问题

为什么柴油机需要由康明斯、潍柴等专门的厂家生产而汽油机却是主机厂自己生产呢?

回答
这是一个非常有趣且值得深入探讨的问题,涉及到发动机技术、汽车产业分工、成本控制、品牌定位等多个层面。简单来说,柴油机,特别是重型柴油机,其技术门槛和工艺要求远高于汽油机,且市场需求与汽油机有显著差异,因此形成了专门的发动机制造商。而汽油机技术相对成熟,更易于与整车集成,且主机厂通过自主研发和生产可以更好地控制成本和产品特性。

我们来详细拆解一下其中的原因:

柴油机的特殊性:为何需要康明斯、潍柴这样的专业厂家?

1. 更高的技术门槛和设计复杂性:
更高的压缩比和燃烧压力: 柴油机依靠高压缩比将空气压缩到足够高的温度,然后喷入柴油,依靠高压和高温实现自燃。这意味着柴油机需要承受更高的燃烧压力和机械应力。为了应对这些极端工况,柴油机的结构设计需要更加坚固,材料选择要求也更高,比如铸造缸体、曲轴、连杆等都需要更高的强度和耐久性。
燃油喷射系统: 柴油机依靠高压燃油喷射系统(Common Rail等)将燃油以极高的压力(可达数千巴甚至上万巴)喷射到燃烧室。这需要极其精密、耐磨损的喷油泵、喷油器和管路。这套系统的设计、制造和校准是一个非常复杂且高精度的工程,需要专门的研发和生产能力。
涡轮增压技术: 为了提高功率和效率,几乎所有的现代柴油机都采用涡轮增压技术。但柴油机的工作温度和压力更高,涡轮增压器的匹配和调校也更加复杂,需要精确控制增压压力、进气温度等参数,以避免爆震和过载。
排放控制技术: 柴油机在燃烧过程中会产生氮氧化物(NOx)和颗粒物(PM)等污染物,这些是汽油机相对较少的问题。现代柴油机需要复杂的后处理系统来满足严格的排放法规,例如柴油氧化催化器(DOC)、颗粒物过滤器(DPF)、选择性催化还原(SCR)系统等。这些系统的集成、控制和优化需要深厚的技术积累。

2. 制造工艺和精度要求极高:
精密加工: 柴油机的燃烧室、活塞、缸套、喷油器等关键部件的加工精度要求非常高,公差控制极为严格,以保证高压密封和精确的燃油喷射。
材料科学: 为了承受高温高压,柴油机使用特殊的合金材料,如高强度铸铁、特种钢等,这些材料的冶炼、热处理和加工工艺都需要专业知识。
耐久性和可靠性: 柴油机通常被用于重载、长途运输等恶劣工况,对耐久性和可靠性的要求远高于一般乘用车。这意味着从设计到生产的每一个环节都需要极致的严谨。

3. 市场定位和客户需求差异:
商用车和工程机械是主力: 柴油机的主要市场是商用车(卡车、客车)、工程机械、农业机械、发电机组等。这些用户对动力强劲、燃油经济性高、可靠性好、维护成本低有极高的要求。他们通常更看重发动机的“心脏”性能,愿意为专业品牌的产品支付溢价。
标准件和模块化: 康明斯、潍柴等专业发动机制造商通过标准化和模块化生产,可以面向不同品牌、不同车型的客户提供通用性强的发动机产品。这意味着他们可以实现规模经济效应,降低生产成本,并快速响应不同客户的需求。主机厂可以像采购零部件一样,直接采购成熟的柴油发动机总成,大大缩短了开发周期和降低了开发风险。

4. 研发投入和专业人才:
巨额的研发投入: 柴油机的技术迭代非常快,特别是在排放控制方面,需要投入巨额的研发资金来开发新的燃烧技术、催化剂技术、控制策略等。
专业技术团队: 需要拥有大量在热力学、流体力学、材料科学、精密机械、电子控制等领域拥有深厚知识和经验的工程师。

因此,对于汽车主机厂来说,自行研发和生产柴油机,尤其是在早期阶段,成本极高,技术风险也大。将发动机的研发制造交给康明斯、潍柴这样的专业公司,是更高效、更经济的选择。这些专业公司能够集中资源,在柴油机领域形成技术和规模优势,为整车厂提供稳定、高性能的动力解决方案。

汽油机的“平易近人”:为何主机厂多自主生产?

1. 技术相对成熟且易于集成:
燃烧方式: 汽油机依靠火花塞点火,其工作压力和温度相对柴油机要低得多。这意味着其结构强度要求、材料选择以及加工精度要求都相对宽松。
燃油系统: 汽油机的燃油喷射压力远低于柴油机,例如电喷汽油机虽然也用喷油器,但其压力一般在几十到几百个巴,相对容易实现。
涡轮增压普及: 虽然现在很多汽油机也涡轮增压,但其技术难度和对发动机本体的影响,相对柴油机而言要小一些。

2. 成本控制和差异化竞争:
主机厂的核心竞争力: 发动机是汽车最核心的部件之一,与整车的性能、油耗、NVH(噪声、振动与声振粗糙度)等息息相关。主机厂通过自主研发和生产汽油机,能够更好地控制发动机的成本,并根据自身品牌定位和产品特点进行差异化设计。
优化整车性能: 主机厂可以根据整车的设计需求,对发动机的排量、功率特性、燃油经济性、排放水平以及与变速箱的匹配等进行深度定制化开发,以达到最佳的整车性能表现。例如,为了追求驾驶乐趣,可以调校出更偏重高转速高功率的发动机;为了追求燃油经济性,可以研发更高效的发动机。
规模经济效应: 汽车主机厂本身的产量就非常巨大,如果自主生产汽油机,可以利用自身的规模效应来分摊研发和制造成本。

3. 研发和生产门槛相对较低:
投入相对可控: 相较于柴油机,汽油机的研发和生产投入相对较低,技术扩散也更早、更广。许多技术成果(如电喷、可变气门正时等)已经成为行业标准。
人才储备: 许多主机厂长期以来都积累了大量的汽油机研发和生产人才。

4. 市场需求驱动:
乘用车是主流: 汽油机主要应用于乘用车市场。乘用车市场对品牌、舒适性、静谧性、驾驶体验的关注度更高,而对极致的动力和扭矩要求相对没有那么苛刻(相较于重卡)。这使得汽油机更容易通过技术升级来满足市场需求。

当然,这并不意味着主机厂完全不采购外部的发动机。 在某些情况下,为了快速推出新车型或填补产品线空白,或者在特定市场需要与当地供应商合作时,主机厂也可能会采购外部的汽油发动机。但总体而言,汽油机作为其核心产品线,自主研发和生产是主流趋势。

总结一下:

柴油机: 高压、高温、高精度、复杂的排放控制技术使得其研发和生产门槛极高,且主要服务于商用车等对可靠性和经济性有刚需的市场。专业发动机制造商通过集中资源和规模化生产,能够更好地满足这些需求,并成为主机厂可靠的供应商。
汽油机: 技术成熟度高,结构相对简单,成本控制和产品差异化对主机厂而言至关重要。主机厂通过自主研发生产,能够更好地实现整车性能的优化和品牌价值的提升。

这是一个产业分工和专业化发展的自然结果,也是技术发展和市场需求共同作用下的必然选择。

网友意见

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这个答案会让你眼界大开

商用车界不仅发动机外购,还有车桥外购,变速箱外购,驾驶室外购,甚至车架外购。

这是因为家用车的用途单一,每次载重变化不大,行驶环境不复杂,能耗要求相对不苛刻。所以家用车厂家会尽量自产相对通用的零件,用产量和通用性降低成本。

而商用车就不一样了。举个例子,我港口拖集装箱空箱的场内车,和在广西山上拉木头的拖车,和山西-北京拉煤的箱拖,和拉快递上海-杭州跑,一样吗?

港口场内拖空箱,轻载低速,不考虑道路交规的超长限制,厂家只要造4缸5档3吨单桥的长头车。

广西山上拉木头,重载还怕打滑,厂家就得造480匹12档双驱动后桥带差速锁,考虑到山路急弯,轴距还要尽量短,这么大的车常常配平头单排驾驶室。

山西-北京拉煤,交警查的严,只能标载,需要尽量车轻多轴,由于路上长期塞车,考虑到司机在车上吃饭睡觉休息,厂家就得造超大空间卧铺宽敞的驾驶室,320马力10档配2驱1桥半。

上海-杭州拉快递,行话叫拉“泡货”,这样的车有9米货箱,却只有单桥4缸6档,驾驶室也是特别的短。

厂家:这些货都生产,我得准备多少种发动机、变速箱、车桥、驾驶室、车架啊?可是有时候顾客就是信任你,难道接了单子往外推?

所以,商用车外购部件就成了必然,这是需求的驱动。

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2021年,中国商用车销量479.3万辆,中国乘用车销量2148.2万辆。

乘用车基本都用汽油机,商用车柴油机占大头,商用车因为细分市场更多,所以总体的品类、品牌、车型一点儿也不比乘用车少,也就是说一款商用车发动机的产量相对于乘用车来说是很少的,国内商用车就是这种狼多肉少的情况。

发动机的开发、生产制造成本会因为产量的提升而摊薄,A、B两个公司如果有直接竞争关系的话基本不可能互相采购对方独立开发的发动机,但如果有个专门做发动机的第三方厂家,A、B都有有可能用C的发动机,而且这么干了之后C发动机产量大成本会比A、B独立开发的发动机更便宜,这种情况下市场上就有C公司的生存空间。

乘用车的发动机有的时候也并非完全的自己研发制造,业内也有专门做内燃机(汽油机、柴油机都做)开发的公司,比如AVL、FEV、西南研究院、里卡多等等。只是因为乘用车发动机产量普遍极大,单独建厂可以最大程度降低成本,因此大车企基本都有自己的发动机工厂而已。

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斯堪尼亚:?

沃尔沃:?

梅赛德斯奔驰:?

曼:?

依维柯:?

欧卡游戏里7个品牌的卡车,5个能自产柴油机,剩下一个达夫买的美国柴油机,一个雷诺买的沃尔沃柴油机,这占比够高了吧?

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