誰稀罕那些沒聲音的電動車!我就想要發動機的轟鳴!

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由於我們生存的環境在不斷惡化,化石能源的消耗速度也越來越快,無論國內還是國外,為交通工具開辟新能源路線幾乎都成為了政府的一個重要的戰略。似乎,我們能看到的未來是,街上跑的,都將會是毫無聲響的純電動汽車。

內燃機車發展了100多年,在我們的心裡多多少少都種下了情懷,我們無法想像再也聽不到發動機的轟鳴、排氣管的咆哮後的生活,是多麼的枯燥,多麼的乏味。

幸好,在歐洲,在日本,廠家們都在不斷努力,通過自己的技術手段,把內燃機的效率一點點地往上推。他們的堅守和不懈,似乎又燃起了我們對內燃機的信心,似乎又能讓那個沒有聲音的電動車世界晚點到來。

在內燃機發展的道路上,大家的目標是一致的,讓發動機動力更強、效率更高、油耗更低,可歐洲廠商和日本廠商的方向截然不同,我們一起來看看。

日系展開熱效率競賽

熱效率是個什麼鬼?我們可以通俗地理解成發動機將化石燃料的能量轉化為驅動汽車的功率的一個比值,也就是轉化效率。

目前主流的發動機的熱效率大概在30%左右,而1876年首台汽油機問世時,當時的熱效率只有17%左右。換句話說,這100多年間,內燃機熱效率的提升僅僅只有13%左右。

豐田的高速燃燒技術

可就在不久前,豐田發布了全新的TNGA(Toyota New Global Architecture)平台,同時帶來了名為「Dynamic Force Engines」的新型發動機,純汽油版本的2.5L直噴自吸發動機一舉把熱效率帶進了40%的行列,而這款發動機的混合動力版本,在與THS-II搭配合作時,發動機本身的熱效率更可達41%。

豐田是怎樣提升熱效率的?豐田採取了優化氣門夾角的小手段,通過增大進氣門和排氣門間的夾角,讓從進氣門進入氣缸的空氣更好的在燃燒室內形成滾流,便於燃油以及空氣的混合,還能加快火焰的傳播速度。

其次,獨特的高壓燃油噴射器的噴油孔採取了獨特的六孔非均勻排列設計,使得燃油進入氣缸時也同樣能形成滾流,更快更充分地被燃燒。

馬自達的超高壓縮比

馬自達的歐洲研發總監猿渡健一郎曾經說過,他們會在2020年時將汽油機熱效率提升到60%。這是多麼可怕的數字,他們打算怎麼做到?

作為第二代創馳藍天技術的關鍵, HCCI均質壓燃技術成了馬自達的突破口。你沒看錯,就是壓燃,馬自達的目標是讓第二代創馳藍天技術的汽油機能夠舍去火花塞,能像柴油機那樣把燃料通過壓縮來燃燒。

汽油想被壓燃,絕對離不開超高的壓縮比,壓燃式點火需要將發動機壓縮比從當前的14.0:1提升到18.0:1。從而帶來的技術問題是如何對發動機燃燒過程進行精密控制,以避免出現爆震。需要檢測控制的涉及氣缸溫度、壓力、混合氣的密度等等等等,能不能普及真的得看馬自達的功力了。

本田的低摩擦VTEC TURBO

除了豐田和馬自達,本田也致力於提高發動機的熱效率,上一年發布的幾款VTEC TURBO系列發動機皆有不錯的表現,其增壓版的L15B,1.5L渦輪增壓發動機更是以38%的熱效率成為了當時之最。

其主要手段是對進氣口高度降低、形狀改善,改用淺碟狀頂部的活塞等,同樣是提高缸內混合氣體的流速,使其能夠在缸內形成更大更強勁的滾流,讓燃燒更充分。更重要的是,發動機內部零件皆使用降低機械摩擦的技術,機油也使用和自然吸氣版相同的超低黏度類型,從而讓能量的損失更少,熱效率就提上去了。

歐系熱愛48V系統

相比日系廠商拼命提高發動機本身的熱效率,歐洲人更熱衷於使用電來給發動機更多的輔助,讓發動機更容易在高效率區間運轉,能量的損失、燃油的消耗自然就少了。

特別是德國四強——賓士、BMW、奧迪、保時捷,都以發展48V電力系統為手段,來提升動力、節省燃油、降低排放。

賓士的弱混輔助

前段時間,梅賽德斯-賓士一口氣發布了四台全新的模塊化發動機,其共同點是都採用了48V的電路系統。使用48V電路,主要是要帶動全新的ISG(Integrated Starter and Generator)電機,取代了原有的起動機和發電機,作為汽車的輔助動力源。

能與發動機一起構成一套弱混MHEV(mild hybrid electric vehicle)系統,位於發動機、變速箱間的ISG電機在發動機轉速2500rpm以下時,會起到輔助發動機傳遞動力的作用,承擔渦輪介入前對動力的補償;並且還具有起停、能量回收、加速助力、電動爬行等功能。

而且48V電路系統的加入,可以支持電動壓縮機、電子水泵等附件在發動機停機時運行,而傳動的12V啟停在開啟空調後發動機就要開始運轉,有效減少停車時對燃油的消耗。

奧迪的電子渦輪技術

奧迪投入到48V電路系統的第一步,便是發展了電動渦輪增壓器。奧迪電動渦輪增壓的設計,並沒有捨棄傳統渦輪增壓的特點,完全採用電子驅動,而是被打造成兩個獨立的部分,兩者相輔相成。

當發動機轉速較低時,由48V電路來給電動渦輪供電,增壓器便會不斷為發動機「吹氣」。當發動機轉速升高到足以讓傳統廢氣渦輪增壓器「高潮」時,電動渦輪會停止運轉,剩下的事情就交給傳統廢氣渦輪了。奧迪的這套電動渦輪反應時間相當的快,只需眨一眨眼,電動渦輪就能從靜止加速到超過7000rpm,相當兇悍。

有了這個電動渦輪,即使發動機使用再大號的渦輪來壓榨動力,渦輪遲滯也不再是事兒。

內容轉載自公眾號


吳佩頻道

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