這個標(biāo)題略有點宏大,相信看到這個題目,很多人的第一反應(yīng)是“節(jié)能環(huán)保汽車=電動車”。的確,使用過程中零油耗的電動車的確是節(jié)能環(huán)保汽車,但節(jié)能環(huán)保汽車只能是電動車嗎?
顯然不是。何況電動車需要消耗電力,所以從汽車全產(chǎn)業(yè)鏈和生命周期來看,發(fā)電排放所帶來的污染讓電動車是不是“真環(huán)保”仍然是一個有待討論的話題。
只不過在過去一段時間里,停售燃油車的話題一再霸屏,讓大家似乎覺得傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)已經(jīng)走到盡頭,分分鐘就要進(jìn)博物館了,這樣的論調(diào)是很幼稚的。
電動汽車是汽車的未來,這一點沒有爭議,但汽車的未來并不僅僅包含電動車,它還包含燃料電池、生物能源等其他清潔能源形式,同時它還包含混動汽車,以及效率更高、排放更低的小排量高性能內(nèi)燃機(jī)。
根據(jù)國際能源署的預(yù)測,到2050年仍然會有超過60%的汽車需要使用燃油發(fā)動機(jī)。當(dāng)然不同機(jī)構(gòu)或企業(yè)對這個比例有各自的預(yù)判,但大致都在這個區(qū)間上下。
2050年的事情畢竟還很遙遠(yuǎn),我們更多要關(guān)心的是眼前。電動車現(xiàn)在就能取代燃油車了嗎?至少目前甚至很長一段時間還不行。
在電池的續(xù)航能力和充電速度沒有取得突破性技術(shù)進(jìn)步,配套設(shè)施遠(yuǎn)不夠完善的的背景下,電動車還無法覆蓋傳統(tǒng)汽車所用的使用場景,不能100%滿足消費者基本使用需求,因此,電動車目前還無法在汽車領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位。
所以眼下我們在買車的時候,大多數(shù)人還是會選擇燃油車,或者說選擇以燃油發(fā)動機(jī)為主要動力來源的汽車。
在過去十年間,汽車的節(jié)能環(huán)保水平一直在大幅提升。其中一個很大的變化就是小排量渦輪增壓取代大排量自然吸氣,在目前市場主流車型中,V6發(fā)動機(jī)已經(jīng)基本銷聲匿跡。
減小排量、減少氣缸、運用以渦輪增壓為代表的高效率新技術(shù),這三方面是內(nèi)燃機(jī)不斷“自我革新”的趨勢,在幾乎所有廠商都采用四缸增壓發(fā)動機(jī)的背景下,內(nèi)燃機(jī)下一階段的進(jìn)化方向仍然是以上三點,更高效的三缸發(fā)動機(jī)已箭在弦上。
在市場環(huán)境更成熟、技術(shù)競爭更激烈的西歐市場,搭載三缸發(fā)動機(jī)的車型在2017年就售出超過200萬臺。
從2015年至今,以歐洲市場產(chǎn)品為主的國際發(fā)動機(jī)大獎(International Engine of the Year),三缸發(fā)動機(jī)囊括了1.5升以下各個排量級別的所有獎項。而在此之前,我們非常熟悉的大眾1.4TSI、PSA和寶馬聯(lián)合開發(fā)的Prince 1.6T發(fā)動機(jī)曾經(jīng)把持小排量獎項長達(dá)七年之久。
就像四缸取代六缸一樣,在1.5升及以下的小排量部分,三缸取代四缸是趨勢,甚至已是事實。為什么1.5升以下用三缸比四缸更好?這就涉及到接下來我們要談到的“單缸最優(yōu)排量”的概念。
三缸在1.5升及以下區(qū)間取代四缸,與學(xué)界比較一致的“單缸最優(yōu)排量”概念不謀而合。目前公認(rèn)的單缸最優(yōu)排量大致在0.4升左右,具體在0.33-0.5L之間都可以取得比較好的效率,更大或者更小就不合適了,過小效率不高,過大燃油經(jīng)濟(jì)性則比較難以控制。
無論是提升發(fā)動機(jī)本身的效率,還是在未來與電機(jī)組成不同形式的驅(qū)動系統(tǒng),“單缸最優(yōu)排量”概念都讓單缸效率成為未來衡量小排量發(fā)動機(jī)性能的核心要素,而非氣缸數(shù)量。
目前主流車企的發(fā)動機(jī)布局也都遵循這一客觀規(guī)律,像別克英朗的1.0T/1.3T、領(lǐng)克02的1.5T、大眾的1.0T、PSA的1.2T等等,這些發(fā)動機(jī)都擁有比自家四缸發(fā)動機(jī)更出色的燃油經(jīng)濟(jì)性和更好的動力表現(xiàn)。
雖然能夠提升效率,但三缸發(fā)動機(jī)也面臨著挑戰(zhàn)。
奇數(shù)氣缸的先天不足是三缸無法回避的問題,如何平衡運轉(zhuǎn)效率和運轉(zhuǎn)平順性兩者的關(guān)系,對工程師來說是很大的挑戰(zhàn)。目前已經(jīng)投入量產(chǎn)的三缸發(fā)動機(jī),都運用了一系列新技術(shù)來提升效率和平抑震動,具體細(xì)節(jié)如果展開了說估計能寫上一萬字,大家肯定沒耐心看。但總而言之就一句話,三缸抖動真的是老黃歷了。
和工程師們在實驗室里遇到的難題相比,三缸更大的挑戰(zhàn)是“人心”。
任憑媒體說一萬遍三缸不抖,鍵盤車神們就是不信。最近旁聽了一場有關(guān)內(nèi)燃機(jī)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)論壇,席間多位國內(nèi)行業(yè)資深的內(nèi)燃機(jī)專家都提到內(nèi)燃機(jī)“downsize”這一必然趨勢,小型化一方面是減小排量,而在減小排量的同時需要保證最佳單缸效率,所以三缸也就順理成章成為內(nèi)燃機(jī)downsize的重要組成部分。僅在中國,到2025年,三缸車預(yù)計保有量將達(dá)到5000萬輛。
減少氣缸數(shù)量并不是簡單的做減法,相應(yīng)需要做一系列提升動力、提升效率、降低抖動的加法。這不僅是為提升現(xiàn)階段的發(fā)動機(jī)效率,也是為今后和電機(jī)進(jìn)行深度融合做好準(zhǔn)備。然而這些加法,在現(xiàn)實環(huán)境中卻常常被鍵盤俠們所無視。
鍵盤俠們噴三缸的依據(jù)從何而來呢?找了半天只找到三個依據(jù):夏利、奧拓、F0。
夏利和奧拓的原型車分別來自大發(fā)和鈴木這兩家著名的日本小型車企業(yè),而且是這兩個品牌上世紀(jì)80年代中期研發(fā)的車型,距今已有超過30年的歷史。
這算不算用前朝的劍,斬本朝的官呢?
除了抖動,鍵盤車神們還有另一個槽點,那就是三缸成本低。一件商品的價格,是不能簡單的用本體物料成本來衡量的,缸體本身在發(fā)動機(jī)成本中所占的比例其實并不高,成本的高低也是由各個因素綜合決定的,所以汽缸數(shù)量變少并不能簡單和成本低劃等號。
目前幾乎所有主流的三缸增壓發(fā)動機(jī)都是全新開發(fā)的產(chǎn)品系列,相比它們所取代的四缸自然吸氣發(fā)動機(jī),物料成本事實上是不降反增。以別克Ecotec 1.0T發(fā)動機(jī)為例,其新增了鐘擺式雙質(zhì)量飛輪、單缸智能雙噴系統(tǒng)、電子執(zhí)行器渦輪等先進(jìn)科技,并采用了全鋁缸體、高性能材料的曲柄連桿等諸多先進(jìn)材質(zhì)。和目前仍在同級別車型中廣泛使用的1.5L、1.6L排量的四缸自然吸氣發(fā)動機(jī)相比,1.0T發(fā)動機(jī)的成本要高出近40%。
除此之外,得到技術(shù)更新的三缸發(fā)動機(jī)相比四缸發(fā)動機(jī)在動力、油耗等方面也有著顯著的提升。這里我們以別克Ecotec 1.0T發(fā)動機(jī)和大眾EA211 1.5L發(fā)動機(jī)為例進(jìn)行對比,就可直觀的看出差別。
通過上表我們可以看出,英朗的1.0T發(fā)動機(jī)不僅在功率和扭矩上強于朗逸的1.5L引擎,在最大功率轉(zhuǎn)速和最大扭矩轉(zhuǎn)速這兩個參數(shù)上也要更出色,并且還具有一定的燃油經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢,實現(xiàn)了動力性能和油耗排放的全新超越。由此不難發(fā)現(xiàn),裝配了高新技術(shù)的三缸發(fā)動機(jī)相比依舊沿用老舊技術(shù)的四缸發(fā)動機(jī),雖然明面上缸數(shù)減少了,但在本質(zhì)上卻擁有了更加出色的具體表現(xiàn)。而目前一些針對發(fā)動機(jī)優(yōu)劣的唯氣缸論,也可以壽終正寢了。
我們需要怎樣的節(jié)能環(huán)保汽車?電動車在未來當(dāng)然是選項之一,三缸增壓發(fā)動機(jī)則是眼下的重要選項。新能源升溫之下,搶先布局電動車的企業(yè)曝光率自然高,但收獲的銷量終究有限,目前電動車在中國新車年銷量中的占比僅不到3%。
著眼于當(dāng)下,那些悄然布局三缸發(fā)動機(jī)的企業(yè),還需要先邁過“人心”這道坎。站在消費者的角度,如何理解“節(jié)能環(huán)保汽車”的概念,可能是當(dāng)下需要升級的觀念之一。簡單的以氣缸數(shù)量論高低而不顧技術(shù)水平的迭代進(jìn)化,最終只會錯過真正適合自己的技術(shù)和產(chǎn)品。
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