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“脱裤子放屁”?要想内燃机热效率达到50%还得看增程式!

  毫不夸张地说,汽车工业的发展史,就是人类工程师一步步提高内燃机热效率的发展史。回顾一下内燃机的发展历史就知道,内燃机热效率的提升有多么艰难。

  1876年,德国人奥托制造了世界上第一台4冲程内燃机,这台机器热效率是14%。

  1883年戴姆勒和迈巴赫参数图片)联手造出了世界第一台立式四冲程汽油机,热效率被提升到了15%,1894年又提升到了20%。

  2000年,随着电喷技术和ECU的加入,汽油发动机的热效率终于站上了30%的大关。

  2003年,丰田拿出了一款震惊全球的发动机(代号1NZ-FXE),这台发动机热效率高达36.8%,远远高出同期其它车企的水平。搭载在第二代普锐斯身上,这款车的能耗表现震惊了当时的国人。

  2008年,丰田汽车再接再厉,推出了1KR-FE机型,发动机热效率达到了37%。

  2013年,本田终于发威,一举达到了38.9%的最高热效率,成功打破丰田垄断。

  但是时隔三年,丰田再次夺回热效率的冠军,发布了全球首台40%热效率的发动机,混动专用版本,其最高热效率甚至达到了41%。很久以来,这款发动机都是全球热效率最高的量产汽油发动机。

  直到2022年,比亚迪的骁云-插混专用1.5L高效发动机横空出世,热效率高达43%,是全球热效率最高的量产汽油发动机。

  回顾汽油内燃机的发展史,内燃机发展至今100多年来,从14%到43%,热效率只提升了29%,从1876年到2000年,这100多年,热效率仅仅提升了16%,而内燃机的热效率已经接近瓶颈,即使提高1%,都已经很艰难,就像全球的百米记录,提升0.01都是在创造历史。

  马自达虽然推出了压燃发动机的方案,号称热效率达到了50%,但是已经被证明成本过高,实际能耗表现一般,难以大规模量产,那么内燃机的热效率提升真的走到头了吗?在有生之年我们到底能不能看到内燃机的热效率接近50%呢?

  答案是还有一种技术路线,有望在未来几年大幅度提高内燃机的增程式。那就是被很多人看不起,被很多人调侃是“脱裤子放屁”的增程式。

  内燃机的热效率为什么很难提高?除了技术瓶颈之外,还有一个就是内燃机需要仔细考虑的工况太多了,搭载在燃油车上,要考虑发动机和变速箱匹配的各个工况下,发动机的稳定性、燃油经济性、运转品质、升功率等等维度,混动车型因为发动机需要直连或者和电机并联驱动,因此在研发时考虑的因素也很多。

  但是增程器不同,它唯一要做的就是在高热效率区间发电,因此,增程式在理想情况下,是能做到只运行在点工况的,在这个内燃机热效率最高的甜点位置,增程器运转发电就可以了,内燃机可完全只针对这个点工况来优化,这样的情况下是有很大的可能性突破43%的热效率,达到45%甚至以上的热效率的。

  另外,很多人不理解的一点是,为什么发动机最高热效率恒定,却在跑高速和跑市区呈现出截然不同的油耗,那是因为发动机的热效率不是一成不变的,最高热效率只有实验室工况下能跑出来,跑高速是发动机效率的甜点区,能做到30%以上的热效率,但是市区行驶,热效率往往不到20%。这也很好地解释了,增程式车型为什么市区能够省油。

  虽然很多人认为增程式高速行驶多了一套转化工序,是在脱裤子放屁,相比双电机串并联混动,技术门槛更低,但是增程式车型还有潜能可挖,而双电机串并联混动车型,几乎已达到了效率瓶颈了。一旦增程器的热效率取得突破,那么增程式车型高速能耗高这样的最大短板就被补足,增程式结构相对比较简单,成本低,故障率较低的优点,也会开始凸显。

  在纯电车型无法覆盖所有用车场景的情况下,增程式和插电混动车型可能会成为纯电车型的补充,但是它们两之间谁会成为纯电之外的主流,依然保有悬念。

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