汽车动力系统现状及发展趋势研究

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目 录
• 汽车动力系统发展面临的挑战 • 乘用车动力系统现状及发展趋势 • 商用车动力系统现状及发展趋势 • 汽车动力系统存在问题及发展建议
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一、汽车动力系统发展面临的挑战
节能要 求 操作轻 便性 汽车动 力系统 驾乘舒 适性 行驶可 靠性 动力性 提升 环保要 求
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节能要求——燃油经济性
Ø石油消费量和进口量逐年递 增，石油对外依赖度不断攀升 Ø2008年石油对外依存度接近 50%，石油供应安全面临严峻 挑战 Ø燃油价格不断提升,燃油税的 实施以及燃料消耗量限值标准 的出台，使得对燃油经济性的 要求也越来越高。

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中国汽车燃料经济性标准制定实施进程
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环保要求——提高排放水平
1989~2008年机动车保有量变化图
Ø城市机动车保有量的迅速增长，使得机动车成为导致许多主要城市颗粒物、 氮氧化物、碳氢化合物等水平居高的主要空气污染源。

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Ø在北京，机动车带来的 颗粒物（PM10)污染占所 有区域性污染源的14％ （超过了来自煤烟的污 染），一氧化碳占76％， 氮氧化物占46％，挥发性 有机化合物（VOC)占46%。

Ø在上海，机动车带来的 颗粒物污染占城市总颗粒 物污染的5％，氮氧化物 占18％，挥发性有机化合 物占16％ 。

2008年全国空气质量图 7
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Euro Ⅱ95 0.15 US 02/04 US 98 (4,0.1) (7,0.15)
PM g/kW ·h
(2,0.1) 0.1
US[g/bhp_h]
Euro Ⅲ 00 China 07 Japan 08 (5,0.1) Euro IV 05 China 10 (3.5,0.02) US 07 0.0 (1.2,0.01) 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0
Ø中国参考欧洲标准，实 施年份差距越来越小，分 别为8年、7年、5年、4年 Ø与日本、美国排放法规 相比，也比较落后。

Ø重型柴油机排放法规实 施进程的加快，给我国的 发动机企业带来严峻挑战
0.05
(1,0.013) Japan 05 Euro V 08 (2,0.027) China 2012 US 10 (0.2,0.01) (2,0.02)
0
NOx g/kW·h
美、欧、日和中国重型发动机的排放法规实施 年限和排放限值
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二、乘用车动力系统现状及发展趋势
乘用车用发动机技术现状
Ø 目前国内大部分企业的汽油机已经升级到国Ⅳ阶段； Ø 已经开发出200多款国Ⅳ轻型汽油机，配装于上千个乘用 车型；其中1/3汽油机为自主品牌，2/3为合资品牌； Ø 自主品牌发动机大多为联合开发，合资品牌为引进产品； Ø 国内先进产品以合资品牌和引进产品为主，其中很大一部 分为随整车一起引进或合资的国外产品，采用国外先进技 术。

Ø 国内自主开发的产品取得了长足的进步，但与国际先进水 平还有一定差距。

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国内汽油机技术水平现状
国Ⅳ轻型汽油机 技术性能指标
排量区间 1L 及以下 1~1.5L 1.5~2.0L 2.0~2.5L 2.5~3L 3L 以上 型式 直列 3 缸 直列 4 缸 直列 4 缸 直列 4 缸 直列 6 缸 直列 6 缸 功率 34~52 39~88 70~147 76~135 110~177 206 扭矩 70~91 78~145 133~320 190~230 235~300 339 升功率 35~52 37~59 35~74 34~56 41~59 59 升扭矩 74~91 77~97 81~161 81~96 82~100 98 款数 13 61 94 23 7 1 采用技术 4 气门、 DOCH、 CVVT、 CBR、 FSI、 增压
国Ⅳ轻型汽油机 技术性能指标评 价
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p采用升功率和升扭矩两个指标评价汽油机技术水平现状； p1.8L，2.0L的发动机由于部分采用增压技术，缸内直喷技 术，使其技术性能更加优越。

p平均升功率和升扭矩为52.76kW/L和98.42Nm/L。

p《汽车技术进步和技术改造项目及产品目录》中规定： Ø 自然吸气1.5L以下汽油发动机：升功率≥55kW/L； Ø 非直喷增压汽油发动机：升功率＞70kW/L，升扭矩＞ 140Nm/L； Ø 缸内直喷汽油发动机：
Ø 升功率，非增压＞60kW/L；增压75kW/L； Ø 升扭矩，非增压＞100Nm/L；增压＞160Nm/L； 11
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国内汽油机技术水平与国外差距
kW/L 60 汽油机升功率落后日本十年多 55 50 45 4年 40 35 30 1990 1992 日本 1994 1996 美国 1998 2000 欧洲 2002 2004 世界 2006 2008 中国 2010 汽油机升功率落后欧洲和世界平 均水平4年 >10年 中国 日本
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乘用车用发动机技术发展趋势
不断满足愈加严格的节能环保要求 Ø 双顶置凸轮轴和多气门技术 Ø 轻量化、集成化技术 Ø 涡轮增压技术 Ø 可变气门正时技术 Ø 汽油缸内直喷技术 Ø 可控燃烧速率系统 Ø 可变进气系统
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主要技术发展预测
8% 7% 6% 5% 4% 3% 2% 1% 0% 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 涡轮增压器 汽油直喷 2012 VVT 2013 2014
由于小型化趋势，汽油涡轮增 压技术将会得到有效发展
可变气门机构(VVT)技术 将会广泛采用
60% 50% 40% 30% 20%
由于国内燃料品质较低，汽油直喷技
10%
术发展空间受限。

0%
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乘用车用变速器市场现状及发展趋势
(k uni ts ) 1 0 ,0 0 0 9 ,0 0 0 8 ,0 0 0
F W D V e h ic le s
DCT MT CVT
(k units) 1 0 ,0 0 0 9 ,0 0 0 8 ,0 0 0
R W D V e h ic le s
AM T MT 7AT 6AT 5AT DCT
Annual Volume
6 ,0 0 0 5 ,0 0 0 4 ,0 0 0 3 ,0 0 0 2 ,0 0 0 1 ,0 0 0 0
6 AT 5 AT
Annual Volume
7 ,0 0 0
7 ,0 0 0 6 ,0 0 0 5 ,0 0 0 4 ,0 0 0 3 ,0 0 0 2 ,0 0 0 1 ,0 0 0 0
4AT 3 AT
'0 0 '0 1 '0 2 '0 3 '0 4 '0 5 '0 6 '0 7 '0 8 '0 9 '1 0 '1 1 '1 2
4AT 3 AT
'0 0 '0 1 '0 2 '0 3 '0 4 '0 5 '0 6 '0 7 '0 8 '0 9 '1 0 '1 1 '1 2
年份 AT 比例
1958 年 76.8%
1960 年 71.4%
1977 年 95.2%
1998 年 91.6%
Ø 美国石油价格低廉 Ø 乘用车油耗限值(25.5哩/加仑=9.5L/100km)近30年没有提高
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(K units)
2000 0000 20,000 1000 5000 15,000 1000 0000 10,000 5000 000 5,000 0 0
MT
’99 ’00 ’01 ’02 ’03 ’04 ’05 ’06 ’07 ’08 ’09 ’10 '9 '0 '0 '0 '0 '0 '0 '0 '0 '0 '0 '1 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0
(K units) 10,000 10000000 9,000 9000000
FWD Vehicles FW D
(K units) 10,000 10000000 9,000 9000000
RW D Vehicles
Annual Volume
Annual Volume
8,000 8000000 7,000 7000000 6,000 6000000 5,000 5000000 4,000 4000000 3,000 3000000 2,000 2000000 1,000 1000000 00
8,000 8000000 7,000 7000000 6,000 6000000
5000000 5,000
4,000 4000000 3,000 3000000 2,000 2000000 1,000 1000000 00
AMT
DCT
DCT 3AT 5AT 4AT AMT CVT 6+ AT
4AT 3AT 5AT
MT 6+ AT
'99 ’99
'00 ’00
'01 ’01
'02 ’02
'03 ’03
'04 ’04
'05 ’05
'06 ’06
'07 ’07
'08 ’08
'09 ’09
'10 ’10
'99 ’99
'00 ’00
'01 ’01
'02 ’02
'03 ’03
'04 ’04
'05 ’05
'06 ’06
'07 ’07
'08 ’08
'09 ’09
'10 ’10
欧洲原本是手动变速器市场占绝对主导地位，但有关机构预测： 2013年MT将占52%，手自一体变速器将占10%，CVT将占2%，DCT将 占16%，配备AT将占20%。

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(K units) 10000000 10,000 9,000 9000000
FWD Vehicles
AMT MT CVT 5AT 4AT 6+ AT
(K units) 10,000 10000000 9,000 9000000 8,000 8000000
RWD Vehicles
8000000 8,000
Annual Volume
7,000 7000000 6,000 6000000 5,000 5000000 4,000 4000000 3,000 3000000 2,000 2000000 1,000 1000000
Annual Volume
7,000 7000000 6,000 6000000 5,000 5000000 4,000 4000000
3000000 3,000 2000000 2,000 1000000 1,000
00 ’99 '99
3AT MT 5AT 4AT
’00 '00 ’01 '01 ’02 '02 ’03 '03 ’04 '04
AMT
6+ AT
3AT 00 ’99 ’00 ’01 '99 '00 '01
’02 '02
’03 '03
’04 '04
’05 '05
’06 '06
’07 '07
’08 '08
’09 '09
’10 '10
’05 ’06 ’07 ’08 ’09 ’10 '05 '06 '07 '08 '09 '10
Ø 日本企业如爱信、捷特可掌握着先进的AT、CVT研发、制 造技术，在日系车型上得到广泛应用； Ø 2009年日本自动变速器所占比例超过80%
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世界乘用车装备自动变速器挡位数迅速增加
（据中译本Auto Katalog 世界名车录统计） 年份 2006年 2008年 3AT 4AT 5AT 6AT 7AT 8AT CVT 5.16%
1.79% 60.12% 28.99% 6.75% 0.19%
16.67% 17.10% 19.48% 3.74% 0.12% 4.02%
2009年 0.26% 15.90% 15.05% 21.85% 4.7% 0.07% 5.45% Ø Ø Ø Ø Ø Ø 6AT明显增长，2008~2009年超过4/5AT； 5AT比6AT结构还复杂，使5AT装车比例迅速下降； 3AT寥寥无几，只用于小排量A00级车； 8AT为数较少，用于FR型前纵置后驱动车辆； 7AT开始出现 CVT属成熟技术，但增长甚微。

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n 全球范围自动变速器市场情况
Ø 全球2010年自动挡比例将达到55% Ø 北美市场已超过90%，2010年将达到94% Ø 2010年南美与加拿大市场将超过90% Ø 日本自动变速器比例超过80% Ø 欧洲市场目前水平是48%
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乘用车用变速器市场现状及发展趋势
乘用车用变速器市场情况
2005-2009年10月中国乘用车变速器市场发展情况
2009年狭义乘用车销量有望超过800万辆，自动挡乘用车有望超 过300万辆，自动挡比例保持在38%左右的水平，低于世界平均 水平。

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32.6%
38.1%
39.5%
38.4%37.3%44.9%51.1%53.2%44.5%37.6%1.2%
4.0%
4.8%
18.5%
25.2%
57.8%44.5%50.2%61.3%74.2%
0.00%
10.00%20.00%30.00%40.00%50.00%60.00%70.00%80.00%2005年
2006年
2007年
2008年
2009年
比例轿车
MPV
SUV 两驱
SUV 四驱
2005-2009年四类乘用车装配自动变速器比例情况
Ø轿车自动变速器装配比例在38%左右；SUV 两驱和四驱迅速增长，SUV 四驱自动变速器比例接近75%！MPV 自动变速器比例逐年下降，接近轿车水平。

自动挡乘用车生产量及自动变速器进口对比情况
Ø国内自动变速器市
场需求规模逐步稳定
增长，2007和2008年
超过180万台；
Ø80%以上来自进口
Ø自动变速器进口金
额2008年超过25亿美
元，2000年至今自动
变速器进口金额超过
120亿美元！足够支付
建10个自动变速器研
发中心/制造厂。

手动变速器变化趋势
自动变速器变化趋势
Ø手动变速器：5MT占据绝对份额，4MT份额有所减少，5/6MT有所上升；
Ø自动变速器：以AT为主，2007年为75%，2008年为78%；6AT上升明显（7%-12%），CVT增长最快（2%-7%），2009年出现8AT。

乘用车变速器行业发展趋势
Ø中国乘用车自动变速器市场空间巨大
Ø随着自动变速器的不断国产化，自动变速器进口比例将不断下降
Ø手动、自动变速器多挡化发展趋势十分明显Ø国外公司DCT产品开发及投产迅速，未来几年也将成为国内自动变速器重点发展方向
重型柴油机技术现状
Ø成功开发出国Ⅲ产品，并大量投放市场，其中主要采用高压共轨技术、单体泵技术、泵喷嘴技术以及直列泵+EGR技术；
Ø开发出国Ⅳ产品，主要采用高压共轨/单体泵+SCR技术，少数企业采用EGR+DOC+POC技术和EGR+DPF技术，仅有玉柴和东风康明斯等少数企业的产品少量投放市场；
Ø全部国Ⅲ和国Ⅳ机型采用涡轮增压技术；
Ø通过国Ⅲ环保核准的重型机有2100款，而通过国Ⅳ环保核准的重型机仅120款。

国Ⅳ标准柴油机技术参数
企业名称
发动机参数
型号排量，L 最大扭矩，N ·m
额定功率，
kW 升功率，Kw/L
潍柴控股集团WP1211.6211033829.1 WP109.73146027628.4 WP6 6.2380017628.3 东风朝柴NGD3.0 3.15313101.532.2 道依茨一汽大柴BF6M10137.151********.8 BF4M2012 4.7670014029.4 TCD20137.141200235
32.9
东风轻型发动机公司
ZD30332012040.0 广西玉柴机器集团
YC6L280-408.42170020624.5 YC6K 132********.3 YC6J
6.4991017026.2 中国重型汽车集
团
D10
9.73156027628.4 上海日野股份公
司
P11-325～380E4
10.52150028026.6 南京依维柯集团
F1C
3
315
107
35.7
国Ⅳ标准柴油机技术参数（续）
Ø国Ⅳ重型柴油机（配套于3.5t 以上商用车）排量覆盖2.45~13L ，扭矩覆盖360~2250Nm ，功率覆盖115~425kW 。

企业名称发动机参数型号排量，L 最大扭矩，
N ·m
额定功率，
kW
升功率，Kw/L
西安康明斯股份公司
ISM 11208031828.9 北京康明斯股份公司
ISF 2.836011541.1 3.860014538.2 东风康明斯股份公司
ISZ 132********.7 ISDe 6.775018627.8 上柴柴油机股份公司
SC9DF 9150026529.4 内蒙古欧意德发动机公司
OED6V83Q 2.9455018462.6 OED494Q 2.7840012043.2 OED492Q
2.45
360
115
46.9
国Ⅲ标准柴油机技术性能
国Ⅳ标准柴油机技术性能
Ø从国Ⅲ和国Ⅳ标准重型柴油机升功率来看，国Ⅳ标准重型车的平均升功率为26.7kW/L，而国Ⅲ标准机型的平均升功率为24.85 kW/L，增长7%，技术水平有一定提高，但与《汽车技术进步和技术改造项目及产品目录》中提出的3L以上柴油机升功率≥35kW/L，3L以下柴油机升功率≥45kW/L，平均水平还相差许多。

轻型柴油机发展现状
Ø主要面对中低端客户，价位较低，企业研发投入不足
Ø结构设计普遍落后，制造工艺水平不高，技术水平差
Ø自主开发、设计的能力比较薄弱
Ø技术创新能力不高，对高新技术掌握不够
Ø引进技术或联合委托开发可以提高企业自主创新能力，提升产品技术水平，但要支付高额的引进费和开发费
Ø已经开发出多款国Ⅲ产品，并大量投放市场
Ø北汽福田康明斯和江铃已经开发出国Ⅳ产品
企业名称机型
技术路线
山东莱动4L22F 电控VE 泵＋EGR 江苏四达4D25电控VE 泵＋EGR 安徽全柴
4D22E
电控高压共轨4D18E 电控高压共轨常柴
4D28TC
电控分配泵＋EGR 4B28TC
电控高压共轨昆明云内YN33电控高压共轨扬柴YZ4DB 电控直列泵+EGR 浙江新柴
XC4N20Q3U 电控组合泵XC4D25Q3U 电控组合泵
江西江铃
JX493ZQ5A
电控高压共轨
DURATORQ4D24
国Ⅲ标准轻型柴油机技术方案
Ø国Ⅲ轻型柴油机技术方案主要有电控VE 泵/分配泵/直列泵＋EGR 技术，以及电控组合泵或高压共轨技术；Ø国Ⅲ产品喷射系统主要采用博世、电装、德尔福生产的高压共轨系统或单体泵系统，辽宁新风生产的高压共轨系统，成都威特、亚新科生产的单体泵系统，南京威孚金宁生产的VE 型分配泵系统。

Ø全部采用增压中冷技术。

Ø国Ⅲ标准轻型柴油机平均升功率和升扭矩为26.26kW/L 和76.74Nm/L ，总体水平较低；
Ø部分引进技术产品技术水平较高，升功率已经超过40kW/L ，升扭矩已经超过120Nm/L ，达到技改目录要求。

国Ⅲ标准轻型柴油机技术性能评
价
轻型柴油机发展趋势
Ø大功率化——扩大缸径、增加排量或者采用增压技术Ø转速下降——降低噪声、排放、提高可靠性、延长使用寿命
Ø增压技术普遍应用——提高功率，改善燃油经济性，降排降噪
Ø多气门技术——提高燃烧质量、降低排放，改善燃油经济性
Ø电控燃油喷射系统以及电控技术的大规模应用
商用车用变速器发展趋势
Ø大功率、大扭矩、低转速
Ø系列化、多档位、组合化
Ø大传动比、小档间级差化
Ø小型化、轻量化（同等扭矩）
Ø操纵轻便化、换档自动化、智能化、整车电子集成控制一体化
Ø绿色环保化、安全化
Ø功率分流化（双中间轴变速器）
Ø专用化、个性化
存在问题
Ø关键技术及零部件大多为外方掌握
Ø外资独资、控股趋势明显
Ø自主企业开发能力薄弱，技术升级多依赖外方
Ø自主企业产品利润率低，研发费用投入不足
Ø先进产品国外品牌占绝对优势，自主品牌比重过低Ø中方企业很难打入跨国公司OEM配套体系
Ø中国整——零关系也亟待改善
发展建议
Ø组织产学研联盟，共同攻关高新技术产品
Ø政府主管部门进一步落实自主开发的鼓励政策Ø加强人才资源建设与培养
Ø鼓励兼并重组，增强企业核心竞争力
Ø鼓励自主品牌产品出口。