鲁达 汽车产业繁荣发展的同时不可避免地带来大气污染问题。为了保障人类生存的环境质量，各国一直将汽车尾气排放作为切入点加以控制。各国都制定了各自的排放标准实施时间表，分阶段推进实施更为严格的排放标准。在中国，节能减排的热潮正在如火如荼的进行。1月14日，工信部会同环保部联合发布最新“国Ⅴ”排放标准，将于今年4月1日起，在部分省市先期实施；2017年1月1日起，全国范围实施车用第五阶段柴油标准，一系列信号表明“国Ⅴ时代”在加速到来。
环保压力、国际承诺双轮驱动
汽车排放标准升级的步伐之所以越来越快，在行业人士看来具有必要性：汽车产业在环保概念面前似乎背负着无法卸下的原罪。
汽车保有量的快速发展必然会带来一些环境问题，尤其是在尾气污染问题方面，对于颗粒物和氮氧化物的排放，柴油车的占比非常大，已经占到氮氧化物排放接近1/3的水平。机动车是城市空气污染的主要来源。目前，北京、上海、广州等城市PM2.5的贡献度都是超过20%，在雾霾方面，机动车污染是一个很重要的因素。
此前，中科院发布的一份报告显示，汽车尾气污染仅占大气污染4%。据悉，中科院的研究结果仅是机动车污染物直排的占比，但机动车的污染主要存在于二次转化。城市中机动车直接排出的颗粒物占颗粒物总排放量的5%～6%，但是机动车排放的碳氢化合物和氮氧化合物有一半以上要转化成PM2.5，这是机动车在大城市分担率超过30%以上的原因。
此外，不断升级排放标准的原因，也与一系列国际承诺的目标值息息相关。工信部装备司副司长瞿国春表示，我国要完成2020年单位GDP排放比2005年下降40%～45%的国际承诺的低碳目标，并且要为完成中美气候变化联合声明中提出的，我国在2030年左右达到碳排放峰值的目标，在2030年将非化石能源在一次能源中的比重提升到20%的中长期低碳发展目标奠定基础。为实现这些目标，都对汽车产业的节能环保提出了严峻挑战。
排放标准升级愈发严格
介于目前汽车保有量的持续提升，和大气环境的严重问题，北京、上海、南京等城市及广东部分城市已经开始执行国Ⅴ标准。
粗略计算，相比国Ⅳ标准，新标准轻型车氮氧化物排放可以降低25%，重型车氮氧化物排放可以降低43%。按照上海市机动车年度注册登记总量35万辆左右计算，预计年度新增车辆可以减少氮氧化物年度排放量1,000吨左右。
事实上，从国Ⅰ提至国Ⅳ，每提高一次标准，单车污染减少30%～50%。与此同时，根据工业和信息化部发布的，《关于加强乘用车企业平均燃料消耗量管理的通知》（工信部联装〔2014〕432号），2015年，整车生产企业6.9L/100km的指标可以轻松实现，但到2020年，想要顺利实现5.0L/100km的企业平均燃油消耗指标，就必须配合降低排放一起推行。另外，根据2014年在北京签署的《中美气候变化联合声明》和国务院颁布的《关于国家应对气候变化规划（2014～2020年）的批复》，中国提出了在2020年实现单位国内生产总值二氧化碳排放量比2005年下降40%～45%，至2030年左右二氧化碳排放量达到峰值（总量约为110亿吨）的计划。为了实现这一目标，排放升级标准将陆续出台。
根据主管部门的最新规定，今年4月1日起，东部11省市（北京市、天津市、河北省、辽宁省、上海市、江苏省、浙江省、福建省、山东省、广东省和海南省），所有进口、销售和注册登记的轻型汽油车、轻型柴油客车、重型柴油车（仅公交、环卫、邮政用途），须符合国Ⅴ标准要求。另有相关人士表示，未来，在这些省份，机动车的检测和报废要求也将愈发严格，不达标的车辆，将很可能面临强制报废的情况。
掀起国Ⅴ柴油机研发浪潮
朝柴：上半年发布国Ⅴ新品
朝柴作为走在国Ⅴ标准实施前列的企业，在技术储备上显然早就做足了准备。朝柴在2009年下半年就开始确定国Ⅴ产品研发，历经三年潜心研究，期间投入大量人力、物力、财力开展国Ⅴ技术研究工作。2012年4月朝柴动力第一款国Ⅴ产品CY4102-CS5B问世并获得环保部确认的国Ⅴ排放环保报告，成为国内第一家获得国Ⅴ排放报告的柴油机企业。
朝柴动力有限公司副总经理曹晓峰表示，2015年朝柴动力全系列产品都已经取得排放报告，目前朝柴动力产品包括102系列平台、3升机平台、燃气机平台、H系列平台、4DF系列平台，机型排量从2L～8L不等，全系列产品都已经做了国Ⅴ技术储备。其中，102、3升机、燃气三个系列都已经完成产品化过程，已经开始批量供货；4DF、H系列产品化正在进行中，4DF产品预计今年末可以完成产品化进程，H系列预计今年上半年即可全部完成。上半年将举行国Ⅴ新品发布会，包含五大系列产品30余款基本型产品。
锡柴：已批量供货40～500马力系列国Ⅴ产品
未雨绸缪者赢市场。为贯彻产品开发领先于市场的理念，锡柴从2011年就开始了国Ⅴ排放柴油机的规划布局和升级研发工作，目前锡柴已具备独立开发国Ⅴ排放柴油机的技术能力。锡柴目前已完成40～500马力全系列国Ⅴ产品的开发和生产准备工作，且已在市场批量供货。锡柴相关工作人员表示，政策导向促使排放升级的提前，整车厂为抢占国Ⅴ市场先机，会将国Ⅴ主打产品提前进行市场布局，锡柴将会进一步加快国Ⅴ产品投放速度，抢夺在整车厂配套先机。
云内动力：18款国Ⅴ产品已获得公告
2015年7月，昆明云内动力股份有限公司携手各大整车厂在元江召开了云内动力国Ⅴ、国Ⅵ柴油机技术研讨会，共同探讨国Ⅴ、国Ⅵ柴油机未来的合作与发展。云内动力的国Ⅴ、国Ⅵ产品平台及技术路线早已确定并公布于世。云内动力销售公司总经理王洪亮表示，目前云内在国Ⅴ产品化方面的进度，目前D19、D20、D25、D30、D40的12款机型发动机已取得工信部公告，环保公告于2015年7月获得；YN27、YN33、YN38的6款国Ⅴ发动机环保及工信公告已于2015年9月中旬获得。
全柴动力：已发布国Ⅴ新产品
2012年全柴动力股份有限公司启动系列国Ⅴ产品的开发，2015年9月，全柴动力对外正式发布了国Ⅴ新产品。发布的新产品有在原有平台上进行国Ⅴ标准升级的，也有依靠全新国Ⅴ产品新平台开发的。全柴动力总经理潘忠德表示，当前全柴已完成N1类4A2、4H车用国Ⅴ柴油机，及A系列车用国Ⅴ汽油机的开发；完成了N2类4A2、4B2、4H1和4F1系列车用国Ⅴ柴油机机的开发。其中，N2类产品目前已与国内主流企业完成了公告和工程开发，N1类产品正在进行整车标定及可靠性验证工作。N2类产品2016年批量投放市场，N1类产品或会在2016年下半年投放市场。成功开发的国Ⅴ产品新平台有A平台、B平台和H平台三大系列，其中6款产品已获得环保部型式核准证书。
纳威司达：平台技术储备充分 适时投放新品
目前江淮纳威司达柴油发动机有限公司国Ⅴ发动机均在顺利进行各项严格的试验及认证工作。迈斯福3.2三个平台的国Ⅴ发动机在开发初期就对法规和国家政策进行了全面深入的调研，在满足国Ⅴ排放的前提下，结合环保部和地方的一些特殊要求进行了充分的技术储备。公司的销售与客服部部长王东方表示，江淮纳威司达一直在密切关注国家政策和法规的动向，对于拥有先进后处理技术的迈斯福发动机，排放升级政策的大面积铺开将带来巨大的机遇，国Ⅴ产品会根据法规的实施情况适时进行投放。
提高产品技术是实现节能减排的重要途径
发动机小型化，涡轮增压技术是节能减排的关键所在
对于整车企业来说，为了达成这一标准，除了大力发展清洁能源汽车外，对于仍占汽车市场主要份额的传统燃油汽车而言，发动机小型化是降低发动机排量、减少污染物排放的有效战术。发动机小型化目的在于不仅通过减少发动机排气量和气缸数量以减轻发动机的大小和重量，而且能够降低燃料消耗和尾气排放，同时也降低了发动机上使用的各项原材料的成本。对于提高燃油经济性而言，发动机小型化的好处也是不言而喻的。汽车发动机排气量降低至原来的2/3，燃油经济性可改善15%，排气量降低一半时，燃油经济性改善可达25%。
但是，通过减少发动机排量来减轻发动机重量和大小时，发动机功率必然也会有所降低，汽车的动力和性能就会相应减弱。因此，对汽车产业来说，生产高燃油经济性、低排放的小排量达标汽车，最大障碍就是汽车性能的下降。可见，发动机小型化的核心课题之一就是如何在减少排气量的同时增加发动机功率、保持汽车性能。而实现这一目标的重要途径就是在发动机上配套涡轮增压器类似的增压装置。
涡轮增压器是利用发动机排出的废气惯性冲力来启动运行的装置。它利用发动机排出的高温、高压废气，驱动涡轮高速旋转，涡轮带动同轴的压轮旋转从而将新吸入的空气压缩后重新供回气缸。与传统的自然吸气式发动机相比，涡轮增压器可大大提高发动机功率、提高燃烧效率并有效减少尾气中污染物的数量。
目前广泛运用的涡轮增压器为废气涡轮增压器和可变截面涡轮增压器两种。废气涡轮增压器通过在涡端安装废气阀装置，当涡端中的废气量超过限值以上时，废气阀会将一部分废气排出，以防止汽车在高速运转时叶轮发生超负荷旋转。而可变截面涡轮增压器则更好地改善了涡轮迟滞的现象（汽车低速时废气量不足而导致涡轮低速旋转）。它在废气涡轮增压技术的基础上在涡轮增压器上安装了调整废气流量和流速的导流叶片装置。根据装置的结构和形态，可分为VGT、VNT等，虽功能有所差异，但基本原理是相同的。在发动机低速运行时，为保证少量废气就能驱动涡轮旋转，喷嘴环截面面积减小，使涡轮转速上升；反之，在高速运行的发动机上，使喷嘴环截面面积增加，使涡轮速度下降。目前，可变截面涡轮增压技术主要运用于柴油发动机上。
直喷技术走向普及与升级路
缸内直喷技术（GDI）以其诸多优势正受到越来越多人的青睐，业内专家认为，随着行业发展，GDI将逐渐得到普及与升级，并将成为汽油发动机的核心技术，带来发动机的二次革命。
天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室主任尧命发表示，GDI技术从最开始研发到现在已经有几十年的历史了，但就普及应用程度上仍然是新技术，也是发动机技术未来发展的趋势之一。与传统汽油发动机相比，GDI发动机可以使燃油喷射更加精确，以达到更好的经济性、动力性和环保性，在未来国家排放和油耗法规越来越严格的前提下，GDI技术再配合增压技术一定是汽油发动机发展的主流趋势。
清华大学汽车安全与节能国家重点实验室副主任王建昕表示，GDI是当前的主流技术，通过对欧美和日本新开发的机型跟踪研究中能够发现，GDI发动机的占比很大。在国内，国家已支持了三届关于缸内直喷技术的“863”计划，使得缸内直喷发动机的研究更加深入，目前几乎国内所有整车厂都在进行GDI发动机相关技术的研发。
GDI在节油和减排方面良好的表现使许多企业看到了这项技术的市场前景，整车企业也开始更多地采用GDI发动机作为动力。但为了更好地满足法规要求与客户需求，整车与零部件企业纷纷着手将GDI技术进行升级，实现发动机更好的性能。
神龙汽车相关负责人表示，神龙汽车从2012年开始布局相关产品，至今已经相继投产了1.6THP、1.8THP和1.2THP三款缸内直喷汽油发动机，并且逐步对现有直喷汽油机进行技术升级，以满足新的油耗法规。
为了满足国Ⅵ排放标准，德尔福已采用将喷射压力提高到400Bar的方式来完成对GDI技术升级。目前德尔福在华完成了GDI相关产品的生产和技术升级，包括GDI燃油管理系统的高压油泵、喷油器和电脑控制单元三大核心部件。升级到400Bar系统后，市场反应非常好。目前在全球有3家客户确定合作开发400Bar的技术，400Bar直喷系统市场的应用前景向好。
尧命发表示，通过提高缸内压力升级GDI技术的好处非常多。比如缩短喷油时间，改善雾化效果，减少颗粒物排放，燃烧更充分，节油效果更显著等。
但也有专家表示，技术集成难度与上升成本也在一定程度上阻碍了GDI技术的升级。对此，神龙汽车相关技术人员认为缸内直喷往往是与增压技术相匹配才能大幅度提高发动机的各项性能，需要对发动机电子控制的硬件和软件标定，这是非常复杂的工作。而且发动机设计强化后，燃油喷射压力和燃烧压力更高，缸内爆震的风险加大，因此对于发动机的控制标定和有关零部件的精准程度要求非常高，对于缸盖、缸体、活塞等基础零件的强度要求更高；同时增加了高压油泵及其电控装置，不仅整机开发的难度大幅提高，而且成本会有较大上涨。
结语
针对中国日益严重的环境问题，政府相关部门已出台一系列治理措施，首当其冲受到影响的就是汽车行业，每一次机动车排放标准的升级都会引起一些波澜，但这终究是必然趋势。除了政策的推动，影响汽车升级国Ⅴ排放标准更重要的动力还来自产品技术升级，让掌握核心技术的企业可能会更加受益。
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