相信我,至少十年内,内燃机不会消失
大众侃车
2020-05-24 17:00:00

作者:李玮嘉

最近有很多网友在讨论关于电动化趋势的发展,很多人认为在未来各大汽车制造厂商中,内燃机会逐渐让位电机,电动车会取代传统纯燃油车。很显然,这样的想法大错特错,抛开政策限制来说,随着科学技术的发展,内燃机的优缺点已逐渐被人们深挖出来,电机出现的目的是为了弥补内燃机在一定工作范围中的不足,形成内燃机与电机互补的状态,而并非成为汽车的唯一驱动方式。

为何是互补?我们今天就以家用车上必不可少的内燃机举例,来聊聊它整体上的优缺点与特性。

左右内燃机“前途”的参数——热效率值

评价一款发动机的好坏,我们通常会考量它的排量、功率,扭矩等一些常规项,而特别对于家用车上的汽油机来说,其热效率的高低则是一项十分重要的参考指标,包括在很多品牌宣传自己发动机优点的时候,会给出37%、40%甚至更高的热效率数值,那么这一比值其含义究竟是什么呢?

发动机热效率又称为“发动机有效效率”,指的是发动机有效功率的热当量与单位时间所消耗的含热量比值,以评定的经济性。当然这句话听起来有种梦回初中物理课堂的感觉,所以简单来讲,我们可以理解为一份汽油经过燃烧后其产生的能量为100%,而其中只有40%的能量被转化为动能,剩下的60%全被白白浪费掉了。

所以,如何提高发动机热效率便成为各大主机厂工程师们的重中之重,因为哪怕是再提高1%的热效率,发动机的燃油经济性也会大大提升。

我们不妨列举出已上市量产的热效率前五名的发动机:

不过这些数据对于真正的消费者而言,仍停留在看不见,摸不着的层面上,他们真正关心的就是这款车油耗低不低,加速快不快。

看懂这张图,你就会明白内燃机的“奥秘”

很多人见到这张图之后,多少会有些蒙圈,这便是传说中的“万有特性图”,其表述出的主要信息为发动机的转速(rpm),扭矩(N·m),BSFC(比燃料消耗率)。先不要着急一脸“黑人问号”,接下来,我们将通过这张图给大家讲清楚发动机在什么时候省油,在什么时候费油。

以上图中马自达Skyactiv-X发动机来举例,此款发动机也做到了目前全球热效率最高的43%,以2000rpm左右这一常用转速举例的话,与现款创驰蓝天发动机相比,可以通过超稀薄燃烧技术提高近30%的燃油经济性。同时作为自然吸气发动机,其动力响应性相较小排量涡轮增加发动机也更为迅速、直接。

我们先普及一下图中的知识点,横轴为发动机转速,这一数值在车内仪表中显而易见;纵轴则为扭矩,即节气门开启程度,我们也可以理解为“油门踩踏深浅程度”;图像中间虚线囊括的橘黄色部分为发动机最高效的区间。而从图像中央部分向外扩散后,最外围的蓝色区间则为更费油的工作范围。

从实际情况上看,Skyactiv-X在匀速80-110km/h左右时是相对最省油的,而在堵车或是激烈驾驶状态下是相对更费油的,那么我们可以想象成在省油情况下,发动机便更多的在黄色区域内运转,而在费油状态下,发动机则在蓝色区域运转。

对于Skyactiv-X来说,其真正灵魂便是SPCCI(火花塞压燃)技术,可以让这台发动机在高转速下也有相对出色的燃油经济性,这也再次印证上图中Skyactiv-X为何要比其他发动机的高效区间更加宽泛了。

那么有的朋友会问,在日常驾驶时,刻意把发动机压在橘黄色的高效区行驶不就行了?但实际上,这种情况几乎无法实现。当你想压入高效区间时,你必须要同时满足两个条件,即发动机转速保持在2000-3500rpm之间,同时油门踩踏深度保持在50%-80%,可在这种状态下实际车速会不断攀升,要么冲破限速,要么只能“收油”并远离高效区。那么让内燃机省油真的就没有更好办法了吗?答案当然是否定的,在发动机之外增加电机和电池等部件,从而形成一套混动系统,便是更为讨巧的办法。

在目前日趋严苛的排放法规下,各式各样的混合动力系统也会让消费者们眼花缭乱,例如MHEV(48V轻混)、HEV(混动)、PHEV(插电混动)、REEV(增程混动)。这些乍一眼看上去都是混动,但其各自的实际结构却大相径庭,而它们的实际区别我们会在之后的文章中继续给大家普及,并告诉各位在不同的用车需求下,混动车型该怎么选。

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