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费尼亚德尔福:提升燃油效率并深耕可替代燃料领域 奔赴零碳

  • 作者: NE时代
  • 2023-12-12 05:54
  • 417

不管是上海车展还是慕尼黑车展,虽然新能源汽车占据了绝对的焦点位置,但内燃机依旧是当下最为重要的动力来源。根据TrendForce数据统计,2022年全球汽车销量为8,105万辆,其中电动汽车销量为789万辆,插混及传统燃油销量为7,316万辆,目前超过90%的汽车市场依然需要搭载内燃机。

根据各国制定的碳中和目标来看,大致在2050年左右实现净零排放的目标,但一些城市可能会将该时间节点提前。比如欧盟就正在推动包括巴黎、马德里和阿姆斯特丹在内的100个城市在2030年实现净零排放,显然要比其他地区的时间节点提前很多。在这种情况下,对于汽车行业而言,由于车辆使用的广泛性,尤其是对于商用车而言,内燃机依然不可替代,因此短期内单纯的依靠电动化便无法满足目标。换言之,在此次零碳目标达成的过程中,基于内燃机的零碳技术依然是技术的重点之一。

2023年11月16日,NE时代走进费尼亚德尔福,有幸与费尼亚德尔福一同交流基于内燃机及可替代燃料的零碳技术路径。

 从左到右依次为:费尼亚德尔福中国区销售市场总监花涛、中国区总经理杨宏勇、中国区工程总监周林

费尼亚德尔福(PHINIA)前身为德尔福科技,博格华纳收购德尔福科技后于今年2月宣布正式将其燃油系统和售后市场业务拆分,即为PHINIA。PHINIA前三个字母PHI取自德尔福(Delphi)后三个字母,意味着德尔福技术的传承。NIA则代表着光明的未来。PHINIA于今年7月正式美国纽交所上市,近期公布其中文名称为费尼亚德尔福。

短期通过提升效率降低排放

早在2019年的时候,德尔福曾经开发出一台最大热效率为43%的发动机G3X,并且通过研究,基于G3X热效率可提升至48%的热效率水平。这台发动机的验证是在美国国家能源部的Argonne国家实验室完成的,本项目也得到了美国能源部的赞助。其中使用的关键技术叫

GDCI,即汽油直喷压燃点火。虽然该压燃点火技术最终未得到量产应用,但德尔福发动机高效率技术的追求一直延续到了费尼亚德尔福。

在提升发动机效率的技术中,高压直喷是绕不开的一项关键。其中比亚迪枭龙1.5T、吉利DHE15、长安蓝鲸1.5T、广汽2.0ATK等国内一众以高数值热效率出众的发动机都提及了采用350bar高压直喷技术。

费尼亚德尔福告诉NE时代,燃油喷射的压力越高,燃油的雾化效果就越好,燃烧也就越充分,运行效率也就越高,进而减少排放。并且不仅是针对油耗的降低,也可以有效降低颗粒物排放。 以采用350bar技术的通用第八代Ecotec发动机为例,气体排放降低了50%,颗粒物排放降低了30%,减排效果十分显著,是其国六B达标的重要技术之一。目前下一阶段排放标准虽未正式实施,但从有限信息来看,新标准中颗粒物排放限值也会继续加严。

作为业内主要燃油系统的供应商之一,费尼亚德尔福具有多年的产品开发应用经验。 为应对即将到来的更加严苛的排放标准,费尼亚德尔福推出了500bar的燃油喷射系统产品。

费尼亚德尔福透露,目前500bar产品生产设备正在陆续就位,将于明年初投产,首家客户为国内知名的自主品牌。除满足排放法规外,500bar产品能够有效降低颗粒物排放,也为排气系统中颗粒物的处理环节节省了成本投入。

喷油压力的上升,对整套产品的密封、结构、寿命等方面都提出了新的挑战。这些挑战不仅是产品设计层面,更多的是需要把控产品的生产过程。

在生产现场时工程师介绍,费尼亚德尔福根据产品要求与设备供应商一同进行工艺开发,对产品生产中可能出现的问题进行一一优化,最终满足设计要求。 值得一提的是,与之前产品不同,由于500bar产品业内大规模量产的经验较少,本次与费尼亚德尔福共同开发的设备企业更多的来自于国内本土供应商,双方共同协作,最终保障整条产线的正常运行。

除了生产外,费尼亚德尔福通过一整套完整的产品测试流程来最终保证所有产品的生产合格。如喷油压力检测、清洁度检测,最为关键的则是喷油标定技术。在实际生产过程中,工程师可以通过在线视频实时观测喷油的角度和喷油的形状来判断产品的合格与否。

长期采用清洁燃料实现零碳未来

若想进一步降低碳排放,则需要从燃料类型着手,如使用低碳甚至零碳的燃料。

典型的低碳燃料如天然气CNG、甲醇M100、乙醇等。燃料类型的不同意味的燃料喷射的技术也不同。如天然气CNG作为气体燃料,体积密度比较低,因此就需要大流量喷射来保证足够的燃料。费尼亚德尔福针对天然气CNG燃料开发了歧管喷射和缸内直喷,在缸内直喷产品中采用了外开设计来满足流量的需求。甲醇M100最大的挑战则是甲醇具有腐蚀性,为此费尼亚德尔福重点对金属零件进行特殊强化,来提升产品使用寿命。

典型的零碳燃料是针对氢气的利用,氢气也被认为是一种终极绿色能源。 目前包括一汽解放、潍柴动力、东风汽车等主流商用车企业都发布了自身的氢气内燃机产品。与另外氢燃料电池技术路线相比,氢气内燃机具有成本低廉、低温性能好的明显优势,同时对氢气纯度没有要求,甚至可以直接使用纯度较低的灰氢。但由于氢气自身特性,在大规模量产前氢气发动机还存在一些技术难点需要解决。主要体现在两个方面,一是喷射器寿命问题,二是曲轴箱干燥。其中最为关键的是喷射器的寿命问题。此问题产生的原因是氢气本身为气体,气态喷射下喷射器的润滑不足,容易产生摩擦磨损,此外氢气具有氢脆特性,也会影响寿命。

费尼亚德尔福很早便布局氢气内燃机产品,目前已经推出低压和中压气道喷射系统以及中压和高压缸内直喷系统。 从趋势上来看,短期内因为多为现有内燃机产品改制,因此多以低压和中压产品为主,长期来看缸内直喷将成为主流。 在解决氢气喷嘴的耐久方面,费尼亚德尔福从润滑和精确控制喷射两个方面去解决。 在润滑方面,开发了自动微量润滑系统,通过极为微量的润滑油提升喷嘴的润滑性,并且不会因为用量极小,不会增加碳排放。在精准控制方面,通过自身独有的专利控制技术,准确检测喷嘴的开启和关闭时间,在传统的peak-hold驱动波形上,额外加入软开启、软落座驱动波形提升控制精度。

此外, 氢气发动机因其非正常燃烧也会影响内燃机性能。为此费尼亚德尔福首先通过主动控制的方式,选取合理的喷射相位、点火时刻和空燃比来避免,其次采用了与汽油发动机相似的爆震和早燃控制策略来进行改进。此外,还开发了基于发动机转速变化的非正常燃烧检测策略用于回火等非正常燃烧问题。

目前采用费尼亚德尔福氢气喷射产品的内燃机已经可以完成上千小时的持续工作测试,并且随着后续产品的优化,持续工作测试的时间还在持续增加中。

专注内燃机领域

此次独立后,费尼亚德尔福的目标将更加专注,形似燃油喷射形状的公司logo也表明了通过内燃机技术走向最终零碳未来的决心。除自身产品外,费尼亚德尔福计划在2032年实现工厂碳中和。

独立后的费尼亚德尔福将更加的专注,并且更加灵活。除包括燃油喷射系统、ECU和启发电机在内的前装业务外,还包括三个售后品牌业务,分别是Delphi、DelcoRemy和hartridge。

全面的业务布局为费尼亚德尔福带来了充分的资金保障。2022年全球销售额达到34亿美元,三季度销售额为8.7亿美元。截止2023年第三季度全球销售额达到了26亿美元,同比增长4.8%。

在研发管理层面,拥有德尔福科技和博格华纳强大基因的费尼亚德尔福不仅在技术层面不断升级,同时也更加注重对本地化客户的需求响应。目前在国内拥有上海和烟台两座技术中心和生产工厂,并且诸如汽油EMS、PFI燃油喷嘴和油轨的核心研发也在中国,并且部分技术不仅服务国内客户,还将为海外客户所用,做到在中国为全球。

关于未来,费尼亚德尔福透露,尤其随着插电式混动技术被消费者接受,内燃机技术依旧有继续升级的必要,为此费尼亚德尔福将持续增加投入,扩充产能,以应对未来的市场需求。

标签: 德尔福 燃油

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