9012年的最后一波“剁手節(jié)”雙12前,車云菌拉上了各路神仙“打了一架”,議題對象,主要是最近被diss“窮途末路”的內(nèi)燃機。
如果正兒八經(jīng)的行業(yè)性討論,或許應(yīng)該是:近來,隨著大市的下滑,排放標準的日益嚴格……blablabla……
停停停,cut!說到技術(shù)或者行業(yè)開個會,你腦補的默認畫風是不是覺得應(yīng)該是這樣的:
但車云菌覺得,車云會也可以是這樣的:
涉及技術(shù)未必一定是學術(shù)、專業(yè)、冗長的“神仙語”表達,技術(shù)也可以擁有活潑的外衣,也可以“說人話”。
想不想聽聽這場神仙打架都說了些啥?
(現(xiàn)場說了不少,車云菌截取了一部分,有興趣的同學可以稍后看視頻哦)
來,先介紹一下各路神仙的身份,從左到右依次是:
中央電視臺社會與法頻道主持人高潮東;
天津大學教授、內(nèi)燃機燃燒學國家重點實驗室副主任姚春德,聽名字就知道很厲害;還不知道厲害的同學可以再知道知道,比如,姚教授大約十年前編寫了一本叫《內(nèi)燃機先進技術(shù)與原理》的研究生教材;
北京理工大學機械與車輛學院副教授王欣,括弧,1987年生,博導(dǎo);
南哥說車創(chuàng)始人石征難,抖音紅人,對,也是重量級人物;
車云研究院首席顧問、《車輛工程解讀》欄目創(chuàng)始人王曉鵬,關(guān)系戶啊,車云菌要力挺;
白日夢車創(chuàng)始人任裔頔(dí,跟車云菌一樣不認識的同學可以不用去度娘了),嗯,他在知乎陣地的tag是“一群又正經(jīng)又喪的汽車工程師”。
主角們出場完畢,以下就是他們幾個回合“發(fā)功”的一些現(xiàn)場節(jié)選了。
姚春德:我覺得我們這個主題叫窮途末路或者原力覺醒都不是特別準確。內(nèi)燃機,至少在我們可見的這些未來,它會一直活著。
點燃式發(fā)動機、壓燃式發(fā)動機經(jīng)過這100多年發(fā)展,原理還是一樣的,很多人認為這是個夕陽工業(yè)。但是他沒有想到有一些東西是不會變的,比方說牛頓力學什么時候搞的,被人推翻了嗎?一個理論能不能經(jīng)得住考驗,是有一定考核指標的。第二,內(nèi)燃機受到“四新”的牽引,哪“四新”?新技術(shù),新結(jié)構(gòu),新材料,新工藝,1876年的發(fā)動機和我們今天的不能同日而語,我們今天的內(nèi)燃機可以說就像個藝術(shù)品。
王欣:作為一個教內(nèi)燃機的電動車車主,我覺得電動車挺好,可是我覺得內(nèi)燃機車更好。說句實話,只要現(xiàn)在拿我的電動車牌可以去買一輛內(nèi)燃機車,就是不給我優(yōu)惠,哪怕加點錢,我明兒就把這事辦了。(車云菌翻譯:大家知道,在北京,新能源牌照只能買目錄中認定的新能源車上牌,不能買內(nèi)燃機車上牌;并且新能源車都有優(yōu)惠補貼。)
所以內(nèi)燃機死不了,在相當長的一段時間內(nèi),只有內(nèi)燃機能填補電動機面臨的市場實際應(yīng)用場景的缺失部分,例如長途出行。最終它們兩個是差異化的發(fā)展,用戶需要電動車的時候就買電動車,但是內(nèi)燃機不會因為電動化的發(fā)展而死掉。電動車技術(shù)的快速進步,還會推動我們內(nèi)燃機再上一個臺階。
內(nèi)燃機工業(yè)還有一個非常重要的用途,就是國防工業(yè)。我們70周年閱兵還沒上電動坦克吧?我們短期內(nèi)還不見得能拿電動坦克跟敵人對峙吧?你不能打戰(zhàn)的時候說我們大家都別動啊,大家先充會電再打,這不是回到戰(zhàn)國時代了么。
石征難:如果你買的是家庭的第一輛車,首選還是燃油車。大部分人都覺得電動車好,很新奇。但是如果是作為家庭唯一一輛車,很多人就不敢下手,就是考慮到,我得帶著老婆孩子出去玩,開著開著沒電了,多尷尬。網(wǎng)上其實大家對于新能源車和傳統(tǒng)汽油車最糾結(jié)的一點,就是長途。
王曉鵬:內(nèi)燃機現(xiàn)在給人帶來的新鮮感已經(jīng)不再,同時技術(shù)進步的程度已經(jīng)趨于緩慢,再開發(fā)下去投入產(chǎn)出比不經(jīng)濟。把這個錢拿出來投入新電動車,或者在電子技術(shù)上革新,會帶來更大的性能的提升。其實我也不是完全看衰內(nèi)燃機,只是覺得這個時候,把資金從內(nèi)燃機調(diào)到新能源方向去,可以有更好的產(chǎn)出效益。(車云菌翻譯:就是技術(shù)革新所投入的成本和收入邊際效應(yīng)遞減,打個比方,以前投入10塊錢的研發(fā)成本,能帶來15元的收入;現(xiàn)在投入內(nèi)燃機10塊錢的研發(fā)成本,只能獲得5塊錢的收入,那不如把10塊錢投入新能源,可以產(chǎn)出15甚至20元的收入。)
任裔頔:兩個方面講。第一技術(shù),電動車的技術(shù)是碰到瓶頸了,因為目前我們看,有的車企快充不再做了,做換電,那說明電池技術(shù)密度已經(jīng)這樣了。再從市場來看,電動車的市場它就是這么大,城際交通,現(xiàn)階段出了城市用不了;所以現(xiàn)在還是以內(nèi)燃機為主,電動車為輔。
姚春德:從全生命周期來看,電動車從生產(chǎn)出來到使用一直到報廢,整個周期需要消耗多少能量?那么內(nèi)燃機呢?按照目前我們國家煤多氣少,缺油少氣的能耗資源特點,基本上60%-70%靠煤發(fā)電。從這個層面看,內(nèi)燃機的效率跟電動車是差不太多的。(車云菌翻譯:幾個專家說的效率,正常而言效率越高能耗越低。這里是指全生命周期的能量轉(zhuǎn)換效率,電動車使用的電,是一種二次能源,經(jīng)過煤電站的發(fā)電有一次能耗的損失,再經(jīng)過輸送的損失,在電動車本身的轉(zhuǎn)化上雖然高一些,但是從煤能源到最終的動力轉(zhuǎn)化,是要計算前面兩次轉(zhuǎn)化損失的,和汽油機對汽油在發(fā)動機上直接轉(zhuǎn)化動力的轉(zhuǎn)化效率,是接近的;另外,如果一個發(fā)動機/發(fā)電機在某一個區(qū)間的效率很高,但這個區(qū)間不在日常應(yīng)用范圍內(nèi),那么這個車雖然效率很高,日常使用的能耗也不低。)
王欣:我們這兩年讓電動車的效率,尤其是燃料電車,欺負慘了,恨不得連我奶奶都知道燃料電車效率高。九十幾的那個效率,它最高效的點在哪兒?在怠速上。這車不走的時候它效率最高,那這不跟我睡一天不用吃飯是一個道理。(車云菌翻譯:電機尤其是燃料電池,怠速的時候高效率,也就是這個車在怠速沒有跑起來的時候,效率最高,王教授后面還會再解釋;在高速上,電機的效率目前和內(nèi)燃機接近)
石征難:我自己是特斯拉車主。為什么買特斯拉,我覺得特斯拉是我能夠買到的相對便宜的,在路上能干超跑的車。第一滿足了虛榮心,第二滿足了我對速度的欲望,我要買一個比特斯拉快的內(nèi)燃機車,至少買不起,所以我覺得特斯拉從效率上來說特別高。
任裔頔:我認為就使用體驗而言,電動車要做到燃油車一樣。目前同價位的車,燃油車和電動車相比,電動車肯定是有很多的短板,但是燃油車是沒有明顯短板的。
王曉鵬:使用電動車會真真切切帶來一個什么好處呢?就是使用成本會大幅下降,根據(jù)我的體驗,會比同價位的燃油車更好。電動車的優(yōu)點也是一樣存在的,單純的作為城區(qū)代步來說,內(nèi)燃機車對于新手、女司機來說,變速箱,發(fā)動機可能沒那么友好,比如油門響應(yīng)不好掌握,手動變速箱、雙離合變速箱不好操作,電動車都是自動的,不會有這個問題。
內(nèi)燃機它有一個天生的問題,到現(xiàn)在也解決不了,或者說也有可能是永遠解決不了。它必須先吸氣,然后配合燃油來做功,其實內(nèi)燃機的(動力輸出、響應(yīng))延遲來自于哪兒?就來自于氣體。氣體它會有延遲,因為它是一個流動的東西。電是一個光速的東西,只要你開了燈,馬上燈就會亮,汽油機不這樣,這樣帶來的實際體驗就是,五萬塊錢的電動車絕對要比五萬塊錢的燃油車絕對駕駛體驗要好。(車云菌翻譯:這里默認的對比,是電機的扭矩輸出沒有延遲,給油門就是最大扭矩輸出)
任裔頔:我反對王工。各價位的電動車我都開過,現(xiàn)在電動車駕駛卡頓感很強,特別是便宜的電動車,它的加速和能量回收體驗很差,哪怕是混動的質(zhì)感也是比不上燃油車的。
王欣:電車確實有它的好,維修簡便,幾乎不用維修,不用保養(yǎng),使用起來對于女司機比較友好。但實話實說,它的行駛品質(zhì)還是有很大提升空間的。再有就是,五萬塊錢的油車在這個季節(jié)在北京,它還真就比五萬塊錢的電車,甚至十五萬的電車要強得多,最起碼這個車只要是水溫上來了,暖風隨便開。
姚春德:售價五萬塊錢電動車和五萬塊錢的燃油車,是不能比的,五萬塊錢的電動車是國家補貼以后的五萬塊,不補貼,五萬塊錢能買到嗎?買不到的。
我們國家電動車補貼,去年是120萬輛,今年原來做的計劃是150萬輛,現(xiàn)在連100萬輛都還沒有達到;明年如果沒有補貼了,大家都到一個市場上和內(nèi)燃機在一起同臺競爭,那個時候才能夠看出來,誰贏誰輸。
王曉鵬:新鮮事物都是需要政府扶持的,就像汽車一開始也很貴。
任裔頔:其實我在之前的知乎的專欄當中寫過很多文章,根據(jù)我們目前國際的環(huán)保形勢來看,然后包括各家車企的做法來看的話,有一個明確的趨勢就是發(fā)動機的小型化,包括現(xiàn)在各大車企都在推出的三缸車。
石征難:作為消費者,其實很多人真的是這么認為的:你少了一缸,你廢鐵。我在網(wǎng)上說三缸好被人噴,今天我要把科學家成功拉下水,還是兩位教授來說,我總結(jié),不是三缸車發(fā)動機在抖,是沒買過、沒體驗過的人他的心在抖。
姚春德:實際上內(nèi)燃機也是在電氣化、智能化、電子化、液壓化還有網(wǎng)聯(lián)化這五化的支撐下面不斷的發(fā)展,燃油車和電動和電氣控制的智能部分逐漸在融合(車云菌翻譯:比如電控的氣門,電控的燃油供應(yīng)),更先進的智能控制手段讓燃油車開起來非常的舒服,效率也更高。
以前夏利時代的三缸機有一個自然的不平衡,通過在三缸機的側(cè)面加平衡軸,兩個配重塊,它的轉(zhuǎn)速是發(fā)動機曲軸轉(zhuǎn)速的兩倍,正好抵消了不平衡的扭矩,但是它抵消的只是上下的扭矩,橫向的擺動扭矩沒有抵消,所以給人感覺三缸機不好,平衡不行。加上中國人一般比較喜歡偶數(shù),不喜歡奇數(shù),認為四缸機、兩缸機平衡,實際上兩缸機是最不平衡的,三缸機要遠遠比兩缸機要好,但是老百姓認知覺得偶數(shù)好。
前一段時間,有一個流行趨勢叫減小體積,隨著科技的進步,通過去掉一缸把發(fā)動機排量降下來。為什么在同等小排量的前提下,去缸就比較好呢?這就說到熱效率,發(fā)動機輸出的功跟你輸入的熱量兩個比的比值得到熱效率,數(shù)值越大越好,燃燒一定要充分,做功才好。氣缸缸徑太小,噴油嘴是標準的,怎么布置都很困難,缸徑稍微大一點,噴油嘴在里面燃燒的組織就燃燒的完全,經(jīng)濟性就好,響應(yīng)的也快。那么對于三缸機來說,它需要解決的就是一個平衡問題,現(xiàn)在新的技術(shù),橫向的擺動平衡也解決了。(車云菌翻譯:這段主要說的是對于小排量來說,三缸在燃燒組織、布局、經(jīng)濟性、響應(yīng)上對比四缸更有優(yōu)勢,需要解決的主要是上一代的橫向扭矩抵消問題。)
同樣缸徑,1.2升左右,三缸肯定比四缸燃燒組織要好,因為四缸缸徑就小了,只有六十幾,而且平衡也不行,因為發(fā)動機是斜著的。所以呢,新的技術(shù)加持下無論三缸、四缸都可以把平衡做得很好。
像通用發(fā)動機四缸變?nèi)祝踔劣趦筛讈磉\行(車云菌翻譯:例如通用2.0T發(fā)動機搭載的Tripower閉缸技術(shù)),它的運行就很復(fù)雜,因為你要感覺不到它減缸,所以新的技術(shù)特別是智能化和電氣化結(jié)合到內(nèi)燃機上,已經(jīng)把內(nèi)燃機做得非常的精巧。少了一缸,投入的成本比四缸機還要貴,因為它確實融合了很多新的技術(shù)在里面。
本回合我們來看畫圖,以王欣為代表的學院派K.O眾人……(姚教授尚未出手)
王欣:其實發(fā)動機講性能,咱們最關(guān)心的,一個是動力,一個是油耗,就是經(jīng)濟性。我們發(fā)動機的特性就表現(xiàn)在這張圖上??v軸是扭矩,我們其實叫轉(zhuǎn)矩,轉(zhuǎn)矩是什么?就是發(fā)動機有多大勁。以前買車都看功率,功率是轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的乘積,它反映的是它能出多大力,能干多少活;但不是說它哪個時候能出多大勁,所以一般講加速,其實應(yīng)該看轉(zhuǎn)矩,而不是看功率。橫軸就是咱們很熟悉的發(fā)動機轉(zhuǎn)速。
發(fā)動機的油耗其實是這樣子,我一說大家都能明白,中間這一圈,轉(zhuǎn)速不太高也不太低、發(fā)動機出點勁又不出大勁的時候,油耗是最經(jīng)濟的。時速八九十,有的車稍微低點,可能五六十。比這個范圍稍微寬點,油耗就稍微漲點,再往邊上走,油耗又漲點。哪最廢油呢?就在轉(zhuǎn)速低,也不怎么出勁,就是怠速,說白了就是空耗。
發(fā)動機不是說在哪兒都能干活,外邊不是有一個線嗎?這就是發(fā)動機最大的勁了。像剛才姚老師說老夏利一起步的時候要把空調(diào)關(guān)了,就是在這一段沒勁,為什么?以前的小排量發(fā)動機,這條線是這么上來的(車云菌翻譯:注意上圖左側(cè),縱軸右邊的斜線),在低轉(zhuǎn)速區(qū)沒有扭矩,它就出不來勁。
但是現(xiàn)在的小排量跟以前的小排量真是不一樣,現(xiàn)在是小排量增壓發(fā)動機,增壓發(fā)動機它在低轉(zhuǎn)速時就能比較有勁,轉(zhuǎn)速稍微起來一點,到了1200-1300轉(zhuǎn),基本上就進入扭矩平臺了,差不多最大的勁都能發(fā)揮出來了,所以在整個起步、走車加速的過程中,咱們就覺得這個車很聽話,很跟腳。
說回這油耗的事,咱最開始的時候就說了效率的事,這中間油耗最低,那相應(yīng)的就是效率最高,為什么我剛才說我們讓燃料電池給欺負慘了,燃料電池效率高的點在這兒呢?它不干活!(車云菌翻譯:下圖左側(cè)紅框部分)
往前推20年,我們以前有的發(fā)動機效率也很高,可能在這兒有一個點(車云菌翻譯:上圖右側(cè)紅框的點),就這一個點效率高,數(shù)很好看。但最后使用的時候發(fā)現(xiàn)油耗依舊高,為什么?那個點它就是一個點,實際使用中還使不著。咱實際使用的片區(qū)在哪兒呢?這幾位都知道,NEDC。
咱們國5以前,汽車認證,全都是走NEDC,大概就是這紅的這一片;然后到國6階段,中國是全世界最嚴的標準,到了哪兒呢?國6的車認證的時候,就是拿準生證的時候,大概走這么大一片。(車云菌翻譯:上圖綠色線區(qū)域,即WLTC,全球輕型汽車測試循環(huán))
那么實際上咱們平時使用車的時候,使的面積在哪兒呢?大概在這一片,這時大概時速不超過100公里。所以我們說回效率,怎么評價效率?一個看數(shù),越高越好;但其實還有一點,如果把效率和油耗、動力聯(lián)系起來,這個高效的范圍一定要和我們?nèi)粘J褂玫姆秶芷鹾仙希咝У姆秶欢ㄒ臀覀內(nèi)粘J褂玫姆秶睾系脑蕉嘣胶?,這樣我們在日常使用中越容易進入到這個非常經(jīng)濟的油耗區(qū)域。
通用的這個呢,剛才姚老師已經(jīng)提到了,從三缸的角度來講,它的燃燒組織是非常有優(yōu)勢的。它的優(yōu)勢在哪兒?因為我是搞排放出身的,從原理上來說,噴油以后要產(chǎn)生混合氣,同樣的大小,比如1.2升的機器,要是做四缸,每缸0.3升,如果三缸就是0.4升;0.4升缸徑肯定比0.3升的大,噴霧就不容易碰到缸壁。因為油一旦碰到壁上,基本上就浪費了;不僅浪費,污染排放還特別高。
從燃燒組織、燃料利用以及減摩擦和減排的角度,做小排量,把缸徑提上來,把缸數(shù)減下去,從技術(shù)理論上來講還是很有優(yōu)勢的。
至于說三缸減了一缸成本比四缸低,那舉個最簡單的例子,瑞士軍刀肯定要比咱買把菜刀要貴,為什么?(車云菌翻譯:三缸就好比瑞士軍刀,用料是少了,但是未必更便宜)
小排量三缸從理論上講它是好的,但如果三缸的使用體驗問題解決不了,例如抖動,它其實是一個工業(yè)上的半成品。如果它不能滿足我們實際的需要,也就是說理論上降了油耗、降了摩擦、降了排放,我們只是得到了片面的一個優(yōu)勢。我們內(nèi)燃機之所以得到廣泛的認可,就是因為它是一個全面的產(chǎn)品。
還有一句話叫大道至簡,做減法不是一件容易的事。非常粗魯?shù)淖鰷p法是很容易的事;減配,比如用一個塑料板來代替收音機,這個減法我們都會做,不太需要傷腦細胞也能做。
其實你從結(jié)構(gòu)上看到的減,背后是開發(fā)人員,是我們這些做基礎(chǔ)理論、做技術(shù)的人,做了很多很多工作,才敢把這么減的一個東西,拿出來用。
王曉鵬:我在主機廠干過動力總成,現(xiàn)在主機廠也有很明顯的改變,他們之前叫動力總成系統(tǒng),但現(xiàn)在不叫這名字,叫推進系統(tǒng);推進系統(tǒng)其實就是不管這個車子的動力源是內(nèi)燃機、電燃機還是混動。(車云菌翻譯:此處王工說的是推進系統(tǒng),可能是他此前所在的主機廠對于動力總成的改進稱呼,有的主機廠可能翻譯為驅(qū)動系統(tǒng)。)
石征難:電池的未來就是走續(xù)航或者是充電層面的改進;傳統(tǒng)的內(nèi)燃機一定走高效方向,高效是最核心的,有了高效才能有動力、價格和環(huán)保。高效發(fā)動機還得有一個高效的變速箱來配。
任裔頔:三缸車可以做到四缸車能做的,也可以做到四缸車不能做的,比如降低排放數(shù)值。很多人都問為什么美系車會用CVT,因為以前CVT都用在日系車上。第一點是共通的,經(jīng)濟,合理安排扭矩和轉(zhuǎn)速。但美系比如通用,用的CVT跟日系的CVT又不太一樣,它是在保障高效的前提下,還提升它的動力性,日系車用的是鋼帶,通用用的是鋼鏈,它是一個有專利技術(shù)的鋼鏈,這個東西也是國內(nèi)第一次用,以前在高端車型會用。
姚春德:我覺得未來對于內(nèi)燃機來說,電子化和電氣化相結(jié)合,還有很多工作需要做,頭腦這一塊要先強起來,心先要強起來,電子元器件和這些基本的部件也要發(fā)展起來。
三缸機也好,四缸機也好,最后落到實際應(yīng)用,還需要一個合適的變速箱,把動力傳到輪子上去,是吧。所以發(fā)動機搞得非常好,油耗非常低,可是如果你沒有一個好的變速箱,也浪費。
早期CVT傳輸扭矩受到限制,但美系的通用就做了突破。很多日系小車都用CVT,因為它是無級變速,可以找到最好的匹配點。我們說動力總成做得好,發(fā)動機只是一個方面,同時要求變速箱匹配做得好,現(xiàn)在我們說無級當然是最好的,有六速的,七速的,最高到九速的,但是無級是N多,無窮多的極,所以它是最好的。但是過去的CVT,受制于它是日本的這種鋼帶傳輸起來,超過扭矩之后打滑,就不行了,而像通用,用鋼鏈這種方法就把這個技術(shù)又推進了。
以上,就是本次“神仙打架”車云會的一些節(jié)選,諸位有什么感興趣的想知道的想了解的話題,歡迎戳底下給車云菌留言,讓我們下一場走起來吧~
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