在文章開始之前,先給大家看一台車的照片:
它叫領克 09,準确來說,是領克 09 EM-P 遠航版,一台插混車。你可能要奇怪了,這不是新車,說它作甚?這台車根據很多車主的實測,平均百公裏油耗在 5.9-6.3L 左右,對于這麽大的一台車來說,這個油耗已經足夠低了。
上面這張圖,是星越 L Hi · P,也是一台插混車,根據車主的實測,這車的平均油耗在 5.5-5.7L 左右,也算是非常優秀的水平了。這兩台車有什麽共同點?它們都搭載了吉利的雷神電混系統。看到這你可能會覺得,這篇文章是個廣告或軟文,但還真不是,我們今天打算和大家聊聊,吉利最近公布的一台發動機,和這些低油耗大車之間,存在什麽必然的關聯。
爲什麽這些大車的油耗能這麽低?其實說到底,跟這些車上那套雷神電混系統中的發動機本身,有莫大的關系。我們之前做過很多期技術科普,大家也都已經知道插混車的工作原理,簡單說,要實現足夠低的平均實際油耗,單單靠大電池組是不夠的,或者說,電池組的大小并不是插混系統油耗高低的關鍵,關鍵還是在發動機這兒 --- 又或者說,在于發動機本身的熱效率和常用轉速區間的燃燒效率上。
我們現在熟悉的這套雷神電混系統搭載的發動機,型号爲 BHE15,是一台 1.5T 四缸汽油機。熱效率 43.32%,是當前世界最高熱效率汽油機之一。靠着這台阿特金森循環發動機在特定轉速區間的超高熱效率,雷神電混系統錄得了非常優秀的實際油耗表現。
而本文的主角也是一台發動機,型号 BHE15 Plus,看型号大家肯定就猜得出,這是上面那台 BHE15 發動機的某種 " 改進版 "。不假,這台吉利最近官宣的新型發動機,再次把熱效率提升到了 44.26%。小幅度超越了 " 初版 "BHE15。而且吉利方面也介紹,這台發動機的潛力還沒挖完,它最高能做到 46% 左右的熱效率。
46% 熱效率什麽概念?如今 F1 上的超先進發動機,壽命隻有 4000 小時左右,熱效率 51% 左右(奔馳車隊在 2022 賽季實現)。幾年前的勒芒賽車上的賽車發動機,壽命在 5000-6000 小時,熱效率也隻有 42%(豐田 TS-040)。F1 的 51% 熱效率,已經被稱爲四沖程汽油機的機械極限了,所以作爲一台民用發動機,要考慮到幾十萬公裏的使用壽命,無論是現階段的 44.26% 熱效率,還是這台機器的極限 46%,已經足以稱得上當今世界上最頂尖的高效率發動機了,而這麽一台發動機由吉利自己親手打造,說一句國産之光,說一句國人驕傲,一點都不爲過。
你可能會好奇,這麽高的熱效率是怎麽做到的,其實也不難解釋,無論是 BHE15,還是現在剛公布的 BHE15 Plus,又或是其他車企今後會公布的,幾乎所有熱效率在 42% 以上的發動機,它們無一例外全都屬于深度阿特金森循環發動機。
阿特金森循環大家聽過,但啥叫 " 深度 " 阿特金森循環?阿特金森循環之所以比傳統的奧托循環能達到更高熱效率,更省油,其實原理很簡單,這種發動機在排氣行程結束之前就提前打開進氣門,在原本應該關閉進氣門,活塞做壓縮沖程的時候延遲關閉進氣門,盡可能讓更多空氣跑進氣缸裏,這樣一來,在噴油時,氣缸裏的空氣多了,就更容易實現稀薄燃燒,稀薄燃燒就是省油的關鍵,也是熱效率提升的關鍵。
但這種工作模式會讓發動機的馬力和扭矩都出現明顯下降,所以對于很多還打算把這些發動機用在純燃油車型的車企,會在阿特金森和奧托循環之間做取舍,既盡可能保持高能效,又不要損失太多動力和扭矩,畢竟發動機還要裝在純燃油車上用的,到時車主反饋動力不行,那可不好辦。
所謂的深度阿特金森,其實就是完完全全的阿特金森循環,所以這種發動機優缺點都非常明顯。優點前面說到了,很高的熱效率,很高的能效,能做到很低的油耗。但缺點就是動力,嚴重的動力缺失。深度阿特金森循環發動機特别是在低轉速下的扭矩發放,相比傳統奧托循環發動機弱了很多很多,所以,所有的深度阿特金森循環發動機,都隻适合和插混系統協同工作,它們羸弱的扭矩和動力表現,是不适合直接作爲純油車的動力單元的。
但對于不管是雷神電混還是其他類似的插混或增程系統來說,發動機的扭矩和動力表現并不重要,畢竟這類系統主要依靠電機驅動車輛,發動機隻會在急加速這種工況下才會介入,和電機一起驅動。而因爲有了電機這種先天大扭矩的東西,這種發動機扭矩不行的問題,放在整個系統中也就不再是個問題了。
所以說白了,這種深度阿特金森循環發動機,非常适合和混動系統合作,一起驅動車輛,但這種熱效率超高的發動機,注定無法單獨成爲一台車的驅動動力源。
這是必然的,如今包括文初這兩台車已經能做到實際 5L 左右的油耗,未來在新型發動機的幫助下,這類車做到百公裏平均 4L 的油耗是可以預期的。但是,油耗的降低不會随着發動機熱效率不斷提高而不斷降低。根據目前四沖程内燃機的發展步伐看來,46% 熱效率差不多就是民用機型的機械極限了,也就意味着到了 46% 熱效率,後面基本上沒有改進空間了。
所以對于如今的車來說,像領克 09 這類大車,可以通過發動機的技術升級實現低于 5L 的平均油耗,但這基本上也已經是極限了。我們可以說,内燃機的發展潛力,基本上已經到頭了,如果以後的混動車還想繼續提升百公裏油耗表現,也就隻能在電機、電池和電控這方面入手了。但不管怎樣,插混車也好,增程式也罷,它們的油耗優化空間是有限的。
未來一段時間,我們當然還能看到油耗更低的混動新車出現,但平心而論,混動車的油耗潛力也已經被挖得差不多了。如果想更進一步提升能效,擺在我們面前的無非也就隻有純電動和氫能源兩條路。純電受制于電池技術,氫能源受制于基礎設施不足和成本過高,在目前看來都不完善。
所以關于新能源車的未來到底會怎麽走,别說大家,連我們,都還看不清道不明。