混動(dòng)技術(shù)路線將會(huì)是各汽車廠商近期的主攻方向

12月10日，中國內(nèi)燃機(jī)工業(yè)協(xié)會(huì)乘用車動(dòng)力總成專業(yè)委員會(huì)（SCP）成立大會(huì)在寧波杭州灣召開。與近年來電動(dòng)化主旋律不同的是，參會(huì)代表們一致認(rèn)為，混動(dòng)技術(shù)路線將會(huì)是各汽車廠商近期的主攻方向，混動(dòng)汽車將在很長一段時(shí)間成為市場主流。

牽頭組織SCP的吉利在大會(huì)上表示已做好全面迎接混動(dòng)時(shí)代的準(zhǔn)備，并透露吉利正在開發(fā)新一代混動(dòng)專用動(dòng)力總成平臺(tái)，其指示熱效率達(dá)到49.5%。

“熱效率”又一次被推向前臺(tái)，在傳統(tǒng)汽車領(lǐng)域，2020年可謂熱效率年，多家自主品牌車企不約而同推出或宣示自己的發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率方面的飛躍。

例如廣州車展上，比亞迪正式發(fā)布了首款DM-i超級(jí)混動(dòng)轎車秦PLUS，虧電狀態(tài)百公里油耗3.8L，在滿油滿電狀態(tài)下行駛里程可超過1000公里。

而支撐DM-i超級(jí)混動(dòng)系統(tǒng)的驍云-插混專用1.5L高效發(fā)動(dòng)機(jī)，也在同一天以43.04%的最高熱效率獲得了中汽研華誠認(rèn)證中心頒發(fā)的“能效之星”認(rèn)證證書。

中汽中心華誠認(rèn)中心的“能效之星”認(rèn)證今年也頻繁出鏡，最早的是一汽奔騰T77 PRO 1.5T第三代”智擎魔方”發(fā)動(dòng)機(jī)，最高熱效率達(dá)到39.06%。

廣汽傳祺的第三代1.5TGDI、2.0TGDI發(fā)動(dòng)機(jī)分別獲得中汽中心的40.48%、40.23%熱效率認(rèn)證，第四代2.0ATK發(fā)動(dòng)機(jī)獲得42.10%熱效率認(rèn)證。

比亞迪的驍云混動(dòng)專用發(fā)動(dòng)機(jī)更是達(dá)到了43.04%，數(shù)據(jù)上已經(jīng)打破了馬自達(dá)SKYACTIV-X壓燃汽油機(jī)熱效率43%的世界紀(jì)錄。

為什么有這么多廠商突然熱衷熱效率？

發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率，是指發(fā)動(dòng)機(jī)有效功率的熱當(dāng)量與單位時(shí)間所消耗燃料的含熱量的比值。實(shí)際上在發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸中，燃料燃燒后所放出的總熱量，只有一少部分轉(zhuǎn)化為有效功，其他都因?yàn)榕艢鈸p失、冷卻損失、機(jī)械損失、泵氣損失等而被損耗掉了。

提升熱效率是一個(gè)漫長且艱辛的過程，1960年到2020年整整60年，汽油機(jī)的熱效率卻僅提高了10%。它不僅僅需要設(shè)計(jì)層面的不斷攻克難題，真正量產(chǎn)還需要企業(yè)考量供應(yīng)商的能力，同時(shí)還需要衡量生產(chǎn)成本、可靠性成本以及是否符合排放法規(guī)等等。

勿庸質(zhì)疑，熱效率是衡量發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)水平的一個(gè)重要參數(shù)，也是影響整車實(shí)際油耗的關(guān)鍵參數(shù)，但不是唯一參數(shù)。整車油耗還受車重、傳動(dòng)系統(tǒng)效率、駕駛風(fēng)格、輪胎性能、風(fēng)阻等諸多因素影響。而且大家所說的熱效率其實(shí)都是指最高有效熱效率，代表的是發(fā)動(dòng)機(jī)最佳狀態(tài)下的一個(gè)工況點(diǎn)，而實(shí)際用車時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)面對(duì)的是各種不同工況。

最高熱效率43%的馬自達(dá)SKYACTIVE-X壓燃發(fā)動(dòng)機(jī)

一般來說，提高熱效率的基本途徑主要有：提高發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比，給燃油創(chuàng)造一個(gè)盡可能地完全燃燒的物理環(huán)境；提升燃油的燃燒效率，讓燃油盡可能多地轉(zhuǎn)化為動(dòng)能；對(duì)廢氣和氣缸溫度進(jìn)行熱量優(yōu)化管理。

從近年來那些超高熱效率國產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)來看，大多是采用350bar超高壓電控直噴系統(tǒng)、集成式排氣歧管、雙流道渦輪增壓器等降低能耗的零部件，應(yīng)用阿特金森/米勒循環(huán)技術(shù)、高壓縮比技術(shù)，高滾流進(jìn)氣道技術(shù)、廢氣再循環(huán)技術(shù)（EGR）和低摩擦技術(shù)，其中關(guān)鍵部件大多來自博世、舍弗勒等國際著名Tier 1。

最高熱效率41%的豐田Dynamic Force系列發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)用的技術(shù)

比亞迪驍云-插混專用1.5L高效發(fā)動(dòng)機(jī)采用阿特金森循環(huán)來增加做功行程；用15.5：1的高壓縮比提高混和氣溫度、促進(jìn)充分燃燒；缸內(nèi)直噴改為歧管噴射，降低成本的同時(shí)提升了混合氣霧化效果；用廢氣再循環(huán)技術(shù)抑制爆震、降低油耗和排放；使用低摩擦油封、低粘度機(jī)油以降低摩擦；缸體缸蓋分體冷卻減少不必要的熱量損耗等，使用的招術(shù)和其他國產(chǎn)高熱效率發(fā)動(dòng)機(jī)大同小異。

這臺(tái)驍云系列1.5升發(fā)動(dòng)機(jī)只看性能參數(shù)，81kW最大功率和135牛?米的峰值扭矩并不出色，不過因?yàn)閷ｉT用于插電式混動(dòng)的機(jī)型，主要任務(wù)是在一個(gè)狹窄的轉(zhuǎn)速區(qū)間里持續(xù)發(fā)電，所以并不需要像獨(dú)立的燃料發(fā)動(dòng)機(jī)那樣兼顧性能和油耗，只需要把熱效率做到極致就可以了。

一位不愿具名的著名發(fā)動(dòng)機(jī)專家告訴汽車商業(yè)評(píng)論，他看了比亞迪的臺(tái)架試驗(yàn)，發(fā)動(dòng)機(jī)確實(shí)達(dá)到了熱效率43%。他覺得發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)路線和思路是對(duì)的，但后來經(jīng)過詢問，得知這個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)不是比亞迪自己做的，而是AVL（李斯特公司，世界三大權(quán)威內(nèi)燃機(jī)研發(fā)公司之一）做的。

按照他了解的情況，這可能是AVL專門是為比亞迪的混合動(dòng)力系統(tǒng)做的一款發(fā)動(dòng)機(jī)，不過這款發(fā)動(dòng)機(jī)是比亞迪投資，也算是自主開發(fā)，只是比亞迪在宣傳中沒有提AVL。

他表示，這款發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率確實(shí)很牛，也非常省油，一般發(fā)動(dòng)機(jī)以1千瓦的功率做1小時(shí)的功，要消耗220 克或230克油，它只要190多克。這款自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)在深度阿特金森技術(shù)基礎(chǔ)上繼續(xù)推進(jìn)，膨脹比達(dá)到了15.5：1，EGR（廢氣再循環(huán)） 率也達(dá)到了 25%，但功率很低，動(dòng)力很弱，不能當(dāng)一般發(fā)動(dòng)機(jī)用，用在混合動(dòng)力系統(tǒng)中發(fā)電，還是比較合適的，因?yàn)榛靹?dòng)系統(tǒng)中有電機(jī)對(duì)低轉(zhuǎn)速時(shí)的功率進(jìn)行補(bǔ)償。

據(jù)他了解，比亞迪插混的雙模技術(shù)和本田混動(dòng)技術(shù)很像，是串并聯(lián)式的，這種模式很容易控制，而且效率很高。在這種動(dòng)力系統(tǒng)中，發(fā)動(dòng)機(jī)主要用于發(fā)電，需要時(shí)做功也可以，但做功時(shí)效率比較差。絕大部分工況下，車輛只用電機(jī)來驅(qū)動(dòng)車輪行駛，發(fā)動(dòng)機(jī)只負(fù)責(zé)發(fā)電，只有到一些高速行駛或急加速的時(shí)候，兩種動(dòng)力才會(huì)一起工作，共同驅(qū)動(dòng)車輪。

天津大學(xué)教授、內(nèi)燃機(jī)燃燒學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任堯命發(fā)教授在接受汽車商業(yè)評(píng)論采訪時(shí)表示：“實(shí)驗(yàn)是怎么做的，熱效率是怎么算的，這些對(duì)最高熱效率的計(jì)算非常敏感，比如熱值怎么算，測試要保證什么條件，所以以我了解的信息，很難判斷比亞迪這款發(fā)動(dòng)機(jī)到底怎么樣，下武斷性結(jié)論不科學(xué)?！?/p>

他認(rèn)為，就比亞迪公布的技術(shù)方案而言，利用混合動(dòng)力降低配置要求，降低成本，肯定做的是對(duì)的，但在減配的條件下，還要達(dá)到43%的熱效率，是一項(xiàng)有挑戰(zhàn)性的工作。

發(fā)動(dòng)機(jī)是個(gè)產(chǎn)品，最后給到用戶，還是要求有較高的性價(jià)比，也就是說對(duì)于廠家而言，成本不能太高。發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率45%甚至50%在實(shí)驗(yàn)室都能達(dá)到，但成本也上去了，那么大家就要權(quán)衡用不用這個(gè)東西。

他表示：“發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率的評(píng)判，要看它是產(chǎn)品級(jí)還是實(shí)驗(yàn)室級(jí)，產(chǎn)品要考慮可靠性，要考慮綜合成本，要考慮用戶接受程度，實(shí)驗(yàn)室是可以不計(jì)成本的，不管運(yùn)行工況如何?！?/p>

實(shí)際上車輛節(jié)油，不光看發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率，還要看整個(gè)動(dòng)力總成的效率，各部件之間的匹配度如何，用戶體驗(yàn)受很多因素制約。比如馬自達(dá)新引進(jìn)中國的壓燃發(fā)動(dòng)機(jī)車型，熱效率很高，但市場反饋節(jié)油效果不是很明顯。

蜂巢動(dòng)力副總經(jīng)理、總工程師高定偉表示，目前從各家公布的熱效率看，一家比一家高，提高熱效率是未來發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展方向。他的公司也一直在從事這方面的研究工作，比如連續(xù)可變氣門升程CVVL技術(shù)已經(jīng)在1.5發(fā)動(dòng)機(jī)上批產(chǎn)了，而汽油機(jī)低壓EGR，稀薄燃燒技術(shù)、可變壓縮比技術(shù)等都在研究中。11月19日該公司發(fā)布了可用于混動(dòng)車型的新一代動(dòng)力總成——GW4N20發(fā)動(dòng)機(jī)+9HDCT變速器。

他表示，實(shí)際上搞發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品化都是有條件的，如果不考慮邊界條件，比如背壓非常低，中冷溫度低，進(jìn)氣阻力低，不考慮爆震， 43%的熱效率是可以實(shí)現(xiàn)的。他告訴汽車商業(yè)評(píng)論：“我們所談的都是基于能夠批量生產(chǎn)的技術(shù)，只有批產(chǎn)才能創(chuàng)造價(jià)值。我們現(xiàn)在做實(shí)驗(yàn)室單點(diǎn)的熱效率可以做到45%，但到批量生產(chǎn)還有相當(dāng)?shù)木嚯x?！?/p>

自從1886年發(fā)明汽車以來，提升熱效率是內(nèi)燃機(jī)發(fā)展一百多年來持續(xù)的前進(jìn)動(dòng)力和追求目標(biāo)?，F(xiàn)在我們非常欣喜地看到，自主品牌越來越重視技術(shù)研發(fā)，正在以更出色的技術(shù)和產(chǎn)品去真正地打動(dòng)消費(fèi)者。自主品牌在這方面的進(jìn)步，也一定程度上體現(xiàn)了自身研發(fā)實(shí)力的提升，非常值得鼓勵(lì)。

除了已有的高熱效率發(fā)動(dòng)機(jī)，國內(nèi)車企都在混動(dòng)專用的高效發(fā)動(dòng)機(jī)上努力耕耘。廣汽希望在未來一段時(shí)間實(shí)現(xiàn)混動(dòng)車型發(fā)動(dòng)機(jī)最高熱效率能夠達(dá)到45%；吉利宣稱正在開發(fā)新一代混動(dòng)專用動(dòng)力總成平臺(tái)，其指示熱效率將達(dá)到49.5%；一汽紅旗則表示，2030年其混動(dòng)車型的發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率將升至50%。

值得注意的是，在發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)上，我國自主發(fā)動(dòng)機(jī)還沒有像馬自達(dá)壓燃技術(shù)、本田預(yù)燃室技術(shù)、豐田高速燃燒技術(shù)和日產(chǎn)可變壓縮比技術(shù)這樣的創(chuàng)新技術(shù)，距離國際先進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)尚有距離。

真正高效的動(dòng)力系統(tǒng)并不只決定于發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率，還有很多其他因素會(huì)影響用戶的實(shí)際體驗(yàn)，而且采用什么樣的發(fā)動(dòng)機(jī)和整車品牌、用戶需求以及量產(chǎn)成本效益都有關(guān)系，行業(yè)和消費(fèi)者都應(yīng)更理性地看待熱效率。

原文標(biāo)題：2020熱點(diǎn)之技術(shù)篇：決戰(zhàn)熱效率之巔

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