国内发动机领域出大事了!

深度解读 2020-05-22
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引言:“汽车产业是一个国家工业实力的集中体现,是工业王冠上的明珠,其产业链带动能力和影响力非常大。”

这话不是博士说的,而是吉利集团的大佬安聪慧面对采访时说出来的。虽然我国早已成为世界最大的汽车消费市场,自主品牌的汽车制造水平也是日渐提高,但在大多数国人眼中,我国的这颗明珠,还是不够亮。

原因无它,还是因为在许多关键技术上我们矮国外一头,最典型的就是汽车发动机,作为汽车的核心部件,很长一段时间内都是自主品牌的技术短板。不过随着研发的不断投入,如今国产发动机已经取得了巨大进步,尤其是小排量发动机的进步非常明显,已达到国际先进水平。

为了肯定自主品牌的这种进步,推动行业在发动机领域的技术发展,不断满足消费者的用车需求,中汽研华诚认证发起了首个发动机领域的自愿性认证——《乘用车用汽油机能效认证》,该认证针对的是发动机热效率这一细分指标。而近日首批测试结果已经发布,奔腾T77 PRO搭载的1.5T涡轮增压发动机CA4GB15TD-30以39.06%的热效率,获得了行业首个“能效之星认证”证书。

1、热效率是啥?

众所周知,发动机是靠汽油的燃烧做功,通过产生的热能来推动汽车运动,是一个由热能转换为机械能的过程。但是由于燃油不可能做到100%燃烧,再加上发动机还有进排气的损耗、机械的阻力等等,很多能量都被白白损失掉了。

比如燃料在发动机内燃烧,会产生大量的热量,而太热就会损坏发动机,所以需要冷却系统来给发动机降温。这就好比水池子一边在加水,一边在放水,这部分损失就是冷却损失;此外,发动机工作过程中,燃料燃烧产生高温气体的能量并非都会被转换成活塞的往复运动,一部分没来得及做功就被排出发动机外,这部分损失被称为排气损失;再加上泵气损失、机械损失等,这么算下来,只有为数不多的热能,可以转化为最终的机械能。

这个转化的比值就是我们常说的热效率,即发动机输出的机械功与燃烧燃油产生的化学能之间的比率。举个例子,通常说的30%热效率,意味着10升油,只有3升油真正被用来推动汽车,这个值常用以评定发动机的经济性。

2、为什么提升困难?

根据“卡诺循环”来看,发动机的热效率永远不能达到100%,人们所能追求的也只是无限接近的机会。目前全世界主流的汽车发动机热效率在30-40%之间,个别能突破40%。提高热效率可绝对不是一件容易的事,这是一个系统性工程,发动机为了提升1%的热效率,往往需要通过长达数年的研发实验去寻求最优方案,以保证热效率的提升不会对发动机其他性能造成影响。

比如,提高压缩比就可以提高汽车发动机的热效率。压缩比大,发动机缸内压力大,在自然进气的情况下,相同排量,产生更大的功率和扭矩,但是压缩比过大,容易使发动机产生爆震,因此倘若一味追求高热效率而提高压缩比反而会得不偿失。

目前用来提升热效率的技术有阿特金森-奥托双循环系统、缸内直喷、提高压缩比、HCCI压燃技术、预燃室实现超稀薄燃烧等技术,以及采用其它类型结构设计,不过这么一通折腾下来,最终能实现的发动机最高热效率也就是48%-50%之间,还只能存在于实验室中。从历史长河来看,1876年奥托制造了世界上第1部4冲程内燃机,当时这台机器热效率仅为14%,而现在市面上量产的动力系统,热效率比较高的普遍也都在40%左右。一百多年来,热效率提升了30%都不到,难怪每次前进一小步,都是人类的一大步。

3、为什么首个自愿性认证要测热效率?

看完了上文的分析,热效率的重要性自然不必多提,它既是发动机好坏的一个重要指标,也跟车主们日常用车息息相关,毕竟油价也是很贵的,能省一点还是要省。此外,目前市面上关于发动机热效率的说法众说纷纭,对汽车发动机热效率标准没有统一的规定,比如大家都说热效率,大部分人都在说有效热效率,毕竟更贴近真实用车情况,但也有可能就混入一两个居心叵测分子拿指示热效率说事,拿理想值来浑水摸鱼。

而且厂商公布的热效率都是自己关着门测出来的,如果要和市面上其他品牌车型对比的话难免有偏差。对于消费者来说,厂商自己测试公布的数据始终不如第三方中立机构测试认证的数据令人信服,好比安全碰撞测试,厂商自己测试和中立机构测试的效果就完全不一样。在这些因素的综合下,发动机领域的首个自愿性认证花落热效率也就不奇怪了。

4、奔腾的39.06%是啥水平?

正如前文所说,市场上主流发动机热效率都在30%-40%之间,放哪个段位奔腾的成绩都可以名列前茅。但如果严谨一点,还是得把它放到同级别的发动机中去比一比,目前在市场常见的这一级别发动机的热效率中,能达到38%就算是佼佼者了,而T77 PRO 的1.5T发动机能把热效率提升至39.06%,这不仅是目前中国自主品牌车企里面的最高纪录,同时也达到了业内1.5L排量热效率最高的水准,在国内发动机进化史上无疑具有里程碑的意义。

别小看这1%的提升,在背后需要的是大量的技术支撑,比如其采用了高效的米勒循环,采用进气门早关方式,不但抑制了爆震,还可以使进气效率再次提升,气缸内剩余的气体燃烧也更加充分,进而实现了11.5的超高压缩比。此外,该发动机还采用了诸多先进的技术和组件,例如:智能热管理模块技术实现了低温快速暖机,高温散热更好的效果;机油泵流量和换气系统的智慧调节,以及高压可变喷油技术,则进一步提高了发动机的节油性能;350bar三次喷射系统,能够喷射出颗粒更小的雾化燃油,提升燃油效率的同时进一步降低了污染物的排放。

随着排放法规的越来越严和人们对节能认识的加深,不仅带来了新能源汽车蓬勃的发展,也让高效率、低排放的汽油发动机技术开发受到高度重视,从而促使传统的内燃机技术不断创新。奔腾的优异成绩为我国发动机领域的首个自愿性认证开了个好头,通过这种客观、公正的试验,能让消费者真正了解汽车发动机的水平如何,消除误解。

如今自主品牌技术水平正不断提高,它们对品牌向上也有着不懈的追求,博士相信会有越来越多的车企选择用第三方认证来证明自己的产品力,如今奔腾已经打响了第一枪,让我们期待后来者。

文章转载自“C博士
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