热效率比拼成风,但大众认为低油耗才是硬道理
[爱卡汽车 科技频道原创]
纵观全球,节能减排已成为汽车行业的共同目标,各大车企正朝着更加绿色、环保、可持续的方向发展。人们身边涌现出品类繁多的电气化车型,比如纯电动车、插电式混动、油电混动等。一些视角毒辣的外媒甚至称之为“北极熊友好型(polar bear friendly)”政策,言下颇有些遗憾之意。不过现阶段,内燃机依然拥有较大潜力,这解释了为何主流大厂仍在主推传统动力汽车。
大众汽车便是主流路线的代表。至今为止,小排量涡轮增压发动机依然是大众体系内最具影响力的动力方案,而1.4TSI发动机更是主流之中的主流。虽然欧洲市场已大面积换装全新1.5T发动机,但备受瞩目的国产高尔夫8初期仍将沿用1.4T。站在两代之交的十字路口,不如让我们回顾一下EA211 1.4TSI发动机有何过人之处。
大众当家花旦
影响整车效率的因素有很多,其中既包括发动机、变速箱、车身和车载电器等客观条件,也包括路况、驾驶风格这类主观要素。其中,作为车辆动力来源的发动机显然居于核心地位,面对不同级别、不同定位车型的研发需求,每家车企会给出自己的技术方案。作为欧洲流派的代表,大众的策略是力推小排量涡轮增压发动机,国人熟知的EA211 1.4T便是其中最为主流的一款。
面对节能减排的共同目标,各大整车制造商给出了不同的技术方案,日系广泛应用混动技术,中美力推纯电动车,而欧洲车企则通过小型化和增压化来进一步榨取发动机潜力。增压器的引入,令小排量发动机也能拥有较好的动力性能,并在日常驾驶工况下兼顾经济性。
在大众的涡轮增压发动机中,EA211系列和EA888系列都是为人熟知的产品。EA211又分为1.0T三缸、1.2T四缸、1.4T四缸等机型,其中1.4T版本在国内广为使用,高尔夫、速腾、迈腾、朗逸、帕萨特、途观L、探岳、T-ROC探歌、探影等不同级别车型均有搭载。
如果说MQB是大众集团中低端产品的骨骼,那么EA211 1.4TSI发动机便是血肉。1.4T发动机主要配备于横置发动机车型,经历了PQ世代到MQB的沿革。除此之外,大众集团旗下少数纵置发动机车型也可配备1.4T发动机,如奥迪A4L。
在中国市场,1.4T发动机可谓大众集团紧凑型车和紧凑型SUV的主力机型,其装车量甚至超出了一些主流合资品牌的总销量。在紧凑型车/紧凑型SUV领域,1.4T发动机几乎成为了大众目标用户难以忽视的选择。而从紧凑型向上或向下延伸,多款小型SUV、中型车和中型SUV也会提供1.4T版本,丰富消费者的选择余地。
1.4TSI主要技术特征
放在2020年,EA211系列1.4TSI发动机算不上什么新鲜事物,比起最新的EA211 evo 1.5TSI发动机显得欠缺亮点。EA211在EA111基础上的改进,更多表现为主要零部件的优化升级,而不是增加复杂的可变技术。从结果来看,这种迭代策略以较低的成本,实现了良好的动力性、经济性和可靠性,很好地完成了小排量增压机的核心使命。
近年来,可变截面涡轮和可变压缩比愈发热门,但大众EA211并没有选择这类复杂的技术路径,而是在EA111大框架的基础上努力挖掘1.4T发动机的潜力。从结果来看,这套1.4T发动机在双离合变速箱的配合下,实现了出众的效率,无论业界还是用户,普遍对其动力性能和燃油经济性持肯定态度。
与EA111相比,EA211 1.4TSI发动机优化了发动机缸体、缸盖、进气系统、增压空气冷却系统和其他附件,实现了更为出色的效率,并降低了后期维护成本。通过一些列改进,EA211发动机比EA111最多减重达30%,二氧化碳排放量降低了10-20%。
仅仅从账面数据来看,EA211 1.4TSI发动机在同类小排量增压发动机中并不占优,但它却拥有出色的口碑。自从大众系产品换装MQB平台以来,1.4T+DQ200动力总成经过进一步优化,油门特性变得更加轻快,常用转速区间内扭矩充沛,精准满足了家庭用户需求。除此之外,用户普遍对1.4T发动机的油耗表现表示认可,这在众多专业媒体的测试中也得到了印证。
主流小排量涡轮增压发动机数据对比搭载车型速腾思域奔驰A级发动机1.4T L41.5T L41.3T L4压缩比10.0:110.6:110.6:1最大功率110kW(150马力)130kW(177马力)120kW(163马力)最大功率转速5000-6000rpm6000rpm5500rpm最大扭矩250Nm220Nm250Nm最大扭矩转速1750-3500rpm1700-5500rpm1620-4000rpm爱卡汽车网制表 www.xcar.com.cnEA211 1.4TSI发动机采用铝合金缸体,气门室盖上带有集成式凸轮轴盖,缸盖则集成了排气歧管。进气道设计和涡轮增压器总成得到了简化,调校思路更倾向于快速响应。进排气均采用可变气门正时技术,缸内直喷也没有缺席。中冷器由EA111的风冷改为水冷,并配备了两级可变压力机油泵和活塞石墨灰涂层,以降低不必要的内部损耗。
在欧洲市场,EA211 1.4TSI发动机还带有闭缸技术,发动机可停止两个气缸的工作,在低负载工况下有效节油。根据大众官方数据,闭缸功能可节省约0.4L/100km的油耗,等价于二氧化碳排放减少8g/km。这项功能在全新1.5TSI发动机上得到了保留,不过从目前的消息来看,中国市场大概率依旧无缘。
整体而言,EA211 1.4TSI发动机并没有应用太多的革命性技术,诸如缸内直喷、双VVT、集成缸盖都是当下的主流方案。大众的思路是将复杂问题简单化,从细节处着手来优化发动机性能,比如石墨灰涂层降低了发动机机械摩擦,缩短的进气道提升了动力响应速度。
未来展望
作为大众集团的主力机型,EA211 1.4TSI发动机还将继续服役相当一段时间,晚些时候1.5TSI evo才会投放给欧洲以外地区。最近频繁曝光的国产高尔夫8仍将搭载1.4TSI发动机,并计划跳过欧洲市场现有的1.5TSI evo,于2022年末或2023年直接采用evo2版本。关于国产1.5TSI发动机的详细信息,各位读者可以参考我们之前的文章。
EA211系列发动机在全球多地设有工厂,在欧洲之外,中国和巴西是最重要的生产基地。据不完全统计,1.4TSI发动机在国内的产能远超过100万台/年,对于大众集团在华产品布局十分重要。
除了传统内燃机型外,1.4TSI发动机还可与内置驱动电机的DQ400e变速箱匹配,衍生出插电混动版本,搭载车型包括高尔夫GTE、迈腾GTE、途观L PHEV等。根据目前掌握的信息,1.4T插混系统在全球范围内还将沿用一段时间,1.5T发动机暂时只提供给燃油版或48V轻混版本。
编辑点评:最高热效率只有35%,就代表发动机技术落后吗?大众用行动否定了这一点。1.4TSI发动机并没有采用天花乱坠的黑科技,但根植于一点一滴的技术优化,令这台小排量增压发动机获得了出色的综合性能。本着结果导向,1.4TSI发动机在2020年的大环境下仍有颇多可取之处,这让我们更加期待未来的1.5TSI evo。有了VTG涡轮和350bar高压喷射加持,1.5TSI会否成为新一代“神机”呢?
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发动机热效率排位赛:奇瑞与大众只剩0.4%的差距
如何能够有效地利用燃油产生的能源,是提升发动机效率的关键因素,这个话题自发动机诞生之日便如影随形。
从阿特金森循环到米勒循环,从均质燃烧HCCI到可变压缩比Vc-Turbo,汽车厂商一直在提高发动机热效率的路上探索着。
众所周知,发动机工作时燃料所含能量只有一部分转变为推进功,其余部分以热能或机械损耗形式损失掉。
所以衡量一款发动机经济性能的重要指标就是热效率,即发动机转化出来的机械能与燃油燃烧后产生的热能的比值。比值越高,说明发动机越高效。
目前市面上在售的车型发动机热效率大多在30%-35%左右,然而,同样是腰间盘,总有个别那么突出。
发动机型号:SQRE4T15B
发动机热效率:37.1%
搭载车型:奇瑞瑞虎8、艾瑞泽5、艾瑞泽GX
奇瑞SQRE4T15B 1.5T发动机由瑞虎7上代号为SQRE4T15的1.5T发动机改进而来,由霍尼韦尔、法雷奥、博士等众多国际知名零部件供应商提供零配件。
涡轮增压器由霍尼韦尔提供、水冷式中冷器由法雷奥提供、博士为其提供发动机ECU、博格华纳提供的正时链条结构等等,使得其热效率达到了37.1%,坐稳了国产品牌发动机热效率第一的宝座。
奇瑞SQRE4T15B 1.5T发动机压缩比为9.5:1,最大功率108kW,最大扭矩210Nm,最大扭矩转速区间为1750-4000转,最大功率转速为5500转,目前搭载于奇瑞瑞虎8、艾瑞泽5、艾瑞泽GX上。
发动机型号:EA211 1.5L TSI Evo
发动机热效率:37.5%
搭载车型:高尔夫八
2016年大众在维也纳车展行推出EA211 1.5L TSI Evo发动机以取代老款EA211发动机。
EA211 1.5L TSI Evo为米勒循环、奥拓循环双循环发动机,在低负载时采用米勒循环,在高负载时采用奥拓循环,兼顾了动力性与经济性,其压缩比达到了12.5:1。另外,EA211 1.5L TSI Evo还使用大压力喷油嘴增强了燃油雾化的效果。
这些使得其发动机热效率达到了37.5%。
发动机型号:Dynamic Force Engine
发动机热效率:40% 41%
车型:八代凯美瑞
Dynamic Force Engine使用VVT-iE技术,控制进气阀晚关灵活进入阿特金森循环。使用电子水泵、电子节温器、可变流量机油泵、大流量的冷却废气再循环Cooled EGR系统等。
八代凯美瑞2.5L汽油版缸径87.5mm,行程103.4mm,最大功率154kW,最大扭矩250Nm,最大扭矩转速5000转,最大功率转速6600转,热效率达到了40%。
2.5L混动版,最大功率131kW,最大扭矩221Nm,最大扭矩转速3600-5200转,最大功率转速5700转,热效率达到了41%,居目前发动机热效率之首。
头条说:
41%的热效率已是逆天,而马自达SKYACTIV-X发动机理论热效率高达48%,现代汽车发布的SmartSream动力总成有望达到50%的热效率,也许内燃机可挖掘的潜力远比我们想象的要深。
本田40.6%、大众37.5%,热效率41%的国产发动机,让丰田也慌了
“小王,你知道什么是发动机热效率吗?”
“热效率啊,当然知道了,不就是......emmm,总之数值越高,发动机就越牛X”
“算了,还是让我这个‘物理小王子’来给你解释一下吧:热效率指的是发动机中转变为机械功的热量与所消耗的热量的比值。”
“说人话!”
“举例来说,一个鸡腿蕴含的能量可以支撑你行走10公里,但你吃了这个鸡腿,仅仅走了3公里就精疲力尽了,我们就可以形容这个人的“效率”为30%,同样,发动机热效率也类似于此。”
通过上述的例子可以发现,能够走多远,并不在于你吃了什么东西,而在于你
个人的体质,有的人可能走得远一些,有的人可能就走得近一些。而发动机的热效率亦是如此,热效率高的发动机能够将燃油所产生的的热能更多的转化为机械能,而热效率低的发动机则转化的更少。
就在本月月初的世界新能源汽车大会上,奇瑞展示了一台全新的1.6T混动专用发动机,并表示其热效率最高可达41%。一时间,各界人士震惊不已。
再创新高,达到全球领先水平
在写这篇稿子之前,我一个不太关注汽车的朋友问我:为什么热效率仅有41%呢?这不是连50%都不到吗?听到这个问题,我不禁失笑,但也很有耐心的向他解答。
其实,发动机的热效率并没有你想象的那么高,目前市面上发动机的热效率大多是在30%到35%之间。而目前世界上量产车热效率最高的,也仅达到了41%,为丰田的 Dynamic Force Engine2.5L混合动力发动机,主要搭载车型为亚洲龙双擎和凯美瑞双擎;此外,丰田的Dynamic Force Engine 2.0L发动机热效率也达到了40%。
而除了丰田,本田发动机的热效率也不容小觑,例如雅阁混动版搭载的那台2.0L发动机,热效率高达40.6%,仅次于丰田;其次就是大众的EA211系列的1.5L发动机,热效率达到37.5%。
再来说我们今天的主角奇瑞,在自主品牌中,奇瑞向来以先进的发动机技术为品牌优势,其量产的1.5T发动机,热效率达到了37.1%,为目前国产发动机中热效率最高。显然,奇瑞并没有满足,其日前推出的全新1.6T混动专用发动机,热效率达到41%,并且已经经过热力学验证。如此一来,你还觉得它低吗?
此外,与这台发动机匹配的混动专用变速箱,更像是一台“黑科技”产品,其不仅可支持纯电驱动、增程模式驱动、并联模式驱动等9种工作模式,还可以形成10个组合档位。而这套动力系统一旦正式搭载到产品上,将会使产品百公里加速小于5秒,整车最高时速达200KM/h。
不容放松,自主品牌仍需努力
毋庸置疑,奇瑞能够将发动机热效率提升到41%,的确值得我们鼓掌,也值得我们暂时的庆祝,但是,这还远远不能成为我们骄傲的理由。
不知道大家有没有发现这样一种现象,自从2018年6月步入车市“寒冬”,自主品牌以往销量的火爆增长,便一去不复返,而日系品牌多款车型却能够在同样的大环境下逆势增长,这其中有什么原因?此外,在今年6月份诸多车企“以价换量”时,日系个别车型甚至还需要加价提车,这更值得我们深思。
而至于发动机,奇瑞能够将热效率提升到41%,固然值得肯定,但其毕竟还没有正式搭载在量产车型上,其整体的品质、安全性等还是未知数,形成口碑也需要一定的时间。要知道,丰田2.5L发动机(混动)、本田2.0L i-VTEC发动机(混动)能够跻身“沃德十佳发动机”,靠的可不仅仅是热效率。
所以,无论是和日系相比,亦或是和德系、美系相比,我们在发动机领域仍需努力。不过,相信总有一天,我们能够将其超越,自主品牌汽车都能用上我们自主研发制造的动力系统。
结语:想要在“存量市场”中生存、成长,那么仅仅依靠抄袭、拿来主义显然是不够的。我们虽然在一些技术方面,还与合资品牌有些差距,但只要我们坚持正向研发,不断创新、不断努力,总有一天我们能够追赶上合资品牌,甚至超越。