根據(jù)世界權(quán)威機(jī)構(gòu)研究分析及行業(yè)預(yù)測(cè)，到2025年、2030年，內(nèi)燃機(jī)仍將占據(jù)75%以上市場(chǎng)份額，混動(dòng)占比持續(xù)提高。此外，在雙碳背景下，如何基于混動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全生命周期的碳中和，廣汽研究院動(dòng)力總成技術(shù)研發(fā)中心祁宏鐘主任對(duì)廣汽的技術(shù)路線與布局進(jìn)行了非常詳細(xì)的介紹。

全面布局：面向碳中和的高效動(dòng)力系統(tǒng)

由于歐洲禁燃令的豁免，碳中和燃料近期成為業(yè)內(nèi)焦點(diǎn)。在以火花點(diǎn)燃的乘用車類汽油機(jī)中，未來含氧低碳醇類燃料、零碳?xì)錃?、氨氣燃料都將成為?nèi)燃機(jī)賴以生存的最終歸宿。在發(fā)動(dòng)機(jī)型譜布局中，廣汽也為這些非常前瞻的碳中和燃料設(shè)計(jì)了專用發(fā)動(dòng)機(jī)，并搭載于最先進(jìn)的混動(dòng)平臺(tái)。當(dāng)前，搭載于影豹HEV的第四代混動(dòng)專用發(fā)動(dòng)機(jī)最高熱效率已經(jīng)達(dá)到42.1%（λ=1），實(shí)現(xiàn)4.33L/100km (WLTC)的優(yōu)秀油耗表現(xiàn)，未來全新一代混動(dòng)專用發(fā)動(dòng)機(jī)將突破44%熱效率。

廣汽全新一代2.0ATK混動(dòng)專用發(fā)動(dòng)機(jī)將搭載當(dāng)前最先進(jìn)的技術(shù)集成，實(shí)現(xiàn)最高42.1%的熱效率，而整個(gè)39%的高熱效率圈也非常大，可以滿足大部分運(yùn)行工況，從而反映在更低的油耗上。

強(qiáng)大的基礎(chǔ)研究能力成就超高效動(dòng)力技術(shù)

在高效發(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā)過程中，技術(shù)本身來源于不斷的實(shí)驗(yàn)探索。我國(guó)一直以來在發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)上被國(guó)外封鎖，很大程度上是發(fā)動(dòng)機(jī)正向開發(fā)能力的缺失與基礎(chǔ)研究的不足。廣汽為了實(shí)現(xiàn)對(duì)超高效發(fā)動(dòng)機(jī)的自主研發(fā)，建立了完善的發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒控制系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)體系和高效燃燒技術(shù)研發(fā)能力。一維仿真計(jì)算、三維燃燒室模型建立、氣道燃燒CFD計(jì)算、燃燒系統(tǒng)可視化測(cè)試、燃燒系統(tǒng)模型優(yōu)化以及單缸發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)，整套開發(fā)流程比肩國(guó)外一流發(fā)動(dòng)機(jī)開發(fā)實(shí)驗(yàn)室。

在前瞻性的光學(xué)診斷技術(shù)方面，廣汽也自研自建了一整套完備的高速攝影以及激光診斷能力，例如常見的缸內(nèi)噴霧過程、燃燒過程等，都可以利用可視化技術(shù)手段進(jìn)行捕捉，通過數(shù)字圖像的分析之后找到燃燒技術(shù)的關(guān)鍵變量，從而加以精準(zhǔn)控制。這種技術(shù)手段同時(shí)將會(huì)耦合數(shù)字化仿真設(shè)計(jì)模型進(jìn)行不斷的迭代優(yōu)化，提升發(fā)動(dòng)機(jī)性能。

目前，業(yè)內(nèi)超高效燃燒技術(shù)路徑已經(jīng)初步達(dá)成共識(shí)，但仍存在多個(gè)技術(shù)細(xì)分路線。對(duì)此，廣汽開展了大量的研究探索工作，其中利用長(zhǎng)沖程、降摩擦以及低壓冷卻EGR搭配米勒循環(huán)的技術(shù)路線，其熱效率峰值至45%。如果想要進(jìn)一步提升熱效率，那么就必須使用稀薄燃燒模式，降低燃燒溫度。特別是在λ>2的深度稀薄燃燒中，預(yù)燃室技術(shù)與點(diǎn)火輔助壓燃技術(shù)是廣汽比較青睞的技術(shù)路徑。此外，這里還提到了面向未來的燃料設(shè)計(jì)，以及余熱回收技術(shù)，均是超高熱效率的儲(chǔ)備技術(shù)路線。

區(qū)別于傳統(tǒng)汽油機(jī)的奧托循環(huán)，米勒循環(huán)可以有效實(shí)現(xiàn)超高壓縮比，利用更高的膨脹比實(shí)現(xiàn)高熱效率。特別是米勒循環(huán)可以保證一定的功率密度，以實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的小型化。

稀薄燃燒技術(shù)已經(jīng)被業(yè)內(nèi)公認(rèn)是實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率跨越的必然路徑和有效方式，采用稀薄燃燒技術(shù)能夠充分發(fā)揮工質(zhì)做功潛力。稀薄燃燒如何穩(wěn)定燃燒，取決于火核的生成以及火焰?zhèn)鞑?，這就誕生出不同的點(diǎn)火方式。其中高能點(diǎn)火技術(shù)與射流點(diǎn)火技術(shù)（預(yù)燃室）是主流的關(guān)鍵技術(shù)。高能點(diǎn)火技術(shù)利用更高的點(diǎn)火能量，在稀薄混合氣下依然可以穩(wěn)定擊穿混合氣生成一定的火核，從而穩(wěn)定燃燒。從廣汽公布的圖像中也可以看到，隨著過量空氣系數(shù)的增大（λ），高能點(diǎn)火的優(yōu)勢(shì)凸顯，其火核生成速度與火焰?zhèn)鞑ニ俣让黠@加快。但即便如此，在深度稀薄燃燒區(qū)域（λ>2），高能點(diǎn)火的燃燒穩(wěn)定性仍有一定挑戰(zhàn)。

而射流點(diǎn)火技術(shù)在穩(wěn)定火核，拓寬稀薄燃燒極限方面有著先天優(yōu)勢(shì)，可以有效改善燃燒穩(wěn)定性，并且抑制更高壓縮比帶來的爆震問題。但是，廣汽通過實(shí)驗(yàn)探究后指出：射流點(diǎn)火預(yù)燃室內(nèi)的過濃混合氣、預(yù)燃室內(nèi)的撞壁油膜堆積問題很難改善。這些偏濃的混合氣一方面加快了燃燒速度，使得火焰可以快速射出，同時(shí)也帶來了排放、耐久等難以產(chǎn)業(yè)化的新問題。

汽油機(jī)點(diǎn)燃輔助壓燃技術(shù)最開始由馬自達(dá)創(chuàng)馳藍(lán)天Skyactive-X發(fā)動(dòng)機(jī)率先量產(chǎn)，成為一條非主流但極具前瞻性的高熱效率技術(shù)手段。點(diǎn)燃?jí)喝贾韵鄬?duì)“非主流”，是因?yàn)槠鋵?duì)燃燒系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及控制策略的要求極高，不僅需要掌握點(diǎn)燃著火機(jī)理，還要考慮壓燃的自燃著火機(jī)理，并相互配合在特殊的燃燒室中，從而形成穩(wěn)定的燃燒。為此，廣汽通過深入的研究，歸納出三點(diǎn)關(guān)鍵設(shè)計(jì)方法：首先，提高壓縮比減少缸內(nèi)熱損，采用超高壓噴射促進(jìn)霧化提高燃燒穩(wěn)定性，配合高低壓EGR控制壓縮終止溫度。其次，優(yōu)化燃燒系統(tǒng)，采用擴(kuò)散火焰燃燒方式加冷卻EGR、減少缸內(nèi)熱點(diǎn)抑制不可控的爆震自燃。最后，采用高效增壓系統(tǒng)，提高進(jìn)氣量，擴(kuò)大高熱效率范圍，采用水冷式中央殼體與球軸承，降低摩擦損失提高熱管理響應(yīng)速度。

清潔燃料應(yīng)用實(shí)例

廣汽在氫、甲醇、氨發(fā)動(dòng)機(jī)上均進(jìn)行了積極探索與實(shí)踐，均開發(fā)了對(duì)應(yīng)樣機(jī)。

氫能是未來的主要能源載體。廣汽仔細(xì)對(duì)比了氫氣發(fā)動(dòng)機(jī)與氫燃料電池的技術(shù)特性，發(fā)現(xiàn)二者優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，分別可以滿足不同的應(yīng)用場(chǎng)景。例如，氫氣發(fā)動(dòng)機(jī)的效率略低于燃料電池，排放也不如燃料電池干凈，但在產(chǎn)業(yè)成熟度、成本、可靠性方面均優(yōu)勢(shì)巨大，并且對(duì)氫氣純度“不挑食”，可以大規(guī)模應(yīng)用推廣。因此，廣汽認(rèn)為氫氣發(fā)動(dòng)機(jī)在短期內(nèi)可以快速投向市場(chǎng)，而燃料電池在中長(zhǎng)期內(nèi)具有大規(guī)模量產(chǎn)的潛力。

廣汽整套氫氣發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)完全正向開發(fā)。2021年8月，廣汽首臺(tái)氫氣發(fā)動(dòng)機(jī)工程樣機(jī)試制成功，并在2022年12月成功完成整車搭載，開發(fā)出一套氫-電混合動(dòng)力系統(tǒng)。

甲醇、氨氣是未來極具應(yīng)用潛力的電子燃料，可以基于氫氣合成，提升燃料的能量密度。廣汽基于缸內(nèi)直噴式甲醇噴射系統(tǒng)開展了甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)性能開發(fā)研究，重點(diǎn)突破甲醇發(fā)動(dòng)機(jī)低溫冷起動(dòng)、零部件腐蝕、極限工況下失火、稀薄燃燒穩(wěn)定性及機(jī)油稀釋等問題；臺(tái)架試驗(yàn)研究結(jié)果表明，采用甲醇直噴技術(shù)能夠達(dá)成42.2% (lambda=1)，44.5% (lambda>1)的超高熱效率。

氨發(fā)動(dòng)機(jī)最主要的問題，是其點(diǎn)火困難。為了解決這個(gè)問題，廣汽借助預(yù)燃室射流點(diǎn)火技術(shù)促進(jìn)高比例氨氣混合氣的穩(wěn)定著火和燃燒。臺(tái)架試驗(yàn)研究結(jié)果表明，采用主動(dòng)預(yù)燃室射流點(diǎn)火技術(shù)已實(shí)現(xiàn)氨燃料替代率(氨/汽油)90%以上的穩(wěn)定著火。

碳中性燃料的應(yīng)用是一項(xiàng)自上而下的系統(tǒng)性工程。本次會(huì)議上，廣汽也同其他廠商一樣，呼吁社會(huì)向碳中性燃料邁進(jìn)、持續(xù)投入，氫端與需求端“雙端協(xié)同”，構(gòu)建氫能“新生態(tài)”閉環(huán)。

結(jié)語

廣汽對(duì)于車用發(fā)動(dòng)機(jī)的未來考慮深刻且全面。強(qiáng)大的基礎(chǔ)研究能力與正向開發(fā)流程讓人耳目一新，這些基礎(chǔ)研究能力是未來實(shí)現(xiàn)超高熱效率，開發(fā)碳中性燃料專用發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵。面對(duì)各種前瞻性發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)與新型燃料樣機(jī)廣汽均進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)探究與技術(shù)儲(chǔ)備。這些努力都表明了廣汽強(qiáng)大的研發(fā)能力與堅(jiān)定的自主研發(fā)決心，令人敬佩。