为什么好多品牌汽车都更换小排量发动机?

Cassie-Arts


主要是第四阶段油耗标准今年实施。企业平均油耗为5升/百公里,超过部分要接受罚款。

目前车企应对的措施有:采用混合动力、小排量增压、纯电动和氢燃料电池等。

减少碳排放是减少空气污染的主要手段,因此对车企的平均油耗标准还要提高,车企面临着日益增大的压力。这也是特斯拉被资本看好的一个原因。


深蓝ME


我来分享一下,越来越多的车型选择小排量发动机是最近10年间的技术发展趋势,就是这就是所谓的小型化Down sizing,意思就是采用小排量的涡轮增压发动机来代替同功率的大排量自然吸气发动机,从而实现在降低油耗的同时提升性能的目的。这一概念是目前行业的主流技术趋势。我们来看一下涡轮增压小型化Down sizing技术:

1.涡轮增压小型化的发展历程

早期的涡轮增压技术主要是为了提升发动机性能的,并没有过多考虑到油耗,因此排量都偏大,油耗比较高。工程师们对油耗的降低的技术方案重点在如何提高自然吸气发动机的最高热效率上,比较典型的是直喷和稀薄燃烧系统的开发,这一技术从上世纪90年代由三菱开创,后来宝马奔驰大众都量产了自吸的稀薄燃烧直喷发动机。后来随着排放法规的日益严格,稀薄燃烧系统遇到了一个无法克服的问题,就是NOx氮氧化物排放。由于燃烧系统的排气中有大量的氧气,因此其产生NOx无法通过三元催化器来消除(三元催化器在λ=1也就是空燃比为14.7附近的时候才能发挥作用)。







这一问题解决起来非常困难,因此新的解决方案出现了。就是采用涡轮增压小型化发动机来在λ=1的均值燃烧情况下实现大幅度降低油耗的目的。最早量产的涡轮增压直喷小型化发动机是是2005年量产大众的EA111 1.4T增压直喷发动机,后续几乎所有的主机厂都跟进了这一方案。



2.涡轮增压小型化的优势

(1)降低油耗

a.转移发动机工作负荷区

我们知道直接提高发动机的最高热效率是很困难的(下面两个图是丰田关于提高自然吸气发动机最高热效率的数据,可以看到提高5%的最高热效率都非常困难,而且热效率超过40%以后再提升的空间有限),于是工程师想到可否让发动机更多的运行在高效率区域,从而从实际上提升整车使用工况的热效率。





如果用小排量涡轮增压发动机代替同等功率大排量自吸发动机,由于直喷增压发动机可以在低转速实现很高的扭矩,这样通过变速箱速比的调整(减速比变小),可以在同样的整车需求功率下让发动机在更低的转速更高的负荷工作,这样更容易进入发动机万有特性中的高效率低油耗区域。

这样通过转移发动机运行负荷点的办法来使发动机更多的运行在低转速高负荷区域,大幅度提高发动机的效率,从而降低油耗。下图是大众EA111 1.4T和1.6L自然吸气的比较,


通过小型化转移发动机负荷点油耗降低22%,幅度非常大。

同时,涡轮增压小型化发动机相比同等功率的自吸发动机由于低速扭矩大幅度增加,可以实现更加宽广的低油耗工作区域。下图是本田1.8自吸和1.0T发动机万有特性油耗对比,可以看到1.0T可以实现更宽的低油耗区域。



b.低摩擦阻力

小型化的另外一个明显的优势是是摩擦阻力低。用小排量涡轮增压发动机代替同等功率的自吸发动机时,发动机的运动件尺寸缩小,比如曲轴、连杆、活塞等,这部分的摩擦阻力会变小,从而进一步降低油耗(下图是标致雪铁龙1.2T代替原来1.6自吸发动机油耗降低的情况,摩擦阻力和热管理的贡献有2.5%)。



c.低泵气损失

另外,由于排量小,在怠速和小负荷时小排量增压直喷发动机的泵气损失也比大排量自吸发动机要小。这对于城市堵车情况的实际使用油耗帮助很大。

(2)改善性能

由于涡轮增压发动机拥有非常高的低速扭矩,通常比同等功率的自然吸气发动机低速扭矩要高60%以上,甚至能达到2倍。强劲的低速扭矩带来了更好的加速性能。上面大众EA111 1.4T和1.6L自然吸气的比较图中可以看到在降低22%油耗的同时,加速性还提升了0.6s。

(3)容易满足排放法规

由于增压直喷小型化发动机采用了均质压燃系统,因此可以使用简单高效的三元催化器来实现低排放,比较容易满足排放法规的要求。

以上信息供大家参考,欢迎讨论。对发动机感兴趣的朋友可以关注我,每周会发布发动机技术的专业解读,谢谢支持!


锐引擎


因为内燃机发展的趋势本身就是逐渐小型化、逐渐轻量化、涡轮直喷化,虽然在体积、排量方面对比以往产生了下降,比如在过去那些大块头的V8很多,美系的B级车甚至都会配备V8发动机;而如今咱们的B级车充其量只是个L4,甚至连V6都几乎看不到了!虽然发动机排量越来越低,但这个不重要,重要的参数是升功率,虽然这几十年来发动机的排量在不断降低,但升功率却不降反升!



实现同样的功率,不同时代的发动机所需要的排量是不同的!

举一个很简单的例子,上世纪6、70年代,虽然大排量发动机盛行,但当时发动机的功率并不比现在的小排量功率高!比如上世纪早期以及中期的民用V8发动机,也就200多匹的马力而已,大排量、缸多就等于大马力?这完全是个伪命题!甚至到了上世纪90年代时,很多大排量V6、V8发动机都不如现在的L4自然吸气发动机的动力大;比如上世纪90年代初的第十代福特雷鸟,配备3.8l v6机头的版本仅仅可以提供140匹马力(是不是比当今三缸自然吸气发动机还要低?),而配备的5.0l v8发动机可以提供不到200匹的马力!200匹马力,当年的V8才能提供出这些,而如今随便一台2.5L的四缸发动机的参数都比它好看,所以不同时代主流车型对马力的要求变化不大,而改变的是实现相同马力下,不同的排量(如上图,福特的雷鸟,5.0L将近200匹的马力,这样的情况下不上5.0L排量实力不允许!)!

家用B级车200匹左右的马力,这么多年来几乎没发生多大的变化!

家庭用B级车200匹左右的马力配备,已经持续很久一段时间了,确切的说是160-240匹这个马力区间,很多年来都是这个配备标准(实际上其它级别也都有马力标准),这可以说是变化很小的一个量!而唯一改变的就是爆发这个动力所需发动机的排量;过去发动机的制造工艺差、压缩比低、热效率低、没有引入直喷技术,所以无论是油耗、升功率表现的都比较差,而现在则不同,以现在的造车技术、理念可以通过更低的排量来实现过去只有大排量才能做到的动力,那么我们还需要那么大的排量做什么?难道就为了一句什么V型平顺?其实常见的V6也不平顺,最平顺的是V12,可没几个人开过,那么人人都说V型平顺的依据又是什么?纸上谈兵、人云亦云!


涡轮时代的来临,使得车子的排量进一步降低!

涡轮增压技术的民用化是促进内燃机排量更小的重要一环;自然吸气的极限、仅仅只是涡轮增压的入门而已,咱们拿2.0L自然吸气机头为例,自然吸气做到200匹就已经很极限了(别拿本田那些高转速2.0L自吸红头来说事,因为那些马力虽大,但脱离了民用的范畴),而同样为2.0升排量的涡轮增压发动机,200匹的马力仅仅是入门的水平(龙套),ATSL的2.0T可以实现280匹马力(1.2bar),而A45的2T可以实现接近400匹马力(1.8bar),平时常见的非竞技型2T,达到240匹马力也是易如反掌,所以说自然吸气的极限是涡轮增压发动机的开始!所以内燃机从自然吸气向涡轮增压过渡,并不是对排量的逃避,只是对提高升功率的一种妥协;涡轮增压发动机改变的只是发动机的送气方式,本质上并没有对排量产生什么样的影响,因为5.0T涡轮增压发动机也是存在的,大排量涡轮增压才是王道,只不过缺乏情怀!但重难点在于用更小排量发动机可以实现更大的动力,那么谁还会用大排量呢?和钱过不去么?比如过去5元吃饱,现在吃同样的饭菜只需1元即可吃饱,那么现在谁还会再花5元钱呢?道理很简单!


总而言之现在的发动机从整体上看,排量的确降低了,而且降幅很大,但升功率却大幅度提高了,过去的5.0L才爆发200匹马力,升功率才40匹/升,而如今2.5L发动机即可爆发出200匹的马力,升功率为80匹/升;所以这样的进步小么?既然我们现在能用更小排量实现过去大排量的动力,那么现在还用大排量发动机干什么?有什么意义?还是那个例子,过去得花5元吃饱,而现在吃同样饭菜只需1元,结果现在还要吃五元的同样饭菜,结果就是吃饱了撑的!


非专业车评


小排量发动机的兴起。

日趋严苛的环保法规

近年来,关于节能减排的号召我们已经听了不少了,车企面对来自欧盟、美国、中国越来越严格的排放和油耗法规,为了达标,小排量发动机的应用成了解决这一问题的方案。

小排量发动机的优势

1.成本节俭。这个词是近年来车企说的最多的。小排量发动机,单缸尺寸小,发动机的制造材料也就少,成本降低,这可以很好的帮助厂家降低整车成本,拉低价格,汽车市场上大打价格战的空间就由此而来。



2.空间和质量。小排量发动机可以做到比较小的程度,想比排量稍大一些的发动机,在实车上装配时可以节省很大一部分空间,这可以把车型做的更小,空间更大,空间利用率上去了。质量上,小排量发动机由于制造材料少,重量轻,对于车辆的轻量化发展、油耗经济性有利。


3.油耗和动力。在涡轮增压技术出现后,小排量涡轮增压车凭借自身排量小、动力强、比相同性能的自吸发动机省油的优势已经日渐成为家庭用车的首选。搭载了涡轮增压技术的小排量发动机不仅在动力上大幅度提高了功率和扭矩。同时油耗上也得到了降低,排放水平提高。

4.发动机效率。发动机技术进步的标志,是单缸效率,单缸排量对于发动机动力性和经济性的平衡非常关键。当单缸排量小于0.33L,热效率的降低就非常明显了,当大于0.5L后,热效率的上升就不明显了。单缸排量过小的话,燃烧室的面容比增大,以至于发动机热损失加大,所以热效率明显降低。过大的单缸排量使得火焰传播距离加长,容易引发爆震,导致发动机热效率无明显改进甚至下降。实验表明,排量在0.33L-0.5L之间是最佳的单缸排量,小排量发动机单缸效率更佳。



小排量对现在的家用车来说,动力足够,油耗较低,价格也合适,消费者市场对于小排量涡轮增压的搭配还是买账的。对于企业,小排量是他们降低成本,达到节能减排目标的手段。两方对此都怀有善意的情况下,小排量发动机的兴起之势也是自然而然了。

以上。


鲸鱼Auto


各个厂家为啥要发展小排量发动机呢?其实首先就是国家的排放标准和节能降耗的要求来进行决定的。在最先些日子没有新能源的时候,小排量1.6排量以下的发动机都是享受国家节能补贴的,购置税减半甚至购置税更低的时候,各个厂家纷纷都推出了自己黄金排量以下的小排量汽车。这个也是迎合节能降耗的政策。

随着新能源的推出国家虽然恢复了购置税的原来标准,但是国家对汽车的环保排放有了进一步的提高,特别是现在要立马推行的国6标准对汽车的排放要求相当严格。这样对大排量来说对达到国6标准的技术要求基本上为零,所以各个厂家推出了小排量的涡轮增压发动机,甚至为了达到排放应运而生的三缸发动机也是各个厂家选择络绎不绝。

其实三缸发动机的缺陷也是比较明显,物理抖动性后期是没有办法避免的,厂家估计也知道这一块,但是为了达到国家的排放标准,降低一下消费者的舒适度,却能达到排放标准这也是没有办法的。

至于另一方面讲的话,也就是目前的城市道路比较拥堵,而且大多都是城市代步使用,所以小排量来说动力也够用,而在动力够用的情况下,小排量的车子的油耗肯定要下降很多,也是降低了消费者的养车成本。所以各个厂家应对大部分消费者的心理,推出了小排量发动机。主要目标也是节能降耗。

从技术方面讲这个大排量的汽车技术要求也是相当严格,对缸内的处理要求有更多的技术和精度,所以各个厂家在迎合节能减排的情况下,也不愿推出这种大排量汽车。毕竟作为大排量汽车一般应用于豪华车型,能买得起的消费者并不是那么多。

总而言之就是一句话,为了节能降耗减少成本,让更多的人开上汽车这就是发展小排量汽车的主要目的。

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