日前,生态环境部印发了《京津冀及周边地区2018-2019年秋冬季大气污染综合治理攻坚行动方案》(征求意见稿),明确指出:自2019年1月1日起,北京、天津、河北、山东、河南省(市)提前实施轻型汽车国六排放标准。
根据机动车辆分类标准GB/T 15089-1994,轻型汽车是指最大总质量不超过3.5t的M1类、M2类和N1类车辆。虽然还未波及到主流乘用车市场,但显然国六(部分地区)实施时间比原计划又提前了不少。
原计划是:自2020年7月1日起,所有销售和注册登记的轻型汽车应符合“国六”标准6A限制要求;自2023年7月1日起,所有销售和注册登记的轻型汽车应符合“国六”标准6B限值要求。
车聚君很想有一辆《回到未来》里的时光机,不过是穿越到2020年7月1日。因为真的很好奇,当国六(A)标准正式实施、乘用车平均油耗要求降至5.0L/100公里时,各厂家是否跑赢了时间。
国五和国六的差距,就好比学霸和学神的区别,后者有很多要求超纲了,没有猛药就不会达标。比如国六标准要比欧盟的欧六标准更为严苛,而且国六(A)油耗测试还将由原先的欧洲驾驶循环NEDC改为世界统一轻型车测试循环WLTC。“工信部油耗”预计在那时会重回大众认可清单中。
随着国六的到来,新一轮的技术变革即将发生,迎来更高的发展。但技术升级往往与质疑同在,现如今处在转折点上的我们,到底有没有看清其中的差别呢?
一、80%正确
在不少人看来,随着国六实施,现在的四缸机必须降功率和扭矩才能达到国六的节能减排要求,上三缸是必然选择。
车聚君认为这个结论80%正确。因为现在市面上的四缸机几乎都不能满足国六要求。想想看,汽油车的一氧化碳排放量需要降低50%,总碳氢化合物和非甲烷总烃排放限制下降50%,氢氧化物排放限制加严42%。想实现这些,四缸还真和毫无束缚的三缸没得比。
从行业角度看,小排量发动机已经成为行业发展的共识。具体可参考车聚此前发布的《数“缸”论英雄?三缸机国内外发展了解一下丨聚闻》。再补充一点,车聚君发现新千年以来,中、欧、美三大主要市场在发动机排量上呈现出一致的变化规律。特别是2011年以后,中、欧地区平均排量都下探到了1.8L以下。
全世界的消费者想法都是一样的,我们需要的是性能,在三缸机发展初期,我们会担心这点,但“减缸=减性能”并不成立。颇具权威的“国际发动机年度大奖”十佳评选中,三缸发动机从2015年至今已经包揽了1.8L及以下排量的所有奖项。
在三缸机的推动下,像DPI智能双喷燃烧系统(上汽通用1.3T/1.0T Ecotec)、空气淬火热处理技术(PSA1.2THP系列)以及曲面活塞技术(福特的1.0T EcoBoost)都叫人击节叫好。
DPI智能双喷燃烧系统(单缸双喷燃烧系统),具有高性能、低油耗、高稳定性、更环保的特点,是全球首次在增压发动机上采用的技术。
举例来说,别克英朗搭载的新一代Ecotec系列三缸机就比四缸机降低了10-15%的摩擦损耗。1.3T发动机最大功率120kW,与通用上一代1.4T发动机相比,动力提升15%,油耗下降了5%——而且它还具备随时升级为国六标准的能力。
如全新设计的高效燃烧室、高滚流进气道,以及行业领先的电动放气阀技术、超低惯量涡轮增压器和中置大角度全程可变正时技术等,不仅强化发动机性能,达成“小排量大功率”的设计目标,而且在全方位超低摩擦设计与先进的智能热管理的助力下,燃油消耗率指标也实现了同级领先。
▲从以上技术解析图中,我们也能窥探一二,显然两款三缸机在相同升功率条件下,燃油消耗(各工况下)和摩擦功(各转速下)都要优于四缸机。
二、20%不正确
不过,车聚君仍然坚持“20%不正确”。因为三缸只不过是手段,盲目地降缸并不能完全解决问题。我们需要弄明白为什么降缸、怎么降缸。以下的几款发动机就是很好的例子,值得我们参考。
PSA1.2THP和福特1.0T EcoBoost有着很深的渊源,他们的故事也比较类似。除比肩自家的四缸机外,更是恨不得碾压其他家的。比如大众的1.2T(四缸)动力表现就不及PSA1.2THP(三缸)(前者110kW/200N·m,后者136 kW/230N·m)。而且不仅是在动力表现上。作为同排量的两款发动机,四缸机的单缸容积为0.3L,三缸机的容积则达到了0.4L,这为发动机朝着高效率、高动力发展是有利的。(后文中我们会聊到单缸最优容积)
在主流的1.0~1.5L排量上,如果想使用四缸,必然会制约单缸容积,为什么1.5L以下小排量更适合三缸,这也是原因之一。
估计在为什么降缸的原因上,当时这两家除了考虑行业法规发展外,更多的是有自信,他们敢赌大家会喜欢动力表现更好、更轻、更省油、更环保的产品。难道就因为少了一个缸就不讨人爱了吗?我想应该不会,至少这两款在欧洲可是混的顺风顺水,领了各种大奖。
从PSA1.2THP和福特1.0T EcoBoost在欧洲取得的成绩,车聚君看到了厂家对未来趋势的精准把握,同时也体会到了他们在技术上的自信和突破精神。从实际反应来看,客户也并没有明显排斥。
在厘清了为什么减缸之后,在怎么减缸的问题上,各厂家也是想尽办法。
除以上提到的具体技术手段外,车聚君觉得上汽通用提出的“单缸最优”理论很值得一说。所谓单缸最优是:根据发动机的实际性能调整单缸容积、缸径和活塞行程来设计发动机的单缸最佳面容比,让发动机的燃油经济性、排放、扭矩和功率达到最佳的平衡,满足产品的开发需求。
这听起来有点绕,但其实不难。
车聚君简化后的理解是:在确定好发动机排量(基本确认了功率)后,尽可能获得最佳的单缸面容比(燃烧室面积与容积的比,是燃烧室紧凑性的重要指标)。面容比小,有着火焰传播距离短(减少爆燃时间)、提高发动机压缩比、散热面积小(减少热损失)、缸壁激冷区减小、HC排放量减少等一系列优点。
基于这个理念,经过一系列验证,在1.0-1.5L主流排量上,单缸排量0.33-0.5L的三缸发动机是最佳选择。所以我们会发现上汽通用新一代Ecotec系列1.0T和1.3T发动机的单缸排量分别为0.33L和0.45L。最重要的1.0T和1.3T发动机2000rpm@2bar燃油消耗率仅366g/kwh和355g/kwh,表现出色。
可以看到在各自对应排量上,全新一代Ecotec系列发动的BSFC表现很出色,都是贴着下限值。
很显然上汽通用的思路和宝马、沃尔沃有所不同。后者更喜欢“单缸0.5L法则”,但如果你了解过宝马的“单缸0.5L法则”,你会打消这种疑虑。除与德国推行的100cc排量税有关外,单缸0.5L的最大优点是能够便于推行他们的模块化设计计划(沃尔沃同样如此)。但宝马(沃尔沃)这么做的缺点也很明显,比如发动机功率范围相对狭窄。
当然了,宝马也并没有固执于单缸0.5L,实际容积从0.35~0.6L之间都有覆盖,只不过0.5L量最多。不过这多少说明了他们没有贯彻单缸最优的想法,通用是为数不多的一家。
关于缸数的讨论我们就到这里,总结下就是:三缸机在未来的国六框架下,将有着更为突出的能效表现。而且像通用、福特、PSA这些在三缸技术上位于前列的企业,他们已经做出了很多技术研究,并指明了未来三缸机该如何进行细分以及强化。
三、传统内燃机未来主流是三缸+涡轮
显然,涡轮在新一波的市场变革中也会充当相当重要的角色。调查显示,传统的“黄金动力”1.6L排量自然吸气发动机的市场占比正在出现下降趋势,取而代之的是1.0~1.5L小排量涡轮增压。
所以在了解了缸数的转变后,我们还有必要分析下小排量涡轮增压组合的优势在哪里。比如就在2017年6月4日,也就是小排量购置税减免政策结束前夕,《国家发展改革委、工业和信息化部关于完善汽车投资项目管理的意见》中提到了关系到自然吸气发动机存亡的关键问题。
《意见》指出,“申请新建发动机企业投资项目,除符合现有规定外,拟生产的汽油发动机升功率应不低于70kW/L,柴油发动机升功率应不低于50kW/L。”提高升功率也正契合了单缸最优化理念。因为升功率是单位发动机排量输出的有效功率,即最大功率除以排量(kW/L),高升功率为高性能、低油耗、环保打下了良好的基础。
不过这个数值真的太为难人了。
如果对此没有概念,车聚君愿意直言:70 kW/L对自然吸气发动机来说很难,毕竟至今还有一大批处在50~60kW/L的企业。比如本田雅阁2.0L和2.4L,升功率分别为57.1kW/L和58.1kW/L。现在终于知道为什么2018款就只有1.5T了吧?(两种动力版本,分别为86.8kW/L和95.5kW/L,涨了近30 kW/L!)。
虽然本田红头发动机K20A升功率高达110 kW/L,宝马经典直列六缸S54B30发动机也有107kW/L,但看到通用1.0T Ecotec三缸发动机就达到了92kW/L,试问谁还有脾气。
除了数据跟不上外,自然吸气想要压榨更大的升功率必然会损耗发动机其他方面,比如寿命降低和维护成本提高,所以他们会被归属为暴力机器,而不会是居家良品。这也大大制约了他们大批量应用的可能。
车聚小结:
随着国六的到来,“1.6L自吸黄金排量法则”因为跟不上环保法规等一系列要求,其参考意义将大打折扣,并随着国六A到国六B的进一步加严,遵循这个法则1.5L、1.6L自然吸气发动机还将被小排量涡轮增压给全面取代。对我们消费者而言,我们将获得更低油耗、更低排放,在动力表现上不输以往的产品。如果您排斥时代发展,到时候面临的只怕是上牌难、二手不保值等一系列问题。
当然,任何新技术也绝不是一蹴而就的。三缸机,也不是四缸机减掉一缸那么简单。所幸通用、福特、PSA、吉利等先知都奔在了三缸机+涡轮增压的大路上。
至于有关三缸机抖动的问题,在车聚君看来,绝对不抖几乎不存在。说个夸张的,别说燃油车,就是车聚编辑部的长测车Model S也一样抖——在怠速时开启空调的大风量时。新技术一开始都是异数,但只要它的特质符合行业发展方向和消费者福祉,总有存活下来的理由和办法。
作为消费者,如果真不接受,当然没问题,可以等新技术成熟后再一亲芳泽;而愿意尝鲜的消费者,也不吃亏——对他们来说,提前享受更强的性能、更低的油耗、更少的费用也是尝试带来的附加值。
当然,如果说这些国际大厂力推三缸机是100%为消费者着想,那言过其实了。在商言商,它们可是仔仔细细研究过各国政策的。适变者,生。今年中国车市不太好。车市走低很可能会迎来新一波激励政策,比如前不久财政部就下发了《关于节能新能源车船享受车船税优惠政策的通知》,虽然力度有限,但这是一个试水信号——不排除数月后会重启小排量优惠政策。这回的优惠可能不仅仅是看排量了,“升功率”或将成为一个关键因素。
这么说,“单缸效率”优秀的三缸机会笑的更灿烂了?
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