传统燃油车所用的发动机与增程发动机究竟存在哪些差异?

非专业但实际车评 2024-11-16 04:28:51

如今新能源汽车市场很火,而销量占据主导的则是增程式车型。所以一些车友就产生了疑惑,增程车型采用的增程器从本质上看也是发动机。那么增程车型上用的增程式发动机与传统燃油车所采用的发动机存在哪些不同之处?

增程器与普通发动机存在哪些不同?用委婉的表达方式来说就是可以存在不同、也可以完全相同。因为从理论上的确存在专用于增程器的内燃机。那为何说也可以相同呢?因为如今市面上很多品牌增程车型的增程器本就是普通发动机、普通得不能再普通,放油车上可能都不够用那种。

在需求方面增程器与普通发动机的差别?

要知道燃油车上的发动机所面临的问题是很多的,要面对各种工况、要负担几乎所有的负荷,当然也需要发电。所以发动机在燃油车上所做的事情太多了,如此对于发动机的要求也就变高了。而发动机作为增程器去使用呢?所需要做的事情就太少了,只用于发电。

也就是说增程器与驱动轮是保持完全解耦状态的,也就是说无论车轮转的快、慢,增程器均不受影响。所以只需要在特定的一个或几个工况下(负载)保持住效率即可,高效区间不必多宽泛甚至只要几个点即可。如下图燃油车内燃机,它的需求点在于热效率要高且高效区间要宽泛。

原因其实很简单,因为发动机放在燃油车上需要做的事情太多。正常行驶在路上的燃油车几乎会时刻改变转速、负荷,日常行驶中的提速、减速都在不断改变着发动机的负荷与转速=不断改变发动机热效率。所以高效区间一定要宽泛,如不宽泛则大概率在转速与负荷变化中跌出高效区间。

而发动机作为增程器(发电机)呢?它的作用是什么?没错发动机只负责发电,至于车子怎么跑、跑得快不快它都不负责。这样一来就可以让发动机只在高效区间或者说高效点上运行,它甚至不需要什么所谓足够宽泛的区间。也就是说作为增程器使用的发动机基本可以获得台架上的最理想工况。

所以可负责任的说作为增程器使用的发动机它的要求会比用在燃油车上发动机更低。燃油车上的发动机最难点在于高效区间的效率要高、高效区间足够宽泛来应对不断变化的转速、负荷。而发动机作为增程器使用只追求峰值效率(理想条件下的最高效率),甚至于峰值效率也不必太高。毕竟如今增程车以纯电为影子,烧油发电也仅仅是应急使用效率差1、2个百分点又算得了啥?当然拿增程车当油车开的款爷另当别论。

理论上的增程器专用发动机是什么样的?

实际上理论上的增程器专用发动机更多存在于美好的理想、愿景,毕竟这种专用内燃机受制于环境、市场。单独开发这种专用内燃机存在客观困难,简单来讲老牌燃油车企有能力打造这种专用内燃机,但这些车企研发这种产品的意义是什么?打算用增程车型取代纯电?这就本末倒置了。

而众多新能源车企、新势力具备打造增程器专用发动机的能力么?显然是不具备的,所以如今很多新能源车企所推出的增程车型所使用的发动机都是在市场中采购来的普通发动机,峰值热效别太难看即可。毕竟增程车型与狭义上的混动车型不同,混动车型的发动机是需要负担很多工作的。当然这仅仅是现实中所面临的困难,但理论上增程器专用发动机是存在的。

不同的需求决定内燃机设计层面的差异,众多设计差异中最明显的一个就是冲程、缸径之比。如上图所示TYPE R、GT86、BRZ灯车型的缸径、冲程数据,86mm*86mm,程径比为1。程径比越小,发动机转速越高,当然并不决定。转速越高的机器,曲柄力臂就越短,相应的这种机器扭矩特性奇差、热效率也很低。

这种机器就是几十年前高转自吸流行时代的主流设计选择,因为增压技术没普及只能无奈的选择,所以那时候内燃机热效率其实是很低的。为啥现如今发动机热效率普遍都大幅度提升?原因很简单,缸径越来越小、冲程越来越大。高程径比可以显著的拉长曲柄力臂(减少损耗,简单理解)、并缩小面容比(气缸容积不变,程径比越大、面容比越小,面容比越小、热损耗越少)。

所以在理想层面,增程器专用发动机(以烧油为主,如柴油发电机)需要高热效、越高越好。所以增程器专用发动机需要超高的程径比、越高越好,普通发动机(全工况发动机)程径比一般在0.8-1.15左右,当然也有更极端的如日产的VQ37HR。93缸径、73冲程=0.73的程径比(所以它落伍了)。而增程器专用发动机的程径比至少要1.3以上,咱们的李俊院士则认为可以尝试1.5以上。

丰田、日产实验室中的程、径比甚至都超过了2.0。对、目的就是要拉高单一工况下的热效率,热效率越高、燃油转电率越高,发电越省油。但问题是这种超高的程径比会极大限制转速,虽然如今的燃油车已经不需要8千、9千转的超高转速,但如果造出一台转速只有2500转的汽油机,请问它除了作为增程器还能做什么?这就是所谓的增程器专用发动机,适应面很窄。

实际中正程器专用发动机很难面世

正是由于其过窄的适应能力,导致这种专用机型很难面世。从未来汽车发展格局来看纯电车依然是主流,而增程车型仅仅是作为过渡使用。各位增程车型用户、拥趸不妨问问自己,买增程是当电车用还是油车用?100%都是把增程车当纯电车用,也就是说烧油仅仅是应急。

既然如此增程器就面临使用率低的问题,既然增程器使用率足够低、那么效率高点低点的意义是什么?车主的心态是能不烧油就不烧油,那么弄个专用高效增程器的意义就很低、很低了。而另一方面专用增程器并没有驱动传统车企去研发它的能力,有研发能力的传统燃油车企转型更多是依赖混动作为过渡产品而不需要增程。

而混动机型的程径比、热效率并没有增程器专用发动机那么极端,毕竟混动系统的发动机也要面临多工况、更接近于普通油车上的全工况发动机。那么由谁来推进增程器专用发动机的研发?力帆还是什么力斯?有足够的内燃机研发功底么?所以增程器专用发动机理论上是存在的,但大多数新能源车企缺乏搞定它的能力,传统燃油车企又很难对它产生兴趣。

0 阅读:105