车企在生产汽车时有哪些方法可以降低油耗?
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发布时间：2023-09-18 06:33
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时间：2024-11-15 04:06
随着油耗法规日益变得严苛，油耗这个东西越来越被各大厂商所重视。根据国家相关规定，到2020年为止，企业平均油耗需要降低到5L/100km，然而根据2014年的数据显示，全国所有汽车制造厂商的平均油耗是7.2L/100km，要在剩下不到4年的时间里要减少30%左右的油耗，这对国内企业尤其是自主企业来说是个十分艰巨的任务。
1车企的三大省油方向
为了达成目标，国内各大车企根据自己认为靠谱的技术路线采用了各种各样不同的方法，可谓八仙过海各显神通，但无论他们怎么吹得天花乱坠，总结起来无非是三个大方向：
1.开发纯电汽车，利用纯电汽车油耗等于0而且在计算企业平均油耗时一台算作五台的*优势来拉低企业平均油耗。
△（纯电动车 特斯拉 Model S）
2.开发混合动力汽车，利用混合动力低油耗且在计算企业平均油耗时一台算作三台的*优势来拉低企业平均油耗。
△（比亚迪的混合动力模块 DMII）
3.深挖发动机技术，降低发动机油耗，从而降低企业平均油耗。
△（丰田8NS-FTS 1.2T发动机）
1和2从理论上来说降低平均油耗的效果更立杆见影，但是都有各自的局限性。1受限于当前的电池技术瓶颈，比如续航里程不足等，以及充电桩的普及率，比如二三线城市根本看不到公共充电站；2限于开发制造成本以及混动技术的复杂程度，都很难在自主企业之间铺开。所以说其实对于很多自主企业来说，采用3是一条虽然也并不一定好走但却比较现实的路。接下来进入正题，在这篇文章里我就来谈一谈一些大家知道的和不知道的发动机节油技术。
2讲技术—发动机节油
1.缸内直喷
这项技术应该不算新鲜，托神车宣传的福大家应该基本都听说过这玩意儿。但是很多介绍缸内直喷的文章里往往有个误区——就是喜欢把它和电喷给并列起来比较，比如说这个车是直喷，而那个车是电喷，然而这在真正懂车的人眼里就显得有些概念混乱了。
为什么这么说？因为和缸内直喷并列的技术是进气歧管喷射。为了更直观一点，我在网上随便找了个对比图。
上图是进气歧管喷射，下图是缸内直喷。这样这两者的区别应该一目了然了？
那么经常被提到的电喷是什么呢？简单来说由ECU（电子控制单元）进行电子控制喷油量和喷油时间的都可以叫电喷，也就是说现在的歧管喷射和缸内直喷都是电喷。
那么和电喷并列的概念是什么呢？对发动机稍微有点了兴趣的人应该知道，它叫化油器，因为这属于可以丢到历史垃圾堆的过气技术，我们就不展开介绍了。那么回过头来，缸内直喷的好处都有啥？为什么现在大家都用它？
关键词有两个，它们分别是微粒化和稀薄燃烧。微粒化是指什么呢？直喷喷油嘴通过一套高压燃油系统，使汽油以进气歧管喷射20倍以上的压力进行喷射，让汽油在气缸内分散成极小的小液滴，这就是微粒化。这么做可以提升汽油和空气的混合程度，从而提高燃烧效率。
△（稀薄燃烧示意图）
那么稀薄燃烧又是什么呢？某神车虽然老是在宣传它，但恐怕某神车4S店里的大部分营业员也不知道它到底是个什么工作原理。
所谓的稀薄燃烧，顾名思义就是比正常燃烧要偏稀，一般人也能想象得到这里说的是汽油偏稀而不是空气偏稀。能进行稀薄燃烧的发动机在部分工况下空燃比能达到40-50：1，而正常发动机一般工作在空燃比14.6：1的理论空燃比之下。
讲到这里，需要重点辟一下谣，很多介绍稀薄燃烧的文章的作者就想当然地说“这一下子喷油量变成三分之一，油耗也就降到原先的三分之一了”之类的话，但他们其实没有想过，如果按照他们的说法，喷油量真的变成三分之一了，那么按照能量守恒，则输出的扭矩和功率也会变成三分之一，然而扭矩小了汽车受到的阻力又不会变小，那车子在这些工况下还怎么跑？是要分分钟熄火的节奏啊。实际上，在这种情况下，总喷油量其实是不会变的，需要变的是空气量，空气量会变成原来的三倍左右，然后为了能多进空气，节气门就要打开得更大，从而降低了进气损失，再从而实现省油。至于更详细的原理，要展开说的话能单独写一篇论文，在这里也就不加以赘述了。
然而，稀薄燃烧省油则省油了，但它其实并不可能在任何工况都适用，而且稀薄燃烧对油品和尾气处理装置都有很高的要求，所以某神车没过多久就把国内的发动机的这项功能给删除了。
另外，直喷技术也并不是完全只有优点，其还是有一些诸如容易造成积碳，PM（颗粒物）排放远高于歧管喷射之类的缺点的，不过相比其优点来说只能算是白璧微瑕。
2.可变气门技术
这个大家应该也都挺耳熟，这个技术体系里面最有名的应该要算丰田的VVT（连续可变正时系统）和本田的VTEC（可变气门正时和气门升程电子控制系统）了。不过耳熟则熟矣，它真正的节油原理估计大家并不真正清楚吧？就我看过的自媒体以及各大门户网站对它的介绍，大多浮于表面，并没有真正说明它的实质。
如果我们想要理解其实质，那我们首先需要搞清楚为什么气门正时需要变成可变。早年的发动机，凸轮轴一设计好以后，其作用角就是一个不能调节的固定机械属性，从而导致这台发动机的进气门和排气门的开启和关闭时间就定死了。然而发动机在不同转速和负荷（可认为是油门深度）下所需的最优进排气门开闭时间是不同的。
（↑上图为通用最新1.5T发动机的排气门开启map图，很明显能够看出其值根据转速负荷是不一样的。）所以工程师们为了使在每一个工况下进排气门的开闭时间都能达到最优值，就想出了可变气门这项技术。
像VVT，VTEC这种大路货我就不多介绍了，我在这里独家介绍一下丰田下一代可变气门正时系统——电动连续可变气门正时系统——MD-VVT（Motor Drive-Variable Valve Timing）。
△（装配电机驱动式VVT的丰田1NR-FKE发动机）
顾名思义，这套系统和过去传统VVT最大的不同点就是它是利用电机驱动的，它比起传统的油压驱动式VVT有着得天独厚的优点。1.反应灵敏。过去的油压式VVT反应再快，总归需要一个建立油压通道的过程，而且这个时间其实并不短，由其在机油压力较低的低转速低负荷区域，其反应速度更是慢得令人发指，导致这些领域我们只能把它标定成基准位置。而MD-VVT的反应速度是毫秒级的，并且动作不受机油压力影响，完全可以做到随叫随到，使得以前因为油压问题无法进行最优化的低转速低负荷领域也能进行最优化标定了。
2.低温下也能作动在零下十几度甚至二十几度的低温时，传统VVT因为油压过低根本无法作动，然而MD-VVT因为是电驱动，所以依然能够进行运转。这样一来，过去困扰工程师们的低温启动性，低温排放等问题也就迎刃而解了。
另外比起传统VVT，MD-VVT也更省油。第一在上面说过，之前没法进行最优化标定的转速负荷现在可以最优化了，从而达到了省油的目的，第二就是MD-VVT能够实现比传统VVT效果更好的阿特金森循环，具体如何实现这里也就不展开讲了。
3结语
一口气讲了这么多，我估计大家短时间内应该也看不进去更多的东西了，就暂且告一段落，等下一期再继续给大家介绍其他的发动机节油技术。
