前段時間, 小編的朋友圈被這樣一條新聞刷爆了——身為自主品牌開發發動機的領軍企業, 奇瑞扔出了一顆重磅炸彈, 其開發了一款代號為E4T15B的1.5L直列四缸渦輪增壓發動機,
簡而言之, 就是豐田的發動機處於世界一流水準,
對此, 剛好小編有個小夥伴正好在大眾汽車任職發動機攻城獅, 聽到這個消息後, 他說, 豐田喜一郎的棺材板快蓋不住了!奇瑞是不是在吹牛?!
但真的是這樣嗎?小編認為, 不妨冷靜下來, 從根本上解讀下, 發動機熱效率這件事, 為什麼37.1%就能算是世界一流水準了。 還有一點更重要的是, 奇瑞的發動機真的這麼厲害嗎?
1. 先回答什麼是發動機熱效率
對於熱效率, 百度百科給出的答案是:發動機有效功率的熱當量與單位時間所消耗燃料的含熱量之比稱為熱效率(有效效率), 用以評定發動機作為熱機的經濟性。
為了這次討論發動機效率的問題, 小編特意把已經積了厚厚一層灰的《大學物理》以及《發動機原理》翻了出來。 在《大學物理》的課本上, 小編找到了這樣一個人——尼古拉·萊昂納爾·薩迪·卡諾(Nicolas Léonard Sadi Carnot)。 在1842年, 卡諾發表的一本書名叫《關於火的動力》(Reflections on the Motive Power of Fire)。 在書中, 他提出了卡諾迴圈, 創造了卡諾熱機, 闡明了“一切實際熱機的效率都低於卡諾熱機的效率”這一觀點。
卡諾迴圈的公式其實很簡單, 熱機的最高效率只與兩個熱源的熱力學溫度有關。
而熱機就是指將熱源提供的一部分熱能Q轉化到對外輸出機械能W的機器。
卡諾迴圈的提出為無數熱機的設計者和研究者們指明了提高效率的道路——使熱機的工作迴圈更接近於卡諾迴圈。
2. 熱效率提升難在什麼地方?
從卡諾迴圈中我們可以很容易地找到提升熱效率的方法:既然環境溫度TC無法改變,那麼就需要提升熱源溫度TH。不過,制約熱源溫度提升的因素也是制約發動機效率提升的難點:如發動機材料的耐熱性、加工工藝、燃燒控制等。這一展開將會涉及到材料學、機械設計、熱力學等等。
除了熱源溫度提升困難外,發動機本身需要冷卻,會有機械摩擦,需要吸入新鮮空氣,排出空氣,這都會損耗相當一部分的能量。這些理想與現實的差距,都是阻礙發動機提升效率的因素。
同樣,我們也可以發現,提升熱效率的途徑也很簡單——縮小理想與現實的差距,降低損失。但如何降低損失卻是發動機攻城獅們所遇到最大的困難。
3. 國內自主發動機主流水準是多少?
看完小編一堆天數之後,估計還有小夥伴會有這樣的疑問,這個大眾攻城獅太武斷了!你倒是說說看目前世界上的主流水準是多少,而國內自主品牌的主流水準是多少?
為此,小編特地找來一些資料,供大家參考:目前世面上在售的車型中,熱效率最高的發動機是目前搭載在第四代普銳斯(可惜並沒有引進國內)上的2ZR-FXE發動機,其使用了阿特金森迴圈,再加上其一些黑科技,使熱效率達到了40%。
在奧拓迴圈的陣營中(也就是傳統意義上的汽油發動機),目前熱效率最高的發動機是搭載在十代思域上的1.5T發動機,其熱效率為38%,而我們更常見的大眾EA211系列發動機的熱效率在37%。作為國內發動機熱效率領先的長安H16GB發動機,其熱效率為36%,而絕大部分的自主品牌發動機的熱效率都還在30%左右徘徊。
4. 為什麼自主發動機與外資的差距如此之大?
就如之前所提到的,目前自主品牌發動機的熱效率還都徘徊在30%-35%之間,究其原因,不外乎以下三點,成本原因、製造精度以及專業知識積累。
a.成本控制
對於自主品牌來說,目前仍然還處於以價格換市場的階段。相比於同級別的合資車型,自主品牌往往能便宜將近30%,並且,在看得見的配置上自主品牌車型還有不少的優勢。
不過,對於車企來說,造車畢竟是為了賣錢賺利潤的,一分價錢一分貨的道理在這同樣行之有效。所以,在有了好的表像之後,在某些看不見的細節可能就會控制成本,比如發動機。當然,小編這裡並不是說自主品牌車型用的發動機不可靠,而自主品牌大多傾向于採用成本較低、相對落後的發動機技術,導致其熱效率不高。
b.製造精度
製造一台發動機需要經過金屬鑄造、機械加工以及人工裝配這三大流程。與國際水準相比,自主品牌發動機不論在金屬鑄造還是機械加工上任然存在這一定的差距。其最主要的還是體現鑄造所使用的金屬材料、機械加工的精度上。此外,想要提高加工精度,同樣也要付出更多的成本。
c.專業知識累積
在上文中所提到的,目前發動機熱效率最高的是來自于豐田的2ZR-FXE發動機,其熱效率達到了40%。而從第一代普銳斯的37%到目前的40%,豐田整整用了14年。而在14年前,自主品牌差不多剛剛開始研發自主發動機。與海外先進水準在專業知識累計上的差距,也是一個不得不面對的問題。
5. 奇瑞是如何達到世界一流水準的?
在渦輪增壓器上,奇瑞選擇了來自于霍尼韋爾的低慣量技術的渦輪增壓器,從而實現了E4T15B發動機的“低轉高扭”需求,實現了在1250轉的低轉速區渦輪開始介入,並且在1500轉時就能爆發出90%的最大扭矩。
由於進入渦輪的氣體是高溫狀態,為確保進氣溫度在合理範圍,E4T15B發動機的集成了中冷器進氣歧管技術,不僅解決了爆震,同時加快了熱車速度並進一步提升了熱效率。
此外,與E4T15B發動機所匹配的ECU,能通過分析感測器的資料,即時調整點火角度、進氣氣門開啟角度等,可以實現多模式下的動力輸出,並將最佳熱銷區間控制在最常用的工作區間。有了這些“黑科技”的加持,最終促使量產的E4T15B的熱效率達到了的37.1%。
還記得上文中小編提到的卡諾迴圈嗎?奇瑞的攻城獅通過整合優勢資源,主要通過改變進氣時的溫度,也就是熱源溫度,並配上合理的點火角度和進氣氣門開啟角度,最終達到了提升熱效率的目的。
寫在|最後
在看完了奇瑞的發動機技術後,小編的攻城獅小夥伴連呼被打臉,沒想到前幾年還默默無聞的奇瑞如今已經有了飛速的發展。他向小編表示已經準備好奇瑞的求職簡歷了。
——END——
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2. 熱效率提升難在什麼地方?
從卡諾迴圈中我們可以很容易地找到提升熱效率的方法:既然環境溫度TC無法改變,那麼就需要提升熱源溫度TH。不過,制約熱源溫度提升的因素也是制約發動機效率提升的難點:如發動機材料的耐熱性、加工工藝、燃燒控制等。這一展開將會涉及到材料學、機械設計、熱力學等等。
除了熱源溫度提升困難外,發動機本身需要冷卻,會有機械摩擦,需要吸入新鮮空氣,排出空氣,這都會損耗相當一部分的能量。這些理想與現實的差距,都是阻礙發動機提升效率的因素。
同樣,我們也可以發現,提升熱效率的途徑也很簡單——縮小理想與現實的差距,降低損失。但如何降低損失卻是發動機攻城獅們所遇到最大的困難。
3. 國內自主發動機主流水準是多少?
看完小編一堆天數之後,估計還有小夥伴會有這樣的疑問,這個大眾攻城獅太武斷了!你倒是說說看目前世界上的主流水準是多少,而國內自主品牌的主流水準是多少?
為此,小編特地找來一些資料,供大家參考:目前世面上在售的車型中,熱效率最高的發動機是目前搭載在第四代普銳斯(可惜並沒有引進國內)上的2ZR-FXE發動機,其使用了阿特金森迴圈,再加上其一些黑科技,使熱效率達到了40%。
在奧拓迴圈的陣營中(也就是傳統意義上的汽油發動機),目前熱效率最高的發動機是搭載在十代思域上的1.5T發動機,其熱效率為38%,而我們更常見的大眾EA211系列發動機的熱效率在37%。作為國內發動機熱效率領先的長安H16GB發動機,其熱效率為36%,而絕大部分的自主品牌發動機的熱效率都還在30%左右徘徊。
4. 為什麼自主發動機與外資的差距如此之大?
就如之前所提到的,目前自主品牌發動機的熱效率還都徘徊在30%-35%之間,究其原因,不外乎以下三點,成本原因、製造精度以及專業知識積累。
a.成本控制
對於自主品牌來說,目前仍然還處於以價格換市場的階段。相比於同級別的合資車型,自主品牌往往能便宜將近30%,並且,在看得見的配置上自主品牌車型還有不少的優勢。
不過,對於車企來說,造車畢竟是為了賣錢賺利潤的,一分價錢一分貨的道理在這同樣行之有效。所以,在有了好的表像之後,在某些看不見的細節可能就會控制成本,比如發動機。當然,小編這裡並不是說自主品牌車型用的發動機不可靠,而自主品牌大多傾向于採用成本較低、相對落後的發動機技術,導致其熱效率不高。
b.製造精度
製造一台發動機需要經過金屬鑄造、機械加工以及人工裝配這三大流程。與國際水準相比,自主品牌發動機不論在金屬鑄造還是機械加工上任然存在這一定的差距。其最主要的還是體現鑄造所使用的金屬材料、機械加工的精度上。此外,想要提高加工精度,同樣也要付出更多的成本。
c.專業知識累積
在上文中所提到的,目前發動機熱效率最高的是來自于豐田的2ZR-FXE發動機,其熱效率達到了40%。而從第一代普銳斯的37%到目前的40%,豐田整整用了14年。而在14年前,自主品牌差不多剛剛開始研發自主發動機。與海外先進水準在專業知識累計上的差距,也是一個不得不面對的問題。
5. 奇瑞是如何達到世界一流水準的?
在渦輪增壓器上,奇瑞選擇了來自于霍尼韋爾的低慣量技術的渦輪增壓器,從而實現了E4T15B發動機的“低轉高扭”需求,實現了在1250轉的低轉速區渦輪開始介入,並且在1500轉時就能爆發出90%的最大扭矩。
由於進入渦輪的氣體是高溫狀態,為確保進氣溫度在合理範圍,E4T15B發動機的集成了中冷器進氣歧管技術,不僅解決了爆震,同時加快了熱車速度並進一步提升了熱效率。
此外,與E4T15B發動機所匹配的ECU,能通過分析感測器的資料,即時調整點火角度、進氣氣門開啟角度等,可以實現多模式下的動力輸出,並將最佳熱銷區間控制在最常用的工作區間。有了這些“黑科技”的加持,最終促使量產的E4T15B的熱效率達到了的37.1%。
還記得上文中小編提到的卡諾迴圈嗎?奇瑞的攻城獅通過整合優勢資源,主要通過改變進氣時的溫度,也就是熱源溫度,並配上合理的點火角度和進氣氣門開啟角度,最終達到了提升熱效率的目的。
寫在|最後
在看完了奇瑞的發動機技術後,小編的攻城獅小夥伴連呼被打臉,沒想到前幾年還默默無聞的奇瑞如今已經有了飛速的發展。他向小編表示已經準備好奇瑞的求職簡歷了。
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