發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率都快到50%了!別吹了 我看得頭疼
最近有時(shí)候真會(huì)覺(jué)得,發(fā)動(dòng)物理學(xué)是機(jī)熱不是不存在了。 如果你是效率個(gè)老車(chē)迷,那你大概率聽(tīng)說(shuō)過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率這個(gè)參數(shù)。都快到別它和一臺(tái)車(chē)的發(fā)動(dòng)油耗高低息息相關(guān),也是機(jī)熱燃油車(chē)最最核心的技術(shù)指標(biāo)之一。 同時(shí)你應(yīng)該也知道,效率這玩意提升起來(lái)也非常困難。都快到別為了把發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)動(dòng)熱效率從 30% 提升到 40% ,全球的機(jī)熱汽車(chē)工程師花了 50 年。 往上每提高一點(diǎn)都會(huì)被當(dāng)成工業(yè)奇跡大書(shū)特書(shū),效率此前的都快到別工程師們?nèi)急M了所有手段,也就只能讓量產(chǎn)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)動(dòng)熱效率做到 45% 。 結(jié)果到了近一兩年,新車(chē)們特別是效率國(guó)產(chǎn)混動(dòng)新車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率,開(kāi)始坐火箭似的上飆。 從 43% 開(kāi)始一路飆到 45% 往上,到現(xiàn)在沒(méi)有個(gè) 46% 甚至是 48% 都不好意思出來(lái)宣傳了,全球最高熱效率的名號(hào)也是一天一換手。 雖然看著很得勁,但多少有些反直覺(jué)。 如果熱效率能升的這么快,那之前的工程師們都在忙活個(gè)啥勁呢?難道咱們的車(chē)企也去月球用煙頭燙了外星人了? 就連理想的高管老湯哥都有點(diǎn)看不下去了,也在前一陣發(fā)了條微博隱晦地吐槽了一波。 而在研究一圈之后脖子哥發(fā)現(xiàn),現(xiàn)在的熱效率數(shù)字已經(jīng)變得和前一陣的風(fēng)阻系數(shù)很像了。 很多路數(shù)不正的車(chē)企為了數(shù)字好看,在測(cè)試中摻雜了不少貓膩。 不僅讓原先的核心技術(shù)指標(biāo)變成了營(yíng)銷(xiāo)上的數(shù)字游戲,還讓真正下功夫鉆研熱效率的廠家變得吃力不討好。 頗有點(diǎn)劣幣驅(qū)逐良幣的意思。 至于為啥我先放到后面說(shuō),這里還是先來(lái)給不太熟悉發(fā)動(dòng)機(jī)的朋友們快速過(guò)一下啥是熱效率,以及它到底難在哪。 簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率計(jì)算的是你花錢(qián)加到車(chē)?yán)锏钠?,最后有多少是被發(fā)動(dòng)機(jī)真正用上,來(lái)驅(qū)動(dòng)車(chē)輛的。而40% 的發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率,指的就是你花了 100 塊加油,里頭只有 40 塊成了車(chē)子的動(dòng)力。 那剩下那 60 塊去哪了?因?yàn)楦鞣N損耗浪費(fèi)掉了唄。 就比如發(fā)動(dòng)機(jī)工作的時(shí)候排出的溫度很高的廢氣,里面就有很多沒(méi)用上的能量。再比如發(fā)動(dòng)機(jī)工作的時(shí)候會(huì)發(fā)熱、各種部件工作的時(shí)候會(huì)相互摩擦,也會(huì)讓很多的能量浪費(fèi)掉。 即使是最理想的汽油徹底燃燒的情況,根據(jù)卡諾循環(huán),理論上也會(huì)有 20% 左右的能量被耗散到環(huán)境里。 而這些浪費(fèi),因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)的材料、構(gòu)造等原因,幾乎是不可避免的。 人們能做的,也只有通過(guò)材料和結(jié)構(gòu)上的優(yōu)化,盡可能讓各種損耗都變得小一點(diǎn)。油車(chē)上很多逆天設(shè)計(jì),也都是這么來(lái)的。 就比如日產(chǎn)標(biāo)志性的可變壓縮比發(fā)動(dòng)機(jī),就可以通過(guò)非常精妙的結(jié)構(gòu)來(lái)改變發(fā)動(dòng)機(jī)活塞的運(yùn)動(dòng)軌跡,讓氣缸里面的汽油按照工況時(shí)而被壓縮的緊一點(diǎn),時(shí)而松一點(diǎn),避免浪費(fèi)。 靠這種有點(diǎn)曖昧的行程控制,就能將發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率提高到 40% 以上。 馬自達(dá)的壓燃發(fā)動(dòng)機(jī),靠的是用超高的壓縮比把氣缸里的汽油壓縮得更緊致溫度更高,甚至只靠自己都能燒起來(lái)的程度,來(lái)讓汽油燃燒的更充分,也讓熱效率突破了 43% 大關(guān)。 而要說(shuō)汽油機(jī)里最夸張的熱效率是誰(shuí),那肯定就是不計(jì)成本的 F1 賽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)。 它里頭設(shè)計(jì)了可以讓汽油點(diǎn)火兩次的預(yù)燃燒室、還用了光滑的 DLC 類(lèi)金剛石涂層降低零部件的摩擦損耗、甚至還用 MGU-H 把廢氣的熱能都用上了。 這些加起來(lái),一方面讓 F1 發(fā)動(dòng)機(jī)的制造成本來(lái)到了千萬(wàn)級(jí)別,另一方面卻只是讓 F1 賽車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率將將沖破 50% 。 由此可見(jiàn),熱效率到了 40% 往上真就是一步一個(gè)坎,提升起來(lái)非常困難?;疽部梢赃@么說(shuō),發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率只要越接近 50% 就說(shuō)明它背后的結(jié)構(gòu)越復(fù)雜、設(shè)計(jì)的難度越高,也側(cè)面說(shuō)明了一個(gè)車(chē)企的技術(shù)實(shí)力越強(qiáng)。 這時(shí)候我們?cè)倩氐轿恼麻_(kāi)頭,大伙應(yīng)該就能理解為啥車(chē)企們?yōu)樯独蠍?ài)在熱效率上爭(zhēng)第一了吧。 面子問(wèn)題可是墜墜重要的問(wèn)題! 可是,民用車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)出于成本和舒適性的考慮,不可能像 F1 那樣猛砸錢(qián)然后搞出一個(gè)巨吵的發(fā)動(dòng)機(jī)。自己鉆研難度和時(shí)間成本都很高,有什么辦法能在營(yíng)銷(xiāo)上壓友商們一頭呢? 大伙應(yīng)該也猜到了,根據(jù)幾位不愿意透露姓名的老哥介紹,部分車(chē)企為了讓自家的熱效率看著好看,最常用的就是風(fēng)阻營(yíng)銷(xiāo)上的同款伎倆:不用量產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試。 流程大概是這樣的,車(chē)企們會(huì)先從一大批量產(chǎn)版的發(fā)動(dòng)機(jī)里挑出一臺(tái)各種狀況相對(duì)最好的機(jī)器,然后在它的基礎(chǔ)上增加非常多對(duì)熱效率有利的材料或者調(diào)校。 比如給它用上 F1 同款的 DLC 涂層來(lái)減小摩擦、提高壓縮比讓汽油壓得更緊實(shí)燃燒得更充分、加進(jìn)辛烷值更高的汽油來(lái)防止爆震(氣缸里的汽油被壓縮到一定程度有可能被發(fā)熱的發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)燃,高標(biāo)號(hào)汽油可以有效防止這一現(xiàn)象)。 甚至還會(huì)故意去掉一些量產(chǎn)車(chē)上用來(lái)改善體驗(yàn)的設(shè)計(jì)(比如爆震抑制、進(jìn)氣量控制、噪音控制等),再把這個(gè)魔改版的成績(jī)當(dāng)成最終成績(jī)來(lái)營(yíng)銷(xiāo)。 這就相當(dāng)于你買(mǎi)顯卡,廠家宣傳的是這個(gè)顯卡性能賊猛、啥游戲都帶的動(dòng) 4K 畫(huà)質(zhì),但前提是得用上液氮散熱、超級(jí)超頻,還得再加上游戲軟件特調(diào),跟我們自己買(mǎi)到手的顯卡壓根就不是一回事。 除此之外,車(chē)企們還有一個(gè)更普遍的招數(shù),是在宣傳的之后只說(shuō)發(fā)動(dòng)機(jī)的最高熱效率是多少。 要知道,對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)熱效率并不是一個(gè)一成不變的數(shù)字,而是會(huì)隨著轉(zhuǎn)速和負(fù)載的不同一直變化的。 這時(shí)候就得祭出這張大伙都非常熟悉的發(fā)動(dòng)機(jī)萬(wàn)有特性圖了。 大伙看,對(duì)于絕大部分發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō),發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率只有在特定的轉(zhuǎn)速區(qū)間才能達(dá)到最好水平(左上角紅色的那塊,對(duì)應(yīng)的是 1500-3600 轉(zhuǎn)的橫坐標(biāo))。 這也是為啥油車(chē)跑高速,還有混動(dòng)車(chē)可以比較省油,因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)可以一直穩(wěn)在這個(gè)區(qū)間內(nèi)。 那么問(wèn)題就來(lái)了,車(chē)企們宣傳的所謂最高熱效率,指的其實(shí)可能就是這個(gè)萬(wàn)有特性圖里頭的某一個(gè)點(diǎn)。就跟咱們讀書(shū)的時(shí)候考試似的,十次考試脖子哥有一回發(fā)揮超常拿了 90 分,剩下九次都 60 多分。 但隔壁差評(píng)君呢,每一次都是 85 分往上,但沒(méi)有超過(guò) 90 分。 那咱倆,誰(shuí)的成績(jī)好呢? 用最高的熱效率說(shuō)事兒,就跟脖子哥逮著一次超常發(fā)揮的成績(jī)大吹特吹一樣只能說(shuō)明發(fā)動(dòng)機(jī)在某個(gè)時(shí)間達(dá)到了某個(gè)熱效率,并不能反映發(fā)動(dòng)機(jī)的真實(shí)水平。 但就是這樣,一小撮車(chē)企還是揣著明白裝糊涂,用所謂的最高熱效率做著行業(yè)第一的營(yíng)銷(xiāo)。甚至有部分實(shí)驗(yàn)室,在測(cè)試前接到過(guò) “ 必須達(dá)到某一數(shù)值不然不結(jié)項(xiàng)目尾款 ” 的要求。 在這種趨勢(shì)下,很多勤勤懇懇做研發(fā),真真實(shí)實(shí)在提升發(fā)動(dòng)機(jī)綜合熱效率的企業(yè),就顯得有些小丑了。 畢竟你苦心琢磨半天的成績(jī),可能還沒(méi)有別人一次投機(jī)來(lái)的驚艷,甚至還會(huì)被人們吐槽 “ 就這 ”。 如果這些踏實(shí)肯干的車(chē)企最后被搞得道心破碎,被迫加入熱效率的營(yíng)銷(xiāo)大戰(zhàn),那我覺(jué)得才是最最難受的結(jié)局。 到這大伙應(yīng)該也發(fā)現(xiàn)了,這場(chǎng)圍繞熱效率的營(yíng)銷(xiāo)本質(zhì)上和風(fēng)阻系數(shù)大戰(zhàn)是一毛一樣的。 倆指標(biāo)本身都只是降低能耗的關(guān)鍵參數(shù)之一,到現(xiàn)在卻超過(guò)了能耗本身,成了讓人不明覺(jué)厲的營(yíng)銷(xiāo)噱頭,是完完全全的舍本逐末。 原本極其復(fù)雜的系統(tǒng)性工程,只用一些簡(jiǎn)單的數(shù)字就想籠統(tǒng)的概括,成為所謂技術(shù)優(yōu)勢(shì)的體現(xiàn),本質(zhì)上也是對(duì)汽車(chē)這個(gè)系統(tǒng)工程的不尊重。 若數(shù)值不真實(shí),則攀比無(wú)意義。 我是真心希望車(chē)企們能明白,人們不是一定要買(mǎi)一臺(tái)啥啥都是第一的車(chē)型。1% 的熱效率提升也遠(yuǎn)沒(méi)有做好品控來(lái)的重要。 我也真心希望,某天能有車(chē)企在發(fā)布會(huì)上大大方方的說(shuō)出自己的綜合熱效率,并告訴大伙最高熱效率的局限性。 小米馬上就要出增程 SUV 了,雷總,咱要么再當(dāng)一次第一人呢?
熱效率 45% 的機(jī)熱瑪莎拉蒂海神發(fā)動(dòng)機(jī)
本田F1發(fā)動(dòng)機(jī)的內(nèi)部構(gòu)造
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