怎么写一篇关于汽车发动机的好论文?,

自主品牌发动机热效率突飞猛进,是技术进步还是虚假宣传?


作为这个领域的工程师,参与了几款高效发动机开发,也多次和行业内大佬进行过技术交流,可以说对这块还是有一定了解。

先说结论:最近几年自主品牌发动机热效率确实突飞猛进,技术进步明显,发动机硬件领域已经和国际处于同一起跑线上,在同等成本的前提下可以做到国际领先水平。关于中汽中心验证热效率,具有参考意义,可以代表该测试发动机在特定试验条件下能够达到的理论上限,但很难买到该标定策略的产品。

做发动机性能开发、仿真、燃烧模型设计、标定等领域深耕多年的工程师们应该都知道,热效率并不是魔幻,什么技术方案下热效率能够达到的上限是可以预估的。目前成熟的手段有高压缩比、高滚流比设计、米勒或阿特金森或B循环+长行程设计、高压直喷配合可变燃压、DLC涂层和0W-20机油等降低摩擦手段、高能点火、充钠气门、智能热管理、泵类电器化+可控化、活塞冷却、进排气双电动VVT、排气歧管集成+缸盖冷却、大范围内部外部EGR等,这些手段可以支撑热效率达到国际水平。如果要进一步突破,现有的方案主要依靠低温EGR和附件全面电器化(降低机械损失),可以让热效率再突破一个1%~1.5%,这个就是传统技术手段的上限了。

想要进一步突破,就要玩一点新花样,在比热比上做文章,就是要稀薄燃烧,具体实现稀薄燃烧的手段可以不相同。比如在超高滚流比下的点火式lean稀薄+分层燃烧,比如预燃烧室的lean稀薄燃烧,比如HCCI均质压燃下的lean稀薄燃烧。他们的目标都是提高比热比,尽可能利用不参与燃烧的气体吸热膨胀的能量,只有通过这种手段,才能让热效率取得突破。

下面点评一下目前国内著名的几款高效发动机:

1 奇瑞1.6T:37.1%

这款发动机性能很强大,它的最大功率达145kW(铭牌功率没有145kW),最大扭矩为290牛米。而且难得可贵的是它的热效率值得推敲,从公布的技术路线来看,理论上热效率会接近38%,考虑量产的妥协,实现37.1%的热效率是经得起考验。从同级别NEDC数据对比也可以看出,该发动机油耗是非常不错的。比如星途TXL和本田CRV相比,星途上的1.6T功率和本田1.5T接近,扭矩更大,星途整车比本田大一圈,重了100kg,NEDC油耗和本田1.5T差了0.3L/100km,表现非常亮眼。

最近奇瑞又出了一款2.0T的发动机,升功率很优秀,而且宣传热效率依然是38%,并不夸张。

2 广汽1.5T:39%

2019款传祺GS3使用的发动机为型号3B15J1直列三缸缸内直喷1.5T,排量1493ml、铭牌功率110kw,宣传用标定功率120kw、峰值扭矩235Nm。这款发动机的热效率在论文上可以查到,为39%。广汽的这款GS3我也开过,这款发动机的热效率也是靠谱的,实际油耗表现对得起39%的数据。

我们和同级别的别克1.3T三缸发动机进行对比,如下图。此处别克的1.3T发动机热效率也是39%。由于广汽传祺的GS3只在最低配车型上使用了这款发动机,只有手动挡,且没有自动启停功能。考虑到国内标定实力下自动挡油耗会偏高,而国际主机厂手动和自动挡油耗基本一致,考虑到传祺GS3整车重量介于昂科拉和昂科拉GX之间,考虑到别克带有自动启停功能,其他的轮胎参数基本一致,忽略风阻等影响因素,至少可以判断广汽这款发动机的热效率是不输于别克最新的1.3T的(当然牺牲了部分性能)。尤其可见,广汽这款发动机宣传的热效率39%也是可信的。

3 奔腾1.5T:39.06%

这款发动机也是中汽中心验证的第一款发动机,热效率达到了39.06%,是当时最高热效率国产发动机,着实恐怖。不过我对这款发动机的技术参数将信将疑,因为我从它采用的技术手段并没有看出过多领先的技术,属于主流技术,因此我看不到它能领先大众本田1%以上热效率的依据。

从实际油耗表现我也做了对比,与上面两款不同,搭载这款发动机的车型油耗表现一般。对比数据如下。

本田CRV最低配和奔腾T77 pro最低配都是6档手动(手动变速箱对传动效率影响很小),本田1.5T发动机热效率接近38%。用更重的车身,更大的尺寸,更低的热效率,油耗少了0.2L/100km。(此处对比都选用了6速手动,虽然齿比不一致,但是手动变速箱换挡效率高度接近,此外也可以排除不同自动变速箱的L/C范围、齿比、换挡策略等引起的差异,由于油耗依旧采用NEDC工况,工况非常简单,人为差异很小,基本能够反映发动机的硬实力)


4 东风风神1.5T:41.07%

这款发动机热效率更高了,达到了41.07%。从披露的技术手段来看,采用了350Bar,高滚流比设计,高压冷却EGR(EGR率20%),横流冷却,DLC涂层,变排量机油泵。相比奔腾T77 PRO发动机,我猜测多了高压冷却EGR。

通过这些手段,达到了热效率41.07%?我表示很惊讶。使用的技术并没有比大众1.5T EVO先进太多。大众1.5T EVO低功率版采用了更高压缩比12.5和VGT增压器,不如这款发动机的地方是没有高压冷却EGR,其他和这款发动机基本一致的硬件技术。虽然冷却EGR是提高热效率的一大秘诀,但是能够领先大众1.5T EVO 2%以上热效率我觉得难度很高。目前搭载该发动机的车型还没有出现,等出现后我再点评下。

5 广汽传祺:40.48%、40.23%、42.1%

刚刚惊讶了东风的41.07%,广汽来了三张高效发动机证书啪啪啪打我脸。据和一些业内大神沟通,在有了39%热效率的发动机经验之后,广汽用上了低温冷却EGR,分层水套,高压缩比等手段,把传统发动机的热效率从39%提升到40.48%和40.23%(小型发动机由于燃烧热量低爆震倾向小,所以同等技术下热效率可以做的稍微高一点)。这个数据我还是愿意相信的,毕竟有39%热效率的那款发动机背书,而且这个发动机技术不比东风弱,热效率却低了0.6%。

值得注意的是,另外一款热效率更惊人的42.1%的混动用发动机,第四代2.0ATK发动机。其实我从技术角度分析,只要广汽40.48%和1.5T是真实的,同等技术手段下用过超高压缩比15.6,放弃升功率,超大低温EGR比例,长冲程设计(1.3),以及充分的电气化手段,热效率提高到42.1%是有可能的。我用这款发动机和丰田41%混动发动机对比,这款发动机有更高压缩比,放弃了一些升功率,从升功率热效率斜线来看,和丰田41%热效率发动机处于一个技术水平,我觉得这款发动机的热效率可信的。

我看了发布会技术介绍,也相信如果这些手段都用上,在试验室条件下,做一些针对此发动机热效率验证的单独对策,是可以实现该热效率的。至于能不能买到量产版,还是个问号。

6 比亚迪骁云1.5L:43%

最近又来了一个王炸,比亚迪的43%热效率,这个数据就有点恐怖了。从技术指标来看,压缩比15.5,行业领先,和广汽混动的15.6差不多。我和广汽混动发动机做对比,该发动机的电气化程度更高,体现在取消了轮系,相信热效率的差异在此处。其他技术手段大同小异,取消轮系确实是一个技巧,一般由于发动机附件的存在有机械损失,取消轮系后,相关零件都依靠PHEV电池的电驱动伺服电机,驱动相关水泵、发电机,起动机等。所以热效率可以高于广汽的42.1%,不过唯一的疑惑就是轮系能不能实现热效率1%的突破?我个人觉得实现0.1%到0.2%可以,1%很难。不管如何,这款发动机热效率肯定是国内最高的,也高于目前国际上很多款发动机,绝对处于国际第一梯队。

总结

这几年自主汽车品牌发动机热效率确实突飞猛进,技术进步明显,发动机硬件领域已经和国际处于同一起跑线上,在同等成本的前提下可以做到国际领先水平。国内主机厂通过一步一步走,砥砺前行,和国际大厂们并驾齐驱了,这是值得欣慰的。

关于中汽中心验证热效率,是具有参考意义,可以代表该发动机在特定试验条件下能够达到的上限,也能够逼迫主机厂们在提高发动机热效率技术上进行突破,促进产业进步,至于这个绝对值,参考着看吧。

2023-12-25

2023-12-25