价普遍低于同款新能源车补贴价

但新能源汽车的普及还存在诸多障碍,高生产成本带来的高售价便是其中之一。目前来看,从低价低端到高价高端,无论是纯电动汽车还是混动汽车,其补贴后的价格普遍高于燃油版同款车型的指导价。以长安逸动以及逸动新能源为例,燃油版逸动的指导价为729-1039万元,而逸动新能源(纯电)的补贴后指导价为1299-1499万元,即使政府对新能源车有补贴,新能源版的售价也比燃油版高出57万元。

注:指导价查询时间为2022年3月。

——煤电主导的大环境下,电车的真实环保效益有限

相较于燃油车而言,电动汽车的一大竞争优势为“绿色环保”。虽然纯电动汽车在排放上的绝对优势毋庸置疑,但值得思考的是,电能生产过程中的排放不可视而不见。数据显示,2021年我国电力格局仍以火力发电为主要途径,其中煤电发电量占比在六成以上。在煤电主导的大环境下,电动汽车的部分排放被转移到了上游。

此外,电池的循环利用寿命较低,大量废旧电池处理过程中也会对环境造成再度污染。根据绿色和平发布的《2030年新能源汽车电池循环经济潜力研究报告》中数据显示,2021-2030年,中国退役的动力电池将超过700

GWh,虽可通过有效地梯次利用减少部分碳排放,但电池回收端带来的污染仍不可忽视。

可见,电动汽车的清洁环保更多的只是在使用阶段,从整个生命周期来看,电车的真实环保效益有限。

——传统汽车厂商仍然在内燃机技术研发上持续发力

与此同时,内燃机技术也在不断地朝着高效化、低碳化方向进步,发动机热效率提升是燃油车减少碳排放的主要路径。目前,全世界主流发动机的热效率在30%-38%的范围内,少数发动机的量产热效率突破了40%。比亚迪推出的骁云-插混专用15L高效发动机的热效率达到了4304%,超越丰田、本田、马自达成为当前全球热效率最高的量产汽油发动机。热效率提升助力燃油车节能减排,未来随着内燃机技术的进一步发展,燃油动力与新能源的环保效益差距有望缩小。相较而言发展更为成熟和稳定的内燃机技术,或许仍会更受商业应用的青睐。

综上所述,未来传统燃油车可能会逐渐减少,但基于燃油车的价格优势和不断进步的内燃机技术,真实环保效益存疑的锂电动力在短期内难以完全取代燃油动力。

4、未来或将形成燃油、锂电、氢燃料“三足鼎立”的格局

基于以上分析,前瞻碳中和战略研究院认为,燃油动力基于其长久以来积淀的稳定需求及部分性能的不可替代性,短时间内不会被新能源动力完全取代。锂离子电池和氢燃料电池在各自的比较优势领域发展,可形成良性互补。未来几十年,交通动力市场或将由燃油、锂离子电池、氢燃料电池“三足鼎立”。

以上数据参考前瞻产业研究院《中国动力锂电池行业市场需求预测与投资战略规划分析报告》。

世界汽车发展史经历了三个阶段:世界汽车工业快速发展阶段、汽车全盛时期、汽车产量相对稳定。

19世纪末至20世纪30年代,福特等20多家汽车公司相继成立,汽车生产进入标准化流水线生产,生产效率大幅度提高;

二战结束后,欧洲各国大力发展汽车,产量从战前的80万辆增长到了800万辆,增长了近10倍。20世纪70年代后,世界汽车产量稳定在5000万辆左右,发达国家汽车市场趋于饱和,各个公司之间竞争激烈。

未来汽车产业趋势:第一,新能源、互联、智能等技术的跨界进入和融合,汽车将成为下一个移动智能终端;第二,移动互联、大数据的出现让智能制造成为可能;第三,随着新生代消费者消费模式的变化,以及互联网技术的快速发展,服务体验在汽车产业中的地位得到显著的提升。

产业优势:

首先是中国要素禀赋结构利于汽车产业发展。作为发展中大国,中国要素禀赋结构与发达国家存在显著的差异,这也是过去近三十年中国不断深入参与全球分工,并获取全球化的显著收益的基础

其次,产业政策改革将促使企业进行技术进步和自主创新。由于汽车行业影响因素众多,相关产业政策的制定和更改将成为影响行业发展的重要因素。当前,产业政策的关注点主要在于汽车产业的健康发展和降低汽车制造和使用过程中的负外部性。

以上内容参考 —汽车行业分析、—汽车发展史、人民网—未来汽车产业呈现三大变化

 
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