車網(wǎng)中國(guó) 綜合新聞 上次的車閑談文章我留了個(gè)尾巴：“寶馬開(kāi)始使用1.5T三缸發(fā)動(dòng)機(jī)，為啥本田十代思域的 1.5T 發(fā)動(dòng)機(jī)還是四缸機(jī)?這個(gè)就涉及到一個(gè)熱效率的問(wèn)題。”確實(shí)，在上次我說(shuō)了一些有關(guān)寶馬 1.5T 三缸發(fā) 動(dòng)機(jī)的一些個(gè)人看法，有些朋友并不贊同。

確實(shí)，如果單看目前的發(fā)動(dòng)機(jī)的普遍構(gòu)造的話，寶馬的 1.5T 三缸發(fā)動(dòng)機(jī)的確是個(gè)另類。包括大眾、豐田、本田等一系列優(yōu)秀發(fā)動(dòng)機(jī)主機(jī)廠在內(nèi)，在這個(gè)排量下做三缸的，寶馬算是第一家了。那為何會(huì)造成如此的情況?僅僅是為了節(jié)省成本而“偷工減料”嗎? 筆者今天想說(shuō)的就是這個(gè)內(nèi)容。
 

單看 1.5T 的排量，采用四缸的發(fā)動(dòng)機(jī)仍占主流位置，1.5-2.0 排量下，那三缸發(fā)動(dòng)機(jī)幾乎就是滄海一簇了。為何主機(jī)廠還是盡量選擇四缸作為基本的缸數(shù)選擇方向呢?原因無(wú)它——為了熱效率。
 

所謂熱效率，其實(shí)就是汽油燃燒后有多少能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械工作的能量的比率。目前一般自然吸氣車型的平均熱效率大概在 33%左右。渦輪增壓的平均熱效率大概在 30%-32%左右。在這些發(fā)動(dòng)機(jī)中間，豐田的四代普銳斯的 1.8L 阿特金森發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率最高，達(dá)到了40%;本田1.5T 發(fā)動(dòng)機(jī)是渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)中熱效率最高的，達(dá)到了38%。可別小看這只有大約10%提升的熱效率情況，對(duì)于主機(jī)廠來(lái)說(shuō)，哪怕提升 1%的熱效率都是巨大的進(jìn)步。這種進(jìn)步，百利無(wú)一害。
 

為何這樣講呢?這要從上世紀(jì) 60年代開(kāi)始講起——那個(gè)年代由于政治、經(jīng)濟(jì)、環(huán) 境污染等一系列原因，全球范圍內(nèi)爆發(fā)了石油危機(jī)。石油儲(chǔ)備并不是沒(méi)有，但因?yàn)榉N種的問(wèn)題，工業(yè)原油生產(chǎn)量銳減，全球范圍內(nèi)都開(kāi)始沒(méi)有充足的原油供應(yīng)。于是，汽車——這個(gè)使用汽油總量最多、范圍最廣的產(chǎn)品就成為了各國(guó)政府首先開(kāi)刀的目標(biāo)。當(dāng)然，當(dāng)時(shí)世界上的主流車型的油耗也確實(shí)是非常高，且污染嚴(yán)重，所以用汽車來(lái)開(kāi)刀其實(shí)也不 為過(guò)。
 

1970 年，世界上第一個(gè)有關(guān)汽車油耗和污染相關(guān)的法案《馬斯基法案》于美國(guó)誕生。 法案要求：1975-1976 年后生產(chǎn)的汽車，各類污染物要達(dá)到當(dāng)前制造出來(lái)的汽車排放情況的 1/10 以下，這對(duì)于當(dāng)時(shí)的汽車龍頭企業(yè)來(lái)說(shuō)，簡(jiǎn)直是個(gè)“不可能完成的任務(wù)”。 汽車尾氣的排放物主要是兩個(gè)原因造成的——第一，汽油完全燃燒帶來(lái)的自然排放物;第二，汽油不完全燃燒留下的排放物。無(wú)論哪個(gè)原因， 都跟熱效率——這個(gè)將可燃物進(jìn)行轉(zhuǎn)化的過(guò)程息息相關(guān)。所以，解決熱效率問(wèn)題，就是車企在面對(duì)汽車政策的前提下首要解決的問(wèn)題。
 

可不要小看這個(gè)熱效率的提升范圍，哪怕是一點(diǎn)點(diǎn)的提升，對(duì)于車企來(lái)說(shuō)，其帶來(lái)的效益都是巨大的。我們看一下目前熱效率最高的代號(hào) L15B8 的本田思域發(fā)動(dòng)機(jī)：當(dāng)前情況下，車輛的實(shí)際使用平均油耗為 7.5L/100km(以平均氣溫 26 攝氏度為準(zhǔn))。假設(shè)整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)能夠全工況下都維持38% 的熱效率的話，這輛車每 100km 實(shí)際只有 2.85L (7.5*38%) 汽油用在了發(fā)動(dòng)機(jī)工作上面。
 

▲十代思域發(fā)動(dòng)機(jī)
 

而一旦提升了 1%達(dá)到了 39%，那么這輛車的平均油耗就預(yù)計(jì)能到達(dá) 到百公里7.3L，如果提升到 40%，百公里油耗降至 7.125L。這對(duì)于一輛郵箱大小為 47L 的緊湊級(jí)車來(lái)說(shuō)，續(xù)航里程就可以從 627km 增加至 660km。同時(shí)，整輛車并沒(méi)有因此而損失動(dòng)力表現(xiàn)。可以說(shuō)，一旦提升1 至 2 個(gè)百分點(diǎn)的熱效率，對(duì)于車企來(lái)說(shuō)，就可以更有效的調(diào)整民用發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力表現(xiàn)——哪怕沒(méi)有降低油耗，車輛的動(dòng)力表現(xiàn)也將有所提升，何樂(lè)而不為?
 

我們可以看看寶馬 B38 的 1.5T 三缸和本田 L15B9 的 1.5T 四缸是分別如何解決熱效率的思路(請(qǐng)注意，這是思路，并不代表某一種解決方案一定就是好或者不好)。首先看 一下兩臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的數(shù)據(jù)：
 

通過(guò)上面的數(shù)據(jù)，直接說(shuō)說(shuō)我的結(jié)論：
 

◆ 1 ◆.
 

寶馬的思路是通過(guò)復(fù)用原來(lái) L6 發(fā)動(dòng)機(jī)的部分技術(shù)，將 L6 砍掉一半后，在維持后段力量 的同時(shí)提高壓縮比、使用大渦輪的形式，來(lái)讓每一個(gè)缸體達(dá)到“大缸徑、短行程、高壓縮” 的調(diào)校形式。這種形式的特征就在于其前段雖然犧牲了一些車輛扭矩，但后段能夠保證發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率的輸出范圍，讓發(fā)動(dòng)機(jī)的最佳熱效能區(qū)間更靠后。也就是說(shuō)，當(dāng)這輛車能夠維持在一個(gè)車速比較高的勻速狀態(tài)下，整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)中每一個(gè)缸體能夠最大程度的和汽油所混合，達(dá)到單缸體的最大效率化。一旦單缸體效率最佳了，發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)論有幾個(gè)缸體，都可以保證其整體的效率不會(huì)太差勁。
 

▲寶馬1系三缸發(fā)動(dòng)機(jī)
 

◆ 2 ◆.
 

本田的思路則是首先維持了四缸這個(gè)平順的基本要求，然后通過(guò)將缸體直徑變小、沖程/ 缸徑比例加大，稍稍降低壓縮比和小渦輪的方式，讓車輛在低扭的情況下就能進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)最佳熱效率區(qū)間。這種工作方式有點(diǎn)兒像大口徑狙擊步槍——通過(guò)加長(zhǎng)做功距離來(lái)讓每次做功的效率顯著提升。也就是說(shuō)，本田的此款發(fā)動(dòng)機(jī)明顯是針對(duì)了中國(guó)這種特色路況而進(jìn)行了調(diào)整。讓我們常用的區(qū)間更能發(fā)揮發(fā)動(dòng)機(jī)的效率。但一旦進(jìn)入極限狀態(tài)下，單缸體的進(jìn)氣量狹小和比較低的壓縮比就會(huì)讓渦輪的正壓建立速度低下，最明顯的就是當(dāng)車輛進(jìn)入 6000-7000 轉(zhuǎn)速的極限時(shí)，渦輪起正壓的速度會(huì)比大缸體車子要慢一些。所以這個(gè)車真下賽道后，需要配合渦輪特征在彎心處早給油門(mén)建立正壓。
 

那么，兩個(gè)品牌都是發(fā)動(dòng)機(jī)大廠，對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率解決思路還有什么其它的方案嗎?其實(shí)都是有的。
 

無(wú)論是寶馬、抑或是本田，都使用了改善渦輪葉片、可變進(jìn)排氣升程、改善活塞頂部形狀、提高混合氣體流速、缸內(nèi)直噴、更好的汽油霧化噴嘴等一系列方式來(lái)繼續(xù)提升自己的 發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率。
 

只不過(guò) 寶馬在維持熱效率的同時(shí)，更重視車輛中后段發(fā)力情況，而 本田更重視車輛在前段就能快速進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)。可見(jiàn)，雖然都是為了提升熱效率，但兩家不 同的主機(jī)廠選擇的方向不同，自然哪怕解決方案方向相同，產(chǎn)生的結(jié)果都會(huì)有不同的結(jié)果。 而這種不同的選擇，就是為何相同排量下不同主機(jī)廠選擇不同缸數(shù)的重要原因。
 

那么從發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率的角度來(lái)看，選車、尤其是選好引擎有哪些要點(diǎn)呢?
 

◆ 1 ◆.
 

首先是要尋找熱效率比較高的發(fā)動(dòng)機(jī),盡量讓自然吸氣的發(fā)動(dòng)機(jī)在 36%以上,渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率在 33%以上。因?yàn)闊嵝适莻€(gè)結(jié)果型參數(shù)——無(wú)論你用什么技術(shù)來(lái)改進(jìn),我 只需要通過(guò)一定容積的汽油所能發(fā)出的最大熱能按參數(shù)進(jìn)行計(jì)算,就可以知道車輛的最大功率能到達(dá)多少。
 

◆ 2 ◆.
 

其次是尋找一個(gè)排氣量和缸數(shù)匹配的車型——比如在 1.0L-1.5L 中間的排量,三缸機(jī)可能會(huì)比四缸機(jī)在低扭有更好的表現(xiàn),或者可以維持住更低的轉(zhuǎn)速;1.5L-2.5L 期間則更多的是四缸機(jī)的天下;一旦過(guò)了 2.5L,到達(dá) 3.0L-3.5L 水平就需要上一個(gè) 6 缸機(jī)了。這是保證每一缸體的功率和扭矩都能發(fā)揮最大的效果,同時(shí)也維持了較高的熱效率。
 

◆ 3 ◆.
 

最后則是根據(jù)預(yù)算選擇一個(gè)預(yù)算范圍內(nèi)排量盡可能大的,別忘了渦輪換算自然吸氣的參數(shù)(1.45)。這樣的目的主要是為了能讓每一個(gè)缸體有足夠的進(jìn)氣量,保證整體發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力曲線表現(xiàn)，讓發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力水平更為優(yōu)秀。
 

◆ 4 ◆.
 

最后,請(qǐng)記住渦輪機(jī)初段的特征——在沒(méi)起正壓前,它就是個(gè)小排量自然吸氣引擎。所 以,需要想好這種出力特征是否符合自己的喜好。自吸平穩(wěn)但最大扭矩來(lái)的慢;渦輪突兀但最大扭矩很快爆發(fā)。
 

你也許要問(wèn)了，有些車發(fā)動(dòng)機(jī)不錯(cuò),但就是覺(jué)得開(kāi)著有些費(fèi)勁，比如奧迪 A3 的 1.8T 版本明明是個(gè)不錯(cuò)的引擎，但駕駛起來(lái)并沒(méi)有 1.4T 版本好開(kāi)。這就涉及到我們下次說(shuō)的話題：變速箱的標(biāo)定。