判斷一款發動機先不先進是看數據,還是看熱效率、可靠性加耐用性?

水水8151


由於汽車屬於精密化零部件的組合體,它涉及到冶煉、機械、電子、電氣、紡織等幾乎所有的工業產業,所以我們常說一個國家的汽車製造水平如何往往能從側面反應了這個國家的工業化水平高低。縱觀全球各大工業強國可以看出沒有一個不是汽車製造強國,而發動機又是汽車的“心臟”屬於汽車最頂尖最難攻克的技術壁壘。因此,可以說發動機的好壞很大程度決定了一輛車的質量是否“過關”,是一個汽車品牌生存的根基。



如果細分的話一款發動機的先進與否涉及到方面太多了,包括材質、用料、設計、技術搭載軟件適配以及耐用性、穩定性等各個方面。雖然我們不能細分了解到每個方面,但是這些方面科學結合起來會通過特定的直觀信息表現出來,這些信息就是我們對比一款發動機好壞、先進的一個參考依據。那麼最簡單的判斷一款發動機是否先進應該參考哪些方面呢?

熱效率

發動機的作用就是通過燃燒化學能釋放能量產生高溫、高壓推動活塞運動從而帶動曲軸做功傳遞機械能。熱效率就是發動機輸出的功與燃燒燃料(油、氣等)產生的能量之間的有效比值。這個比值越大代表燃燒的更充分、燃油利用率更高、能量轉化的越多。因此,相同排量下熱效率高的動力就強,燃油更經濟,排放也更少。舉個例子:如果熱效率30%表示燃油產生的能量僅有30%被有效利用,剩餘的70%能量都被以各種形式浪費掉。


目前在售車型大多數發動機的熱效率都集中在33%-38%之間,那麼大家都知道提高熱效率有好處為什麼不努力提高呢?技術難以達到,技術達到後材質、工藝或者耐用性甚至成本等任何一個環節都可能導致其並不適合量產,只能在實驗室。目前比較高的熱效率有以下幾個代表:大眾EA211的1.5T可變截面渦輪增壓發動機,熱效率37.5%;本田L15B渦輪增壓發動機,熱效率38%,本田2.0L混動發動機,熱效率40%;豐田Dynamic Force 2.5L自然吸氣發動機,熱效率41%,2.0L熱效率40%;馬自達Skyactiv-X壓燃發動機,熱效率50%;現代集團SmartSream發動機,熱效率接近50%。

壓縮比

壓縮比就是活塞在下止點時的氣缸容積與活塞在上止點時氣缸容積之比,也就是氣缸的最大容積和燃燒室容積之比。比如每個氣缸的排量是500ml,其燃燒室容積為50ml,那麼它的壓縮比就是10比1,理論上增大行程和減小燃燒室容積都能有效增大壓縮比。但是,對於汽油車來說增大行程並不是最有效的提高壓縮比方式,因為汽油發動機的行程一定,增大行程並不能很好解決燃燒室壓縮體積提高燃燒效率的問題,所以車企都致力於減小燃燒室體積從根源上提高壓縮比。壓縮比的提高在很大程度上能提升動力和燃油經濟性,簡單的說壓縮比越高點燃後產生的壓力越大、燃燒更充分能量越大,產生的推動力越大抵消對抗壓力後,傳遞出來的動力越強。



那大家都使勁提高壓縮比不就行了?還是技術和材質的限制。因為壓縮比太高會出現最明顯的問題就是爆震,爆震就是混合氣體在點火前就自行燃燒,這是一種不規律不正常的多點燃燒情況,會造成缸內壓力不均勻、發動機無法有效工作,嚴重時造成氣缸及連桿損壞。所以,均質燃燒、稀薄燃燒、改變點火提前角等技術都是為了提高壓縮比。但礙於技術和穩定性的限制壓縮比和熱效率一樣都只能逐步提高,不可能一蹴而就。所以,各大車企的調教必須都是以穩定為前提。

技術搭載

發動機技術的搭載可以在不改變氣缸結構的情況下來實現性能或者燃油經濟性的提高。比如我們常說的針對進排氣側的氣門夾腳調節、優化進氣滾流、連續可變氣門正時、氣門升程、雙氣門正時升程等;在冷卻系統中的水冷中冷器、雙循冷卻設計等;在結構上的集成缸蓋、集成排氣歧管、單雙頂置凸輪軸等;在噴油系統上智能雙噴射、直噴、混合噴射或者馬自達的壓燃等;在廢氣處理上提高廢氣再循環率、降低排放;在工藝採用強度和精度更高的材質等;在機油循環系統上採用智能電控機油泵等等。


發動機技術的搭載當然是越多越好,但是發動機並不是各種技術的堆砌產物,它仍需要綜合考慮耐用性、可維修性、穩定性和量產成本可控性等各種條件。比如偏向性能的發動機一般注重進氣側的調教,偏向經濟性的發動機一般會中和進排氣側的兼顧調教。又雙增壓肯定有優勢但是平民家用車也沒必要搭載。

可靠性、耐用性

可靠性和耐用性是所有發動機必須遵循的基本前提。一款性能再出色,熱效率、壓縮比都很高,搭載各種先進技術的車如果可靠性和耐用性得不到保證,它頂多算是個實驗半成品。而可靠性和耐用性主要體現在發動機的設計和製造工藝技術上,因此各個品牌都在可靠性和耐用性上不遺餘力的發展。從缸體材質到連桿到曲軸,從冶煉到研磨到拋光,從精度控制到噴塗材質等等甚至是一條皮帶、一個螺絲都考驗著你的技術實力,每個環節都涉及到各個品牌的工業硬實力水平。比如博世這個汽車精密部件供應巨頭,它幾乎能生產汽車所有精密零部件,也是全球最大的汽車精密部件供應商,涉及的領域多到汽車每個角落。又比如法雷奧這個巨頭也是汽車重要精密零部件的供應商,別看豐田產業鏈那麼全,它的很多東西也得用博世的。



發動機很好製造,但是穩定耐用的發動機就不好製造了,而在穩定耐用的前提下還得保證動力、經濟還得提高壓縮比、還得保證便於維修最後還得價格便宜適合量產,綜合各個因素這就難上加難了。所以,最簡單的民用汽車已經考驗了這個國家的工業水平,因為它涉及的面太廣了,並且每一方面都有苛刻的要求。穩定性它不是新技術的搭載和應用那麼,理論上的東西還得靠實踐來反饋才最真實。

數據

發動機的數據僅僅是一個表象參考,相當於把發動機的各種技術、工藝、設計、結構綜合以後得出來的最直觀的一個“數據代表”作為一個參考值。因為不可能每個人都是發動機工程師,就算是工程師也不可能完全知道發動機製造的每個技術和工藝細節,所以對於我們這些外行來說它有一定的參考意義。發動機的數據主要有兩個:扭矩和功率,理論情況下相同排量的發動機誰的數據越高代表越好,但是發動機是一個整體又不能只看參數。然而發動機的生產和研發又不是我們消費者能夠左右的,所以它的好壞還得看市場反饋。



不過有人說新發動機短期又看不出市場反饋怎麼辦呢?其實車企的實力佔了很大一部分影響因素,然後所謂的新發動機都會借鑑原有發動機的成功經驗,再結合現有技術的搭載和應用會給人一個預期評估。

因此,判斷一款發動機是否先進可以先參考數據,然後瞭解它的企業實力,熟悉它的技術搭載和應用,最後對比老款相似款的市場回饋對新款做個市場預期。


旋轉的方向盤


判斷一款發動機是否先進單看參數數據是不行的,因為動力參數高的發動機也有技術不先進的存在;單看可靠性也不成,可靠性本身在機械層面上看可以理解成代表先進性,但在技術領域可靠與先進完全是相悖的,越先進的機械的可靠性往往是越差,比如美國的航天飛機公認的具有先進性,但摔的差不多了!阿卡47公認的不先進,但可靠性優秀;而熱效率在一定的框架下可以代表先進,但又不能完全代表先進;所以評價內燃機是否現金比拼的是綜合性的素質,而不是單方面的強弱!

什麼是熱效率?

內燃機的熱效率實際上就是指內燃機中轉變為機械功的熱量與所消耗的熱量的比值,簡單點說就是燃燒燃油產生的可以轉化為機械能的熱量與燃燒總熱量的比值;從字面意義上看熱效率當然是越高越好,實際上想提高熱效率也是極為困難的,但實際上高熱效率並不等於就真的省油,或許這個說法可能顛覆了很多人的認知,但實際上熱效率的高低只是從發動機層面上入手,而將發動機裝入車內形成整車的綜合層面,熱效率的意義就變得虛無縹緲了!


為什麼說高熱效率不一定省油?

熱效率的高低的確是評價一款內燃機好壞的重要參數之一,這一點無可厚非,但我們談及油耗的時候只會說某車的油耗是多少,而不會說某發動機的油耗是多少,這就是因為當發動機離開臺架進入發動機後,它自身的意義就發生了偏轉;如今的車企很喜歡宣傳自己家的內燃機熱效率有多麼、多麼高,但宣傳這種峰值熱效率的意義是什麼?內燃機的熱效率並不是固定不變的,而是隨著發動機的負荷改變而發生改變,峰值熱效率高的確代表在這個工況下的燃油經濟性更好,但我們實際用車的時候就真能保持發動機在峰值熱效工況下工作麼?其實做不到的,能不能省油靠的不是峰值熱效率的高低,而是由實際用車中咱們經常能達到的熱效率來決定,也稱之為“綜合使用熱效率”,哪輛車在實際使用中的綜合熱效率越高,哪輛車的燃油經濟性就更好;舉一個實際的例子,某發動機峰值熱效40%,但需要發動機在2500轉時才能達到,而我們保持2500轉的轉速勻速巡航就能換來最佳燃油經濟性,但實際上在市區還是高速我們都很難保持在發動機2500轉勻速行駛;所以峰值熱效率高代表了發動機的極限潛質,但並不代表實際的表現就理想!奔馳打造出過峰值熱效45%的1.6T競賽發動機,但這款發動機的峰值熱效轉速甚至達到了7、8千轉以上,所以高熱效率不是不能堆,重點在於堆高的熱效率有多少能為我們所用?對的高不一定就先進,我們能用到的高才是先進!發動機在臺架上能達到40%熱效,但在實際使用中只能達到37%左右,這叫先進麼?





高熱效率與渦輪增壓體系的衝突

要實現更高的熱效率增加壓縮比是最重要的一環,而壓縮比增加就等於實際增加了發動機點火前的缸壓、溫度(氣體壓縮程度越大,釋放的熱量越多),產生爆震的幾率就更大,為了抑制爆震最好的辦法就是提高燃油標號,依靠更高的辛烷值來降低燃燒的速率從而對爆震實現抑制(補充下創馳藍天依靠考託循環+阿特金森循環來實現可燒低標號);而引入渦輪增壓概念之後,發展高壓縮比的思路就受到到了制約;因為渦輪增壓給氣缸灌入了已經壓縮的氣體,也就是說渦輪增壓發動機點火前的缸壓並不是標定的壓縮比能夠體現的,壓縮比為11的增壓發動機的點火前缸壓遠比壓縮比同為11的自然吸氣發動機要大得多,因為增壓發動機缸內的空氣在活塞壓縮前的壓力就比自然吸氣大,所以註定了渦輪體系民用發動機不可能有過高的壓縮比(別去和F1的賽用增壓比,人家是不考慮壽命,而燃油在百號基礎上又添加各種抑制爆震的添加劑),民用渦輪增壓發動機增壓值越大,壓縮比越低,而壓縮比低了就不要談什麼熱效率了(不可能高),所以對於一些高增壓發動機來說熱效率都超低,但能說這些高性能發動機不先進麼?比如A45上的M133渦輪增壓發動機,它的壓縮比只有8點幾,熱效率也不高,可能說它不先進麼?



評價內燃機是否先進往往需要多維度、多方面去考量

還是上文中的例子,M133發動機雖然壓縮比不高、熱效率也不出眾,但是它可以承受接近1.8Bar的增壓值,而咱們的民用2T最大也不過才0.9Bar,所以M133的缸體極為堅固,這體現出了奔馳在鑄造方面的先進技術,這是不是您所問的先進?再看看本田造發動機的極端高轉速、日產的真圓加工,這一切都是需要以先進技術作為依託的;超跑的發動機熱效率肯定沒有豐田高、燃油經濟性超低、不可靠、耐用性也不如民用車那麼它就不先進麼?所以先進是個範圍很大的詞,它並不是僅僅依靠動力參數、可靠性、熱效率、耐用度就可以體現出來的;機械領域的先進性往往存在於各個層面之上,小到一個螺絲、一種塗層都能體現出是否先進,同樣依靠先進技術打造的產品實際的表現不一定就好,所以先進不先進不是我們想象的那麼簡單!內燃機的發展歷程就是在向更低的排量、更小的體積、更少的缸數、更高的升功率、更低的能耗所發展,這就是內燃機的進化之路,不要管應用了什麼技術,只要符合這五個維度就能體現出先進性;優質的應用能力即代表最真實的先進!



非專業車評


如果看發動機數據可以的話,那我們的國產發動機豈不是技術已經到Top階層了?看一款發動機怎麼樣,需要綜合開比較!我認為先進的發動機應該是在現有的技術基礎上,把發動機做的更成熟,發動機各項數據指標做的更加穩定完善!歡迎關注“汽車概況”!


有的發動機數據就是漂亮,發動機扭矩大,功率也大,但就是費油,並且發動機噪音振動也不好,把這款發動機放在家用車上,肯定就不好啦!

還有的發動機,是三缸機,比如1.5T三缸機,功率和扭矩調教的比四缸機1.5T都大,但就是是三缸機,導致整個發動機振動大,噪音大,耐久性也有待考驗,把這款發動機放在車上,整車性能會被拖後腿!

另外發動機材質也可以決定技術先進與否,材質決定了發動機質量,散熱程度,材質越輕,強度越高,散熱性越好,發動機技術也越高!





還有的發動機,各項數據都很漂亮,噪音振動都俱佳,但是輸出功率和扭矩不穩定,不穩定造成的後果就是,每測試一次數據都有一個結果,結果之間差異非常大,我們肯定也不能說這個發動機好!


我認為一個好的發動機,技術先進的發動機,應該材質優良,電控系統靈敏前言,發動機散熱系統完善; 最大轉矩爆發轉速區間較大,最低值越小,性能越好; 同等排量發動機所輸出的扭矩和功率越大越好; 發動機最好轉速值越大越好; 發動機扭矩輸出越穩定越好; 發動機熱效率越高越好; 發動機振動噪音越小越好!


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