4.1 汽车动力系统

4.1.1 发动机

内燃机已有长达上百年的历史，近年来，随着欧美国家排放标准不断升级，内燃机新技术得以普及。涡轮增压、可变气门、缸内直喷、阿特金森（米勒）循环及EGR技术是当前主流汽车企业广泛采用的发动机节能减排的新技术。

尤其需要关注的是，日本几大汽车企业虽然在新能源汽车领域加快布局，但在内燃机技术领域，仍然保持了不被目标市场国政策左右的独立技术判断。20世纪80年代至今，以日本企业为代表的发动机热效率逐年提升，本田、丰田、马自达先后推出热效率接近甚至超过40%的内燃机，将燃油汽车动力系统节能减排做到了极致，特别是高效率内燃机与日本企业先进的混合动力技术结合，使日本企业混合动力汽车代差优势得到进一步巩固和扩大（图4-1）。

随着未来发动机热效率的进一步提升，从全生命周期能源经济性和其对环境的危害来看，燃油汽车完全退出历史舞台为时尚早，各种能源动力系统的竞争才刚刚开始。

1．阿特金森（米勒）循环发动机技术

阿特金森发动机一般指活塞压缩行程小于活塞膨胀行程的发动机。近年来，VVT（可变气门正时）技术的发展，推动了阿特金森发动机的普及。特别是在油电混合动力汽车上，采用阿特金森发动机能够较大幅度地降低油耗（图4-2）。

普通发动机的热效率约为30%，而配备了VVT的发动机的热效率约为32%；在此基础上，利用“缸内直喷+分层燃烧”技术，能把发动机热效率提高至34%；丰田的普锐斯油电混合动力汽车利用阿特金森循环的热效率最高可达38%。

本田雅阁混动版也将搭载2.0T的阿特金森发动机。大众即将推出的1.5T EA211发动机也通过可变气门正时功能中的进气阀早关（Early Intake Valve Closure, EIVC）实现米勒循环，使得系统具有更大的膨胀比，从而降低工作温度，减少氮氧化物排放，其等效压缩比可达12.5∶1，百公里油耗比目前的1.4T EA211还要低1L。

我国长安汽车2009年即已宣称研发成功阿特金森发动机，计划用于油电混合动力汽车，但至今尚未推出产品，未来是否会用于长安与吉利-科力远共同打造的CHS混合动力平台，值得期待。

2．马自达创驰蓝天技术

创驰蓝天是马自达脱离福特后独自研发的涵盖发动机、变速箱、底盘、车身的系列技术创新的总称，其燃油经济性能提升15%～20%，并吸引丰田用混合动力和燃料电池技术与之交换。

创驰蓝天技术的核心在于SKYACTIV发动机，其压缩比达13∶1，为避免爆震，采用了4-2-1排气，提高了残留高温气体排出效率，降低了废气回流的影响（图4-3）。

第二代创驰蓝天更是计划采用均质压燃（HCCI）技术，在高转速区间使用压燃点火，压缩比高达18∶1，热效率有望向50%迈进。

SKYACTIV发动机同样采用了米勒循环，通过延迟吸气阀门的关闭时间，使压缩从压缩行程的中途开始，从而提升压缩比。另外，通过减少燃烧室容积来提高膨胀比，从而实现了在抑制压缩比的同时提高膨胀比（压缩比＜膨胀比）。

3．丰田Dynamic Force发动机

Dynamic Force发动机是丰田发动机技术的集大成者，通过高压缩比（传统燃油版本为13∶1，混动版本为14∶1），加大进排气门夹角（从31°增大到41°）增强气流，更加精准的缸内直喷加歧管喷射混喷技术（D-4S）来实现高速燃烧（同时可有效抑制高压缩比带来的爆震），并且首次采用活塞裙激光工艺涂层技术降低摩擦损耗。

丰田发动机技术演进如图4-4所示，降低摩擦损耗、阿特金森循环爆震削减、低温燃烧和快速燃烧是热效率不断提高的主要推动力。其中，发动机热效率从34%逐渐提升到38.5%，主要依靠冷却废气再循环技术，而最终将发动机热效率推至40%以上的秘密则是快速燃烧技术。

如图4-5所示，最新款发动机强化了滚流，滚流在压缩后期会形成湍流，湍流能大大加快火焰燃烧速度，提高燃料效率。

4．发动机领域投资全景导航

1）竞争格局

目前，我国自主品牌汽车企业大部分配备合资企业发动机（如三菱）。近年来，通过技术集成与联合研发，吉利、奇瑞等企业已开展发动机的自主研制，但由于我国发动机技术起步较晚，在关键技术领域仍然缺乏自主知识产权，合资企业配件占比较高。

吉利JLE-4G18TD系列发动机采用了缸内直喷技术，同时搭载DVVT、双平衡轴、双质量飞轮、可变进气歧管、正时链条、中空充钠气门等先进技术。该引擎为吉利自主研发的成果，充分借助了沃尔沃的专家资源，与沃尔沃共用供应商占比50%。近期，吉利与沃尔沃又合作研发了1.5TD发动机（图4-6），该发动机采用三缸布局，基于Drive-E2.0T四缸发动机开发，最大功率为132kW，峰值扭矩为265Nm，未来将供应吉利集团旗下吉利、沃尔沃、领克三大品牌多款车型，预计将采用“1.5TD+7DCTH”打造插电式混动动力系统平台。ACTECO由奇瑞与奥地利AVL公司合作研发，是我国首个完全具有自主知识产权的、规模化运营的、国际化的轿车发动机品牌。GW4C20发动机是长城自主研发的一款增压缸内直喷汽油机。这款发动机采用了缸内直喷、废气涡轮增压、进排气双VVT、静音链正时系统、双平衡轴、充钠空心气门、高性能活塞连杆轻量化计划等先进技术。BYD 476ZQA发动机是比亚迪除电控技能外的又一力作，缸体和缸盖全部采用铝合金材质，涡轮增压器则由博格华纳生产，采用了可变气门正时技术和缸内直喷技术，可提供113kW的最大功率和240Nm的最大扭矩。

国内从事发动机研发和生产的零部件企业有航天三菱、环新集团、朝柴动力、超力集团、贝斯特、亚新科天纬油泵油嘴、南岳电控、成都正恒动力、江滨活塞、华源莱动等。汽车发动机行业上市公司比较见表4-1。

2）行业壁垒

发动机行业主要壁垒在于技术，特别是燃烧机理与材料等基础科学领域的技术。

3）投资风险

主要风险包括在严格的油耗限值标准下降后产能加速出清，以及日本先进内燃机技术代差级领先导致国产内燃机技术差距扩大、市场崛起受限。

4）最有价值的投资领域

我国汽车零部件企业如能在涡轮增压、可变气门、缸内直喷等技术领域取得突破，则进口替代的市场空间相当广阔，目前上市公司贝斯特在涡轮增压部件制造领域有所布局。近年来，新能源汽车技术逐渐兴起，发动机作为部分新能源汽车中的一部分，其发展形态和趋势出现了新的变化，如启停系统、阿特金森发动机等新兴技术产品值得长期关注。