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内燃机的潜力究竟有多大?会被电动机“锤爆”?

2020年03月10日 23:55:03
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来源:DearAuto

最大功率310kW,峰值扭矩500N·m。看到这样的动力数据,你联想到什么发动机,大排量的V8、V12发动机?经过极限改装的比赛用发动机?还是某款纯电动新能源车的电动机?然而,让你大跌眼镜的是,这是一台排量仅为2.0L的涡轮增压四缸发动机的动力参数。

310kW、500N·m,如此强大的动力输出来自一台2.0T四缸发动机。

最强量产2.0T发动机

3月4日,在日内瓦车展的云发布会上,奔驰发布了全新的AMG GLA 45 4MATIC,该车搭载了目前世界上动力最强劲的,代号为M139的2.0升涡轮增压四缸发动机。

相比上一代产品,全新发动机的输出功率提高了30kW,达到310kW,峰值扭矩从475Nm增至500Nm,升功率达到了155kW/L,搭载于AMG GLA 45 4MATIC S车型上。而当用于普通AMG GLA 45 4MATIC上,发动机的动力参数会调校得略低,最大功率为285kW,峰值扭矩480Nm。尽管是低功率版本,也让当下一众2.0T发动机汗颜。甚至让人怀疑,奔驰是否给这款发动机注入了兴奋剂。

论动力性能,全新的AMG GLA 45 4MATIC无疑是同级中的王者。

“这是面对高性能车开发的发动机,动力强是应该的。”或许有人会说。但对比同级别高性能车型的动力水平,会发现奔驰M139确实赢在了起跑线上。例如奥迪RS3搭载的2.5T发动机,最大功率为294kW,峰值扭矩400Nm;曾获纽北最快前驱车称号的本田思域TYPE R,其搭载的2.0T发动机,最大功率也只有228kW,峰值扭矩400Nm。也就是说,奔驰的M139发动机的动力性能,已经远超同排量机型,很多排量更大的机型,也被砍于马下。

每台M139发动机均按照“一人一机”的标准手工装配。

依靠顶尖技术,燃油机还有进步潜力

要达成高性能的目标,奔驰也是使出了浑身解数,M139发动机几乎集先进的发动机技术于一身。强大的动力输出,会对发动机缸体造成极大的挑战。该发动机采用能让缸体承受更大压力的封闭式水套,并在汽缸壁使用了降低摩擦的Nanoside涂层。除此以外,发动机的活塞、连杆、曲轴均采用锻造工艺打造。

M139发动机本体采用全铝合金制成。

而为了确保空气和燃料的有效供给,采用了全新的电子控制双涡管涡轮增压器,达到动力响应快和大增压值的目的,同时排气侧还采用了Camtronic气门升程系统。在燃油供给保障方面,采用GDI直喷+PFI电喷系统,且直喷系统采用了目前最先进的200bar压电晶体喷油器。

此外,为确保发动机能长时间高效运行,工程师还在传统的水冷、油冷的冷却系统的基础上,针对空气冷却系统进行优化,提升发动机的热管理效能。

新M139发动机的压缩比从上一代M133的8.6提高到9.0,提高压缩比的主要目的是提高效率。

增压器的涡轮轴采用了滚子轴承,允许最高涡轮转速达到169000转/分钟,并采用了电子控制的废气阀来实现增压器的精确控制。

奔驰为新M139发动机专门设计了加强的锻造曲轴/连杆/活塞系统,以承受高性能带来的超高的缸内爆发压力。

对于这款动力强劲的发动机,梅赛德斯-AMG董事长托比亚斯·莫尔斯说:“M139发动机,不仅将涡轮增压发动机升功率推上新的台阶,还表明内燃机的效率还有进步的潜力。”

燃油车要被EV“锤爆”?别开玩笑了

近几年,随着新能源汽车,尤其是纯电动车的发展,有一种声音认为:搭载内燃机的燃油车将会被电动车彻底取代,效率不够高成了内燃机致命弱点。甚至有声音指出,某些国家和地区将全面禁售燃油车,当然这已被认定是谣言。

以纯电动汽车为主的新能源汽车,其实并不“新”,早在1834年,美国人托马斯·达文波特就制造出第一辆采用直流电机驱动的电动车,而在这之后,也诞生了不少形式的电动车,但它们都因各种技术问题,无法得到普及。

进入21世纪,人们又拾起了这个被尘封的概念,依靠比以往先进得多的电池技术、电动机技术以及控制技术,纯电动车拥有可观的行驶速度以及续航里程,满足一定条件的实用性。不消耗燃油,也使纯电动汽车还披上了“零排放”的外衣,成为节能减排的代名词,与燃油车相比有着明显的先进性。

使用电能后,汽车就实现“零排放”了吗?

然而,这并不是事实的全部,在过去十年,以纯电动为首的新能源汽车,并没有取得明显的进步。特斯拉被认为是现阶段拥有技术优势的纯电动车企,在过去一段时间,在核心技术领域提升相当有限,远不及传统燃油车。

据美国环保署的燃油经济性数据,2013款的特斯拉Model S综合能效为95MPGe,而2020款车型为111MPGe,能效提升18%。相比之下,丰田凯美瑞的综合能效,从2011款的25MPG提升至34MPG,提升达36%,如果算上最新的混动车型(在各大市场混动汽车被归为燃油车)的52MPG,提升则达到108%!由此看出,代表未来的纯电动车,在缓慢地向前走,而年迈的燃油车,则能跑着向前冲。

从EPA综合燃效可发现,经过多年发展,纯电动车的进步并不大。

过去十年,燃油车的综合燃效拥有明显提升。

能效水平的大幅提升,意味着内燃机依旧拥有很大的发展潜力,特别是引入电动机之后。有数据指出,在众多发动机技术的加持之下,汽油机的油耗水平能下降23%,在这基础上加入48V电机以及采用电动增压器,能够获得40%的降幅。

现阶段的技术,可以将汽油机的油耗降低60%,而随着技术的不断进步,内燃机的潜力将被进一步发掘。

不仅如此,纯电动车比燃油车更环保。有数据显示,燃油车的碳排放量已下降至很低的水平,到2025年预计欧洲地区将低至70g/km。如果考虑能源转换的问题,当燃油车使用乙醇汽油时,碳排放将会低于纯电动车(目前风能的利用率并不高)。

燃油车的碳排放量已降至相当低的水平,到2025年预计欧洲地区将低至70g/km,而中国也降至90g/km。

在乙醇汽油的帮助下,燃油车(ICE)的Well-to-Wheel碳排放量远低于目前电动车(BEV)的水平(更低的风能发电普及率并不高)。

而困扰纯电动汽车产业的,并不完全是上述这些问题,而是用户更为关心的使用便利性。作为交通出行工具的汽车,用户最需要的是随走随停,但这点似乎还未在纯电动上实现。在先进“超级快充”等充电技术支持下,纯电动车的充电时间已经能够被缩短至1个小时,而30分钟即可将20%电量充至80%,但相比燃油车加一次油耗时几分钟,在单次加油/充电续航里程相近的情况下,显然人们更愿意选择燃油车。

充电时间长这个问题一日未得到解决,纯电动车就只能作为市场的补充。

而事实也是如此,2019年,国内新能源汽车共售出120.6万辆,仅占汽车总销量的4.68%。今年1月,国内新能源汽车单月销量更是自2018年2月后,首次跌破5万辆,同比下滑53.56%。而在这些数字的背后,却是大额的补贴,工信部公示,从2009年到2020年,针对新能源汽车的补贴达2000亿元。以纯电动车为主的新能源车,并不受用户待见。

尽管拥有巨额的补贴,但国内的新能源车市场并未表现出强大的活力。

另外,种种迹象都表明,在内燃机的基础上加入电动机,实现“机电一体化”,是未来一段时期最优的汽车动力系统解决方案。一方面它能够实现高能耗;另一方面它无需改变用户的使用习惯,不像新能源车那样只能作为市场的补充。正如梅赛德斯-AMG董事长托比亚斯·莫尔斯所说:“内燃机依旧拥有进步的潜力。”电动车与燃油车,谁锤爆谁还不一定。

“机电一体化”已经成功为内燃机“续命”,而纯电动车呢,靠那些还被关在实验室里的技术吗?

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