汽車省油技術大揭密?

過去的一年裡,“帶電”的汽車,無論純電動還是油電混合動力,都是大家非常關心的,因為它們夠省油甚至不用燒油,國內的業界政策導向也“電光四射”,為我們描繪了一幅特美麗的前景畫卷。回到現實吧,我們未來幾年能買到的汽車,絕大部分還得燒油,既然汽車得燒油,那看在錢包還有保護環境的公德心份上,就要求汽車得省油,用專業的詞來說就是燃效要高。

還是那句話,汽車省油與否,跟“技術含量”有很大的關係,那些沒有先進技術的汽車再怎麼開也見得省油。下文就為大家說說,現在的一流汽車廠商們都用了哪些新技術去省油。

方法/步驟

關鍵詞一:減重

省油一大重要措施就是減重,但“減重”在國內屬於敏感詞,相信不少人至今還持著“車重車就好”的謬論,其實大可不必一聽到“輕了”就鬧起鬨,還得看它是否輕得有理呢。

怎麼才算輕得有理?首先它必須保證車子的被動安全水準,這也是大家那麼在意車子是輕是重的最大原因。

現在車廠們都花了很大力氣去優化車身結構,讓它的結構變簡單又能保證車身夠堅固,這個過程前期是通過計算機去設計、虛擬仿真分析,然後通過實車去試驗驗證,如此反覆來回去提升車身結構。(關於汽車虛擬仿真分析的CAE技術,可點擊參看奇瑞探營文章《以虛擬技術超越對手——奇瑞徐有忠談CAE研發》 )

好結構還得有好用料。又輕又好的材料像鋁合金車身,因為造價過於昂貴,現在只有個別豪華車才有。而更輕更好的材料如碳纖維車身,在量產車上幾乎就是個傳說。現實的還得是鋼材,現在很多新的輕量化車身結構,都得益於新型超高強度鋼板的應用。以往車身採用強度600MPa的鋼板已算厲害,現在很多車廠開始採用強度達到900MPa鋼板,用在車身縱梁、AB柱等重要部位,甚至像海外換代的鈴木新雨燕,個別部位還採用高達1500MPa的鋼材。

這些關乎車身安全的減重措施,光用肉眼看一部已經出廠的新車,其實也看不出變化來,所以可參考各大碰撞測試機構的成績,像歐洲的Euro-NCAP、北美的IIHS、日本的NASVA都是國際高標準的碰撞安全測試機構,國內的C-NCAP雖然測試標準略低,但也有一定參考意義。

除了車身“骨架”的減重,還可減輕發動機和懸掛系統的重量,也能幫助省油。發動機減重目前最流行的手段是採用鋁製缸體、缸蓋,一般能減輕30-40公斤的重量,相當於半個成年人的體重。懸掛系統減重也有優化結構和採用鋁合金材料兩種方式。

關鍵詞二:節能

開著車,發動機在運轉,千萬別以為它只為車輪轉動服務,它還得為車上的空調壓縮機、液壓助力轉向分出去一些動能,因為這些部件直接通過皮帶從發動機獲得動力。所以,車廠為了省油就想辦法減少這些能量的流失,如今看得到的最好的辦法就是改用電動,能量損耗會小很多。

轉向改用電動助力,大家已經比較熟悉,因為越來越多的車上都開始裝備EPS電動助力轉向系統。空調壓縮機改電動如今還未興起,只有一些混合動力車型上採用,也有一些本田的新車上採用“混合動力壓縮機”,即皮帶傳動和電動共存。無論如何,相信這個裝備電動化會是個趨勢。

汽車高速奔跑時,表面跟空氣間的摩擦也會帶來能量損失,大家熟悉的車身風阻係數就是影響這方面的。它不是個讓車子油耗水平變得拔尖的因素,但如果做不到一個合格的足夠小的風阻係數,很可能就讓油耗大增,尤其是跑高速用途居多的車子。如何得到一個足夠小的風阻係數,需要進行大量的仿真分析和實車試驗,這些要求一個車廠具備強大的研發和試驗能力,像大家所熟知的國際品牌都具備這樣的實力,但國內的自主品牌這方面卻參差不齊。

其實怎麼才能最省油呢?很明顯,發動機不工作就最省油啦,當車輛停止暫時停車發動機還在怠速運轉,就是白白浪費汽油,所以要想辦法車停下來時讓發動機也停止工作。這就促使誕生了發動機的自動啟停功能(被稱為i-Stop、Start-Stop等等),比如在等候紅綠燈時車子就會自動熄火,起步時又能啟動前進,現在這項裝備在海外市場快速興起,相信國內也很快會引入。

關鍵詞三:壓榨發動機

現在汽車的動力主要通過燃料燃燒做功得到,這屬於熱機,學過物理的都知道,熱機的效率是有限的。但有限不代表沒有進步的空間,那些努力的發動力工程師們,至今還在潛心地提升發動機的效率,將發動機的潛能不停地壓榨再壓榨。

渦輪增壓是現在大家聽得比較多的一種壓榨手段,它利用排出來的廢氣帶動渦輪增壓器,將吸進來的空氣加壓,可以讓發動機用比較小的排量獲得更多的動力,比相同動力的但排量更大的自然吸氣發動機要省油。進一步的發展方向是,渦輪增壓機構採用雙渦管構造,可選擇2根管或1根管的廢氣去推動渦輪,控制增壓的力度大小,還有采用大小兩個渦輪機構,需要小力度增壓用小渦輪,要發大力就用大渦輪,或兩個渦輪同時工作。

如何讓燃油燃燒得更充分,也是工程師們非常關注的方面。近年來非常熱門的缸內直噴技術,就是汽油發動機提升燃燒效率的重要手段,它將噴油嘴從進氣道移入至氣缸內,這將會是未來汽油機上普及的技術。

發動機工作除了要燃油,還需要空氣,所以新型的發動機也很講究如何給氣缸內配氣。有控制發動機氣門開啟時間長短的技術,叫氣門正時可變技術,俗稱VVT。更厲害點的是氣門正時連續可變,它能精確地任意控制氣門開啟時間長短,俗稱VVTi、CVVT等等,還有的發動機在進氣門和排氣門都有氣門正時可變技術,俗稱DVVT。

除了氣門開啟時間,還講究控制氣門開啟高低,這就是氣門升程可變技術,俗稱VVL。早期的只有兩段氣門開啟高度可選,像本田的VTEC技術。現在厲害的都能夠任意控制氣門開啟高度,像寶馬的Valvetronic、本田的A-VTEC、豐田的Valvematic、日產的VVEL等等。還有菲亞特最新推出的液壓氣門(Multiair),它在進氣門端取消了傳統發動機上的凸輪機構,而用液體控制氣門開閉,能直接做到任意控制進氣門的開啟時間長短和高低。

除了上文提到的這些方法。馬自達最近準備將旗下汽油機的壓縮比提高到14:1,也有助於提高發動機的燃燒效率,而他們也宣佈順利地解決了高壓縮比帶來的爆震可能性。斯巴魯的新水平對置發動機則排量不變,但將每個汽缸的直徑收窄,長度拉長,也實現了提升發動機的燃燒效率。

發動機的散熱冷卻效率也影響油耗高低。現在不少發動機採用鋁製缸體,甚至寶馬還用上鎂鋁合金缸體,除了輕量化,還有散熱更快的好處。

總結

現在新能源汽車吸引了很多的關注目光,事實上,傳統的汽車仍有挖掘的潛力和空間,這些新進步一樣能對保護環境、節約能源作出貢獻,更重要的是,它能更節省廣大普通消費者的錢包,這是多麼實在的好處。

另一方面,傳統汽車跟新能源汽車雖然有很多不同,但像設計研發能力、材料應用、工藝水準這些基本面都是相通的,懂得造出好的傳統汽車,才可能在新能源汽車上走得更遠,一口是吃不成胖子的。

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