有些发动机工程师,就是喜欢在你看不见的地方动手脚

前几天,丰田四代普锐斯刷新了量产车汽油发动机的热效率极限,达到 40%(电动爱好者可以表示呵呵),这件事告诉我们,即使是丰田这样的混动大法拥趸,也没忘了在汽油机身上做文章。

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这篇文章要聊的话题,可能会被电动爱好者嗤之以鼻,但绝对是汽油党的福音——缸内直喷。

前几天,丰田四代普锐斯刷新了量产车汽油发动机的热效率极限,达到 40%(电动爱好者可以表示呵呵),这件事告诉我们,即使是丰田这样的混动大法拥趸,也没忘了在汽油机身上做文章。

自从发动机工程师意识到自己有下岗风险之后(电动车普及那天),他们就在技术创新的路子上越走越远了,于是什么小排量涡轮增压、缸内直喷、各种 VVT 啥的,出来一堆。

缸内直喷的关键是喷油压力

但是,对于车厂来说,当然不会平白无故的花钱搞研发。逼着他们整天琢磨发动机的一个重要原因,其实是排放法规。全世界的碳排放法规都越来越严,比如中国,有关部门要求乘用车的平均油耗要在今年达到 6.9 升,到了 2020 年必须降到百公里 5 升以内。

为了达到这个指标,相当多的品牌选择做混合动力和纯电动。但问题是,做新能源车的成本并不低,而且目前的市场仍然需要培养,所以,得用更经济、更靠谱的方式解决问题:降低汽油车的排放和油耗水平。

而在现在所有办法里,缸内直喷被认为是最靠谱的一种。

让我们来通俗的理解一下缸内直喷。众所周知,汽油发动机的基本原理其实就是汽油和空气的混合、燃烧。这就像一场盛大的 party,party 的地点和双方参与方式,直接决定了 party 的质量。如果把气缸比作一个屋子,那以前都是汽油和空气玩嗨了再进屋,而缸内直喷就是说,他们先进屋,然后再玩嗨。

它的好处在于,精确、高效,不需要在屋子外面磨磨唧唧。如果再深入的说,有这么几个特点:喷射压力高,汽油的雾化效果好,可以更好的和空气混合。

400Bar 高压喷射

在这个过程里,喷油压力是关键。压力越高,油就会被打得越碎,然后就可以更充分的燃烧。

1952 年,奔驰研发了一台 3.0 排量的缸内直喷发动机,这台发动机的喷油压力大约是 45bar。发展到现在,喷油压力一般达到了 200bar 左右。前几个月,GeekCar 在博世位于德国的试车场里见识到了 350bar 的直喷系统,而这还不算完,另一家供应商德尔福,准备在明年国产 400bar 的汽油直喷系统。

据说,这个 400bar,已经是世界最高水平。(当然,和柴油机的高压喷射还是没办法比)

德尔福的技术人员告诉我,从之前的 200bar 产品线提升到 400bar,其实就是为了满足更严格的排放要求。在未来的欧六 C 标准里,不仅对排放物的质量有所限制,还加入了颗粒物数量限制。而采用更高压力的喷射系统,在排放颗粒物数量的控制上就会有更好的表现。

还有一个问题,汽油机的喷射压力是不是越高越好?其实并不是这样。喷油压力也存在一个边际成本的临界点,不可能在「提高压力」这条路上走到黑。

由法规推动的技术变革

还是开始那句话,这些技术上的改变,很大程度上是因为法规的推动,而选择什么样的技术来进行应对,这个选择权还是在车厂。一方面,对技术有比较高「觉悟」的车厂,往往会比较容易接受高压 GDi 这样的路线(仅仅针对汽油机而言),而那些对此不太热衷的,可能反应就会相对慢一些。不过就成本而言,其实 400bar 相比 200bar 的系统,并没有高到哪儿去。

而从用户的感受来看,200bar 也好,300bar、400bar 也好,在日常行驶里,可能并不能直观的感受出什么区别。而车厂和供应商的很多工作,其实都花在了这种地方。不能给用户的用车体验带来看得见的提升,但是不得不这么做。

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