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高数值意味着高成本
要提高热效率,可以有很多途径,不外乎是降低能量的损失、提高做工的效率,比如:降低发动机内部运作的摩擦(比如缸壁增加涂层),让各个零部件更光滑、低阻力,就能降低能量的损失;再比如零部件轻量化(曲轴、连杆等),重量轻了,阻力就小,能量损失就小;又或者,通过提高压缩比、采用更高效更精准的喷油系统、让燃烧更稀薄,让每一滴油都烧得更彻底 .... 等等。
提升热效率的手段,有多种多样且很精细的技术,但造车是需要权衡各方面的事情,包括:成本、可靠性、安全性能、动力性能等等。
就好比提高压缩比来说,高压缩比,对爆震控制、点燃时机、缸体强度、零部件精度都要有所提升。
这牵扯所有车企造车都要考虑的问题:如何权衡各种技术的成本?当下内燃机技术开发已经非常成熟,很难再有很大的突破。当下发动机技术已经进入极强的边际效应。
以前 CVCC 的预燃烧室、VTEC 的可变气门升程、又或者是高压喷油系统的突破性技术出现可以一举降低 10% 甚至 50% 的油耗。随着发动机被不断地开发,现在要从热效率 40% 提升到 41%,要付出的技术和生产成本可能是 30% 提升到 31% 的十倍、甚至百倍。
本田 CVCC 发动机
当然,各大车企都掌握着不少 46% 以上的发动机技术在手上,甚至可以达到 50% 以上,只是处于实验室阶段,还未经过验证或者成本难以降下来,甚至有单体 50% 热效率发动机的新闻,囿于成本和定位原因没有量产。
所以究其原因,为何 " 鲜有 " 热效率 46% 以上的发动机,是综合各方面考虑。
以当下的技术水准,已经是综合能耗、成本、使用体验、品质等最适合消费者的技术方案,比如本田的第三代 i-MMD 混动技术,采用 2.0L+ 双电机串并混联的结构,要知道 2018 年那已经是 6 年前的技术了,当时那个 2.0L 阿特金森发动机的热效率就已经达到了 40.6%,NEDC 油耗做到了 4.0L/100km,比小型车还低,i-MMD 的工作状态,其实跟现在的 PHEV 插混亏电工况是一样的。
如果要降热效率提升到 45% 甚至更高,一方面,要加入很多新技术,这会带来很多的成本,另一方面,以本田的对技术可靠性的要求,需要更长时间的验证,这必然会需要非常高的技术研发成本,但因为边际效应,对油耗的提升并没有非常大,反而会导致产品售价大幅提高。用较大的售价涨幅,来换取有限的热效率提高而降低的油耗费用,这笔账显然是不那么划算的。
只追求单一参数不可取
综合能力强悍才是真本事
前几年 " 百公里加速时间 " 被过分强调,电动车甚至卷到 2 秒级。事实上,很多车百公里加速达到 4、5 秒级别,但操控调校、车身架构都不在同一维度,所以很容易晕车、驾控跟不上性能。对于绝大部分家用车用户来说,8 秒左右的百公里加速性能,是比较适合的,因为这更符合驾驶员反应和习惯,同时动力能够均衡满足加速性、平顺性、静谧性等等各方面。
同理,放在发动机的热效率也是一样的,一款发动机的热效率越高越好,这是毋庸置疑的。但,评判一款发动机、一款车是否优秀,不应该只有热效率 / 油耗等单一指标,除了省油,车辆的动力性能、平顺性、舒适性、操控性和可靠性,这是很多用户都非常关注的。
然而,当下的发动机技术,热效率和动力性能,往往是个悖论,要做到极致的热效率,可能要牺牲掉它的动力、扭矩、响应性。
对玩赛道、赛车有了解的朋友应该都知道,要追求某一项参数,而不考虑其他问题,那太简单了,比如一款 200 匹马力的发动机,要提升 20-50 匹马力,难度和成本都极低,刷个程序、改个零部件都能轻松做到,但随之而来的,可能是随时出现的故障、油耗的增大、散热不足等等。提升马力对于掌握雄厚资金的汽车企业那就更是轻而易举,但车企往往不会盲目堆马力,因为要匹配多方面的性能,更多的要考虑的是稳定性。当然这里也不提倡私自改装家用车,赛道才是最适合玩车改车的地方。
飞度 GR9 赛车
同理," 提升马力 " 放到 " 提升热效率 ",也会面临一样的问题。所以真正对于消费者有用的,是热效率提高的同时,其他各方面表现同样出色。某一项参数强,不是真正的强,所有参数让车辆各方面性能均衡,才是真正的强。
混动车省油是必须的,提升发动机效率只是手段之一,也要保证内燃机有充足的动力,在亏电情况下,才能避免因需要同时兼顾发电、驱动、车内电器、散热等各方面工况而导致失速、动力受限等问题。
以全新雅阁 e:PHEV 的第四代 i-MMD 插混系统为例,这套插混系统搭载的全新 2.0L 直喷阿特金森发动机,热效率达到了 41%,最大马力有 148Ps/182N · m,动力性能与常规的 2.0L 发动机基本无异,因为这套系统在高速巡航情况下会进入发动机直驱状态,所以全新雅阁 e:PHEV 的高速行驶情况下,动力储备是非常充足的。而且这具 2.0L 阿特金森发动机静谧性非常出色,日常驾驶基本听不到它的声音,很多媒体都给予了好评,甚至雅阁 e:PHEV 还加入了主动声浪,营造更热血的引擎轰鸣声。
比起热效率 " 最高值 ",把最常用工况、最常用使用区间的热效率做高才是正道,因为即便热效率去到 50%,但在用户使用场景中,如果 90% 的时间都进入不到最高热效率的工作状态,那就是象征意义大于现实意义,也就是 " 宣传陷阱 "。
第四代 i-MMD 混动系统的2.0L 直喷阿特金森发动机,燃油效率的区域非常广,基本上日常常用的 1500-3500rpm 都已经覆盖到了,所以基本上大部分时间,混动系统都处于非常高燃油效率的工作状态。
这就是广汽本田这样主流大厂的优势,是有丰富的经验,在对技术采用、性能标定以及可靠性方面考虑得更周到,坚守可靠性的要求,在保证发动机可靠性的前提下去实现的,去提升燃油经济性、动力性能。
所以,热效率 46% 以上的发动机 " 鲜有 ",不是造不出,而是还没有量产,很多主流车企拿着很多技术在手里,就比如本田,连 F1 赛车造发动机都造得出来,难道做不出 46% 热效率的发动机吗?技术含量和热效率不可相提并论,只是术业有专攻,合适的技术,要用在合适的地方。
F1 赛车发动机:2021 款 RA621H
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