在排放法規(guī)的推動作用下，這對汽車發(fā)動機提出了更高的要求。發(fā)動機管理系統(tǒng)(EMS)在其電子控制單元(ECU)中的半導體器件、在傳感器檢測精度及控制執(zhí)行器方面也不斷推陳出新，以適應新的發(fā)展趨勢。本報特推出EMS專輯，介紹發(fā)動機管理市場狀況，發(fā)動機電子控制單元及傳感器技術與發(fā)展趨勢，以饗讀者。
盡管宏觀經濟調控對今年汽車工業(yè)走勢產生了一定影響，但中國汽車工業(yè)前進的步伐已無法阻擋，車輪“滾滾”的時代已經來臨。根據國家信息中心預測，到2005年中國汽車總需求將達590萬輛，到2010年，中國汽車的總需求量將達到870萬輛。作為汽車的“心臟”———發(fā)動機，隨著中國新環(huán)保政策的出臺，發(fā)動機電噴技術的推廣和競爭正呈現(xiàn)不斷擴大和加劇的態(tài)勢，幾大巨頭也紛紛上緊發(fā)條。
據悉，德爾福中國科技研發(fā)中心奠基儀式于7月19日舉行，該中心是德爾福集團在中國的技術中心，將為全球客戶研發(fā)零部件，同時為中國本地及外資汽車制造商提供應用系統(tǒng)工程支持。一期工程預計將于2005年7月完成并開始運轉。
而日前成立的博世汽車柴油系統(tǒng)股份有限公司是德國博世集團在中國重要的先進柴油系統(tǒng)制造及研發(fā)基地。同時，博世汽車柴油系統(tǒng)股份有限公司還決定投資5000萬歐元建立研發(fā)中心。而在此前不久，西門子威迪歐汽車技術集團宣布，將投資近一千萬歐元在長春生產新一代DEKA V Ⅱ汽油噴嘴，滿足其在亞洲地區(qū)客戶的需求。預計于2006年1月開始批量生產。去年剛在歐洲和北美市場上推出的DEKA V Ⅱ汽油噴嘴明年即在中國量產也表明，中國市場蘊含的潛力，讓新技術的應用也逐漸與世界先進水平接軌。
市場各有側重 柴油與汽油并進
縱觀跨國零部件巨頭紛紛擴大產能、追加投資的作為，在中國市場上的布局其實也是在全球版圖的又一次擴張之勢。而他們在中國市場的耕耘已經收獲了秋天的果實。
德爾福大中國區(qū)發(fā)動機管理系統(tǒng)經理李南海先生介紹，北京德爾福萬源發(fā)動機管理系統(tǒng)公司主要做開發(fā)與生產，整個電噴系統(tǒng)除ECU在蘇州生產外，傳感器、執(zhí)行器在北京生產。ECU芯片用摩托羅拉(現(xiàn)為飛思卡爾半導體)、英飛凌等，德爾福做系統(tǒng)開發(fā)。針對中國客戶需求的多樣化，德爾福可根據客戶的不同需求做一些新的集成或適應性設計。目前德爾福的汽油發(fā)動機在國內市場占有率29%。其中在微型車、面包車市場占53%，在SUV市場中占有60%以上的份額，在轎車方面的占有率約為10%。李南海提到，因為國內大部分轎車廠是合資廠，大都從合資方直接引進或由其在國內的合資企業(yè)提供發(fā)動機電噴系統(tǒng)。國內自主品牌的轎車技術開發(fā)能力弱，大部分是面包車、廂型車，但慢慢向轎車市場拓展。德爾福除為大部分國內汽車品牌提供針對性的產品與服務外，在轎車市場主要面向通用、歐寶、現(xiàn)代等。
西門子威迪歐上海有限公司沈健先生提到，發(fā)動機與其相關部件主要在長春西門子威迪歐汽車電子長春有限公司生產，如汽車發(fā)動機管理控制單元、傳感器、油路總成等等，目前以汽油發(fā)動機為主。但西門子威迪歐柴油發(fā)動機技術在世界很強，計劃也將在中國開展此項業(yè)務，并將先進的共軛系統(tǒng)技術引進到中國市場，以在中國柴油發(fā)動機市場占據主動。
聯(lián)合汽車電子有限公司(UAES)作為博世汽油系統(tǒng)在國內唯一的合資單位，最早進入中國市場，生產適合中國汽車工業(yè)發(fā)展需要的、并有批量產品出口的汽油噴射系統(tǒng)及其零部件。目前UAES的產品已向上海大眾、上海通用、一汽大眾、神龍富康等國內主要轎車車型供貨。在保證轎車主流車型市場份額的同時，也全面進軍家轎和微型車市場，已占據國內市場的半壁江山。而新近成立的博世汽車柴油系統(tǒng)股份有限公司注冊資本2億歐元，是博世柴油系統(tǒng)在德國以外最大的投資項目，專門生產環(huán)保、節(jié)能的達到歐Ⅲ號標準及歐Ⅳ標準的高壓柴油噴射系統(tǒng)。博世在汽油發(fā)動機不逞人讓之外，在柴油機領域也是雄心勃勃。
李南海先生介紹，汽油機電子控制的核心問題是燃油定量和點火正時。柴油機電子控制的核心問題是燃油定量和噴油正時。這兩者都由噴射設備根據轉速、負荷和冷卻液溫度等信息控制。歐洲柴油使用比率比較高，大約是40%，汽油是60%。因為柴油比較便宜，它的污染少，耗油性低。國內的柴油品質還沒達到普及化的階段，控制精度也有差別。柴油在共軌技術出來后，其控制精度才能與汽油機電噴相比擬而真正進入普及階段。
新排放標準 帶動新一輪征戰(zhàn)
發(fā)動機ECU核心芯片包括MCU、驅動電路、電源電路、功率器件等。在這塊舞臺上，飛思卡爾(原摩托羅拉半導體部)、英飛凌、ST、瑞薩、TI等半導體廠商在其中是各成其就，占據了絕大部分市場份額，汽車電子成為半導體廠商新的掘金寶地。
根據中國政府新頒布的法規(guī)，北京將從明年起實施相當于歐Ⅲ的排放標準，全國自2008年起也將全面實行相當于歐Ⅲ的排放標準。這對發(fā)動機技術提出了新的要求，各廠商也是積極備戰(zhàn)，開始新一輪的搶跑。
李南海先生介紹，滿足歐Ⅱ、歐Ⅲ標準的發(fā)動機在應用的傳感器、執(zhí)行器差不多，但有幾個零件上要求精度更高，如氧氣傳感器、噴油嘴等。歐Ⅲ標準要求噴油嘴噴出來的油霧顆粒更小，此外還有ECU上軟件邏輯的不同。而比歐Ⅲ排放標準要求更高的歐Ⅳ、歐Ⅴ標準則涉及ECU軟件結構的變革。他介紹道，達到歐Ⅳ、歐Ⅴ標準的發(fā)動機ECU的控制邏輯是扭矩控制，ECU根據油門踏板位置傳感器信號計算駕駛者想要以什么速度駕駛這個車，判斷發(fā)動機應該提供多大的扭矩，ECU反算出來這個扭矩需要給發(fā)動機多少油及空氣來實現(xiàn)更精確的控制。而歐Ⅱ、歐Ⅲ標準則是根據駕駛者開了油門，空氣進來多少，由電腦算出來給多少油。一個是根據實際需要的扭矩提供油量，一個是根據空氣進來的量提供油量，一個是主動式的，一個是被動式的。
因為環(huán)保、油耗法規(guī)的要求將使發(fā)動機會越來越復雜，如缸內直噴技術就應時而生。李南海先生介紹，如歐美缸內直噴已在批量投產。還有目前流行的可變氣門正時控制及渦輪增壓技術。渦輪增壓用來提高進氣量，按理論空燃比計算，壓縮空氣的實際進氣量會多一些，相對就可給多一點的油，發(fā)動機性能就會相對增加。目前還有可變氣缸技術，發(fā)動機ECU根據運轉速度有幾缸不工作，不工作一般是不給油，不給火。但發(fā)動機還是會壓縮，壓縮時要耗功，所以壓縮時把氣門打開，就不會有壓縮的反作用力出來，這可以降低功耗，更加節(jié)能。
針對新的排放法規(guī)，李南海先生提到，法規(guī)越嚴格，需要ECU有更多的處理量，主要是軟件的邏輯開發(fā)。這也要求ECU計算速度快、存儲量大。目前軟件已做成模組化的方式，針對新的系統(tǒng)，一個模組一個模組開發(fā)架構，系統(tǒng)需要什么功能，就可調用相應的模塊，減少了開發(fā)周期。德爾福正在設計新的控制可變氣缸的控制邏輯，可變氣門正時邏輯單元來控制這些機構。并在研究控制可變氣缸的氣門機構，讓它在某些情況下完全打開，不用耗功。目前德爾福北京研發(fā)人員為86人，預計到2008年增加到350人。
今后發(fā)動機功能的復雜性以及與外界數(shù)據通信要求，不僅要求ECU要有更快的處理速度，還可靈活集成相關控制功能。BOSCH的ME7發(fā)動機管理系統(tǒng)可根據客戶要求集成渦輪增壓控制、可變進氣歧管控制等功能。
李南海先生還提到，混合動力雖然油耗低，但其成本太高，所以大部分還是在研發(fā)階段。目前真正買到混合動力車只有日本買得到，但也是小規(guī)模生產混合動力車。它的真正普及還需一段時日。
中國發(fā)動機產業(yè)化 尚待時日
縱觀國內外發(fā)動機控制系統(tǒng)的領導廠商，不外乎德爾福、博世、西門子威迪歐、偉世通等幾家，中國市場也幾乎被這些廠商的合資企業(yè)所壟斷，在這種情況下，能否上演“絕地反攻”，成就中國自己的發(fā)動機產業(yè)？
清華大學汽車工程系教授袁大宏認為，使用國內自主開發(fā)的電控燃油噴射系統(tǒng)，不僅可以降低成本，還會得到良好的售后服務。目前國內自主開發(fā)能夠滿足相當于歐Ⅱ排放標準的電控燃油噴射系統(tǒng)，在技術上已不存在問題。電控發(fā)動機的開發(fā)和電控燃油噴射系統(tǒng)的開發(fā)是同步進行的，開發(fā)自主品牌的電控發(fā)動機，需要掌握電控燃油噴射技術。他表示，電控燃油噴射系統(tǒng)在國內實現(xiàn)產業(yè)化是遲早的事，誰動手的早，誰走在前頭，誰就會在未來的市場競爭中占據有利位置。
李南海先生提到，實際上，國內廠商大都是“復制”現(xiàn)有的發(fā)動機，投入研發(fā)的較少。他還提到，我國臺灣以前也是由國外廠商提供發(fā)動機技術，而后在臺灣生產?，F(xiàn)在臺灣也開始研制發(fā)動機，投資自主設計和制造新的引擎，投資的規(guī)模相當于7.5億元。如果中國內地投入足夠的資金及研發(fā)支持，加上政府和相關整車廠的支持，有可能發(fā)展自己的發(fā)動機產業(yè)。
但無庸諱言，在國際市場上獨領風騷的發(fā)動機廠商也是經過巨額的研發(fā)投入、持續(xù)的技術創(chuàng)新，才在汽車中最為復雜的發(fā)動機領域奠定了實力。須知，德爾福每年的研發(fā)投入在十幾億美元。即便是在國內的合資企業(yè)，掌握核心技術的也微乎其微。即便在技術上取得了一定的突破，但如何轉化為生產力，能否被市場接受，這其實是更加現(xiàn)實和更為迫切的難題。發(fā)動機質量、控制精度要求很嚴格，控制領域需要專門的Know How和大量的現(xiàn)場試驗，不是設計出來就能被市場接受的，至少要經過三年的各種苛刻條件的考驗。發(fā)展我國自己的發(fā)動機產業(yè)，這不僅需要有大量的資金投入、政府的支持，并且還需要汽車產業(yè)鏈相關環(huán)節(jié)的配合。在這方面，需要有雄心、有想法、耐得住風險、守得住寂寞的企業(yè)。
可喜的是，國內已有兩三家企業(yè)在找國外的發(fā)動機設計公司設計開發(fā)新的發(fā)動機，讓我們期待國內的發(fā)動機產業(yè)能夠早日馬力強勁地發(fā)動起來。
