這個時代,不需要內燃機了麼?

第一個問題,這個時代真的不需要內燃機了嗎?

答案顯然是否定的。至少在可預期的十年內、甚至二十年內,內燃機都有一席之地。在國內有一半的汽車市場,依然需要內燃機的支援,更不用說在東南亞、拉美或者非洲這些次發達地區了。

第二個問題,那這個時代還需要新的內燃機嗎?

這個的答案,就會有些搖擺了。

這個時代,不需要內燃機了麼?

發動機工程師約翰告訴我,一款發動機的研發時間,大概需要48個月。當然,36個月也可以,但這是在保證最基本的主要研究流程的情況下,將研發時間能壓縮到的極限了。時間再短,那就是偷工減料,把風險轉嫁給消費者了。

而另一位工程師告訴我說,一款發動機的壽命週期極長,三代車型或者說20年起步,類似於EA111這樣的發動機就用了40年。

所以,當所有人都知道接下去十年、十五年是電氣化過渡期的時候,車企還願意規劃新發動機的研發嗎?

這個決策過程不清楚,但是答案倒是很清楚。

豐田已經不再做新機器了,2。0L自吸都給到C級SUV了,那具2。0T也被2。5L HEV替代;本田現在把L15系列投放到A級到C級區隔;馬自達的Skyactive-X壓燃發動機投放了,又取消了,老的2。0L繼續堅持,這就是市場的選擇。日產的VC-TURBO倒是全新的,畢竟之前的2。0L、2。5L已經無法維持排放和燃油積分。

歐洲這邊,大眾集團EA211的1。4TSI用了三代車型,還要用下去,而EA211 EVO的1。5TSI延遲了許久也還是要上的。寶馬在用B48TU的低功率版覆蓋入門市場;賓士的小排量先是和雷諾合作,接下來就要和吉利合作了。

相對來說,北美那邊是對新發動機研發比較積極的。已經猶抱琵琶半遮面的福特全新四缸發動機估計會有的,只是不知道什麼時候。而別克則已經把最新的第八代Ecotec 1。5T發動機投放到幾款重要車型上面了:全新換代的威朗Pro、新上市的昂科威S和增加新動力版本的昂科威Plus。這款通用內部代號叫阿凡達的發動機,剛剛在中國心十佳發動機的評選中佔據了一席之位。

這個時代,不需要內燃機了麼?

無論如何,在2021年、2022年這個節點投放的全新一代內燃機總成,可以看做是未來20年時間的最後一代發動機產品,將會持續使用20年。而那些不再投放的車企,大機率也不會再研發一款全新機型,用老款機型改改標定繼續壓榨。畢竟在內燃機上的投入會因為燃油車銷售總量的減少而變得不划算,遠不如在現有發動機上魔改。最典型的,大概就是豐田,這一波2。0L自吸之後又匯入1。5L三缸自吸,絕口不提新渦輪增壓發動機的事情,動機很明確了。

話說回來,既然這臺阿凡達 1。5T發動機,可以視作是未來十幾二十年內燃機的一個壓軸之作,這款新發動機所展現出的實力必須要有前瞻性,也必然會展示出很長一段時期內主流家用市場發動機的技術趨勢。

到底這款全新的1。5T發動機如何,之後的其他車企如果有全新小排量渦輪增壓發動機還能怎樣,關於這個話題我沒有發言權,所以也採訪了一位全球車企負責發動機研發的工程師約翰,聊聊他的看法——當然,因為身份原因,他並不會對友商的機器給出確定性評價,但不妨礙我們從中窺見工程師對發動機趨勢的思考與見解。

Q:先整體點評下別克車型上打造的這款阿凡達1。5T發動機?

A:從最大功率(155kW)和最大扭矩(270N·m)角度看,這臺發動機的整體是比較優秀,甚至可以稱為國內市場上綜合Performance名列前茅的機型,尤其它的最大功率155kw非常驚人。

這個時代,不需要內燃機了麼?

一般來說,功率和扭矩以及轉速是有固定換算關係的,大致換算最大功率點出現在5500轉。最大扭矩的轉速平臺能做到比較寬的轉速區域(別克的1。5T扭矩平臺從1750轉一直到5500轉,非常寬泛),對於整車加速的意義會很大。尤其是考慮到自動變速箱通常一二檔等低擋位可以承受的輸入扭矩是低於高檔位的情況下,儘快提高發動機轉速,並儘快升入三擋位以便充分利用發動機的輸入扭矩就更為重要。

這個時代,不需要內燃機了麼?

阿凡達1。5T發動機功率扭矩圖

Q:如何能做到更好的扭矩曲線,更加寬的扭矩平臺?

A:與發動機前後相接的進排氣系統尤為重要。通俗地理解,吸的新鮮空氣順了,排出的燃燒廢氣也順了,自然整個燃燒的過程就會更加高效,獲取的能量就會更多。

進氣就包括髮動機節氣門前的進氣系統,更加合理的進氣管佈局,更小的進氣阻力,都是設計時力圖追求的目標,但是由於機艙內的佈置原因,你看的進氣管和理想的進氣管總是不一樣的。

發動機節氣門後的進氣設計就涉及到進氣歧管和缸蓋內流道的設計,如果是帶有高壓廢氣再迴圈的機器,廢氣在進氣歧管的匯入點對整個進氣歧管內氣體的流動和各個氣缸之間的分佈也會有很大的影響。這個是非常考驗主機廠設計功底的地方,不過自主研發能力弱的廠家在涉及到燃燒領域都是靠諮詢公司。

Q:那這款阿凡達1。5T發動機硬體足夠領先嗎?

A:350bar(35MPa)的噴油系統處於目前業界比較領先的位置,更高的噴射壓力意味著汽油霧化效果更好,能更充分的混合,達到更加高效的燃燒效果。

同理,電控廢氣閥控制的增壓器也是行業的升級。多說一句,各個主流國際供應商都在陸續有成熟的產品,國內一些供應商也慢慢做出來了。

Q:那通用這樣的全球車企開發發動機的核心技術實力在哪?

A:整車的動力系統,是一個以發動機為核心,變速箱為傳遞,進氣、排氣、燃油等系統為輔助的複雜系統。發動機設計的一大精髓就是進氣歧管、燃燒室設計,國內很多自主車企都靠李斯特和FEV的解決方案,所以你看有些研發實力弱的廠家的發動機長得很像。

這個時代,不需要內燃機了麼?

你說研發一臺發動機難嗎?似乎也不難,增壓器有博格華納、蓋瑞特;噴油系統有聯合電子……每個系統每個零件,得益於國內強大的工業基礎,都能找到不錯甚至是國際一流的供應商,洪特、西峽水泵等等等等,太多了。都是成熟供應商的產品,拼一起不就成了嗎?

可是真的那麼容易嗎?直到今天,國內發動機研發實力的廠家還是沒能擺脫外國諮詢公司,核心燃燒、進氣開發能力的缺失,讓諮詢公司輕而易舉就掙了大筆的諮詢費、開發費。做出來的東西不會多差,但這種批次流水線下來的東西,就像千篇一律的流水線產品,失去了單個企業對於發動機的理解,從而無法體現產品特色。

還有,一輛車的動力效能,開起來如何,絕對不是發動機能單獨決定的,發動機標定、變速箱標定、整車標定,都是至關重要的因素。硬體好是基礎,但是軟體也好,最後才能發揮出硬體的能力,不然就純屬糟蹋東西了。

以上就是對工程師採訪的所有內容了。

工程師說話很實在,可能有些資訊局外人有點懵,所以我就總結一下。

一、發動機研發技術的核心還是在於燃燒、進排氣等看似很基礎的地方,但這些才是像通用這種大廠的積累,也是真正秘而不宣的實力。而在這方面,研發實力弱的品牌主要是靠外腦的方案,差距其實比較大。

二、硬體層面新發動機一般都用行業頂級供應商,無論是350bar高壓直噴還是電子水泵、熱管理系統這些,這些都是當前行業最好的解決方案,目前看別家也不可能有更好的。而參考第一條總結,其他品牌當然也能用,但是硬體引數好並不代表真的能夠追上全球車型的發動機在燃燒、進排氣上的設計能力。

三、有些企業玩熱效率、最大扭矩這種文字遊戲,對於國際大廠來說意義不大,關鍵是看整個動力系統的配合,而不是單一的發動機。

這個時代,不需要內燃機了麼?

當然,將他這番話具體放到阿凡達1。5T這款機型上,那我們就能夠看到為什麼別克這次這麼有信心。首先,這款發動機最大的優勢體現在全新的設計上。比如燃燒和進排氣都是新做的,而不是老機器魔改。

有一個比喻,發動機就好像是一個三明治,中間的肉餅是不變的,上下兩層都可以不斷最佳化,也就能讓一款發動機以十年為週期地延續、規模最大化。排放、直噴、熱效率這些外圍能力,都是可以在供應商手裡可以解決的,唯獨進氣、燃燒這些精髓技術一旦定下來就再也改不了了,這決定了發動機的上限。

這也就說清楚了,為什麼別克要在這個時間節點,在威朗Pro和昂科威S兩款戰略車型上搭載這款阿凡達1。5T發動機,最核心的本質是重新設計了中間這個“肉餅”。這樣一來可以讓當下適配的車型,以及將要搭配這臺發動機的車型,可以在一眾競品中,都有著相當的動力優勢;二來依託這款全新的發動機為基礎,別克可以做出適合弱混、插混、強混等動力形式所需要的發動機,應對今後電氣化路徑上更多的需求,真正適應今後十幾二十年的使用。

其次,別克這臺全新的1。5T發動機在扭矩輸出上的設定,沒有去比拼最大扭矩,而是尋求最大扭矩的寬泛區間。這顯然是通用的另一個綜合考量,雖然最大扭矩沒有一位的追求更高,但是最大扭矩來的早、範圍寬,更大的範圍內“均勻出力”,而不是可以做出某一個窄範圍的高峰。另外,還有些車型——典型就是大眾的EA211——扭矩平臺往前移動,這樣相對有利於日常駕駛,但是不利於高速、高負載的駕駛場景。

實際上,在消費者對發動機的綜合感知上,這次別克阿凡達 1。5T發動機的測試資料確實是當前市場第一陣營的。

在我們的實際測試中,威朗Pro的百公里加速和第十代思域成績非常接近,且全面領先第十一代思域。而更高功率的1。5T在昂科威S上面,所體現的加速效能也要比低功率2。0T更強,比起輕了170公斤CR-V 1。5T也不遑多讓。

這個時代,不需要內燃機了麼?

所以從動力引數和實際效能表現上看,別克這款全新1。5T也能夠看出是目前小排量渦輪增壓發動機中裡面優勢最大的了。

最後,對一臺發動機的解讀和理解,從來都不能脫離與發動機連線的系統的統一認識。整車的動力效能也不單單是以發動機單項決定,後面跟著一串的變速箱標定、動力總成標定、底盤標定等等。就別克阿凡達 1。5T發動機而言,這不過是通用補全了自己內燃機動力總成版圖上最後一塊圖片,讓早幾年釋出的9速HYDRA-MATIC智慧變速箱有一個更好的夥伴,也讓之前專門重新研發的鋼鏈結構橫置前驅式CVT變速箱能夠發揮更大的作用。

讓我們再回到文章的主題:下個二十年發動機的主流形態是什麼?

這個問題的答案可能已經呼之欲出了:即使到了十幾二十年後,內燃機市場的主流產品指標,大機率還是以今天這臺阿凡達 1。5T發動機為參照。

從專業工程師的角度來看,研發一款全新發動機要四年,車企迭代發動機的驅動力是油耗、排放這兩個關鍵因素。如果後面進入發動機的混動時代,其實這兩個因素的影響就小多了,加大劑量改電池電機那其實就更不受發動機的影響了。

可能發動機的渦輪、直噴、熱管理系統等等部件會更加的先進和精細化,但是發動機本體的燃燒技術和進排氣變化可能並不會有什麼改進了。

這個時代,不需要內燃機了麼?

另外得益於通用主導開發了新一代控制器晶片(ECM),算力提升近14%,內部儲存器效能提升33%以上,這使得可以將控制技術應用到發動機控制策略中。比如全新1。5T發動機實現了更高頻寬、更安全的高速通訊能力,支援全生命週期OTA遠端升級功能,具備可持續拓展的潛力。所以即便是電子電氣架構這一塊,通用也先做了,也就沒什麼侷限了。

在電氣化時代的轉型路口,我們今天就已經能夠享受到未來二十年最好的內燃機了。

文|劉學曉

圖|網路