日系品牌如豐田、馬自達都在宣傳發動機熱效率,同樣是汽車強國的德國為什麼幾乎不談發動機熱效率呢?


謝邀。

首先,認為發動機熱效率是純噱頭,沒意義的觀點,絕對是不準確的。你要曉得,提升發動機熱效率是件多麼困難的事,這是正兒八經的硬實力。

其次,一般宣傳中所講的,發動機最大熱效率,雖然和燃油經濟性沒有直接關係,但是這個數值體現了發動機的「潛力」,和油耗之間是有關聯的。從宣傳的角度,熱效率也是想對油耗這一點進行宣傳。對於不同類型、不同排量的發動機,油耗沒有可比性,但是熱效率具有可比性。

最後,為何是日系品牌在宣傳熱效率?很簡單,你觀察下,這些講熱效率的發動機,都是自然吸氣發動機。日系中一些廠商依舊在堅持自吸,而歐美幾乎全面小排量渦輪化了。

理論上提升熱效率的一些方法:

1 缸內直噴

2. 提高壓縮比

3 廢棄再循環

4. 阿特金森循環

其中第二點,渦輪增壓,增壓增壓,缸內壓力更大,為了控制爆震,壓縮比要適當降低;第四點,阿特金森循環的工況區間和渦輪增壓是不在一塊的。所以提升熱效率的方法與渦輪增壓都是相背的。

渦輪增壓提升油耗靠的時候降低排量,壓榨發動機,套路不一樣。

個人一些理解,不是專業搞發動機的,如有不到位地方歡迎指正!


油耗和馬力是檢驗真理的唯一標準

別的不能直接提升這兩點的都是宣傳


所謂熱效率只是廠家宣傳的一個噱頭罷了,並不能真實代表實際燃油經濟性。

因為廠家宣傳38%,39%,40%這種都是發動機最低燃油消耗率工況下的效率,而發動機顯然不是經常工作在這個工況下。

對於汽油機來說,最低燃油消耗率的工況點一般在2500-3500rpm,負載在60-80%這麼個區間。但從阻力線上看,這個點顯然是一個加速工況,還是急加速工況。我們在日常駕駛中,油門踩下大半的急加速工況又能佔到多大比例呢?

第二張圖我畫了個紫圈,我認為日常駕駛中90%以上的工況都跑不出這個圈子。想想每開一個小時車裡,有多少時間能踩下1/3以上的油門,又有多少時間轉速能飆到2500rpm以上呢?肯定沒有10%啊!在馬路上飆車的另說。

這是本田的PPT,裡面密密麻麻的紅點是日本JC08循環下的工況點分布,可以看到多數工況點都是分布在2000rpm以內,40%的負載以內。與我前面畫的紫圈基本可以相互印證。

大眾在吹新的1.5T時給了個2bar 2000rpm的點作參考,這個工況點起碼是個日常用得比較多的一個工況。大眾這個點的燃油消耗率做到了275g/kwh,而前面豐田40%效率的汽油機在同樣的工況點下燃油消耗率是310g/kwh。所以說,這就是個宣傳手法,廠家都是撿自己好看的數據宣傳。

所以,真正對燃油經濟性有幫助的是左下角那一塊的效率。FEV吹渦輪省油時,給的圖也很明顯能看出來,2.6自吸機的最高燃效點是比1.8增壓機省油的。但是,日常使用最多的低轉速低負載區間,增壓機的效率是有優勢的,所以會省油。

結論:光看最高效率點的效率對於純內燃機驅動的車來說沒有什麼意義,因為最高效的工況點很少用到,絕大多數日常使用的工況是在低負載低轉速的區間,而這部分的效率才對油耗有比較大的影響。


因為熱效率高並不一定等同於省油,還要看發動機發揮出高效率時的工況,是不是駕車者最常用的用車場景。

比如說渦輪增壓發動機,因為壓縮比降低等原因,熱效率一般低於同廠同技術水平的自然吸氣發動機,但它的最佳發力區間距離駕車者最常用的用車場景,也就是低轉速工況更近,綜合油耗反而可能更低,注意是可能。

好的混合動力車能更省油,也是因為它的最佳發力區間,比渦輪增壓發動機更接近駕車者常面臨的用車場景——低速行駛,走走停停。

當然,我並不是說豐田40%熱效率的發動機一定不省油,假設這部發動機在一千到三千的轉速區間內都有很好的扭矩,而且都能接近這個熱效率,那一定是超級省油的。


更新:很多人說要看實際效果,現在美規18款凱美瑞已經上市幾個月了,油耗測試自然有很多,這裡我粘貼一個美國名車志的凱美瑞油耗評測鏈接,非混動se版本(235胎寬)在密歇根的i94以gps顯示的75mph的速度巡航來回走跑200邁,油耗竟然低達45mpg。

下面摘抄自car and driver:

A four-cylinder Camry SE returned 45 mpg in our highway test, beating its own EPA rating by 6 mpg—and making it the most economical nonhybrid car we』ve ever tested.

簡單翻譯就是這是他們測試過的油耗最低的非混動車

這裡是鏈接:https://www.caranddriver.com/reviews/2018-toyota-camry-in-depth-model-review-2018-toyota-camry-fuel-economy-review-car-and-driver-page-3

原文:

我看到很多答案說豐田的熱效率40%是沒有意義的,但是我幾個月前看過豐田發的SAE論文,論文里有新老發動機的bsfc map對比。老款發動機的最高熱效率在36%左右,而從新的發動機bsfc map來看超過36%的區間簡直是一個大圈。基本所有工況範圍新發動機都比老發動機效率高。

總結:不和別人比,起碼比豐田自己的現款ar系列2.5發動機好太多。


我覺得宣傳包裝成分更大。發動機熱效率聽著不明覺厲,其實意思很簡單,就是燃油燃燒產生的熱量,到底有多少轉化為驅動汽車的動力。熱效率是個to技術人員端的詞,而真正to消費者端的,應該是加速和油耗表現。可是加速和油耗已經被宣傳得太多,尤其是油耗,廠家必然很頭痛,我說油耗給你聽,大家都已經百毒不侵,覺得廠商和工信部公布的油耗純屬搞笑。在這種環境下,如何向大家表達我家的車很省油?於是豐田和馬自達,搬出了熱效率這個技術味十足的詞,傳播效果確實很成功,至少大家都記得豐田發動機熱效率40%,成為第八代凱美瑞的標籤。


其實現在什麼豐田馬自達說的熱效率都是峰值熱效率,對顧客來說,真正有用的是綜合熱效率和平均熱效率。

雖然這兩個方面豐田馬自達也有一定的優勢,但是細算下來絕對沒有理論上差距那麼大。

純粹追求省油錢還是買兩田混動或純電動,比追求高的峰值熱效率有用多了。

另外,大眾的EA211其實綜合熱效率並不差,同功率下算是很優秀的了,當然對於知乎黑大眾的風氣,沒太多人願意惹得自己一身騷…


照例先說觀點,後面多圖細聊。

因為日系更傾向品牌塑造成綠色環保的形象。重經濟性輕性能。

德系更傾向品牌塑造成高性能的形象。重性能輕經濟性。

具體來說可以從如下幾點進一步做個對比。

a. 發動機熱效率本身就是存在和性能交換的平衡問題。日系更願意犧牲性能得到更高的熱效率。

從下圖中的trade-off line就可看出發動機熱效率和性能是相互牽制的。更高的熱效率需要對性能做出一定的犧牲。雖然新技術比如發動機快速燃燒技術正在推高這個trade-off line,但它還是客觀存在的。

↑豐田新一代Dynamic Force Engine高效發動機參數對比示意圖(來自豐田)

發動機的升功率記錄仍然由賓士M133發動機(裝備於GLA45 AMG等車型)所保持(140kW/L)。從側面也證明了德系對發動機性能 追求。

↑賓士M133高性能發動機參數圖(來自賓士)

b. 德系很長的一段時間堅持柴油發動機技術。柴油發動機本身天然有較汽油發動機更高的熱效率。

↑汽車能量損耗分布情況(來自美國能源部數據)

而豐田凱美瑞Dynamic Force Engine 2.5L發動機41%的熱效率是個什麼樣的水平呢?如上來自美國能源部數據,汽車能量損耗主要來自發動機的熱損耗58~62%。包括發動機缸體和冷卻系統及排氣系統所帶來的熱損耗。而其他損耗包括4~6%的附件損耗(水泵和發電機)和5~6%的驅動系損耗。汽油發動機的熱效率極限一般在38%左右,柴油發動機熱效率極限一般在42%左右。豐田Dynamic Force Engine 2.5L發動機傳動動力40%和混合動力41%熱效率已經達到了柴油發動機的極限。

c. 日係為了極致追求發動機熱效率,採用發動機快速燃燒技術。

發動機的主要熱損失來自於3個方面-機械損失、排氣熱損失、冷卻熱損失。剩餘用於輸出的能量越多,其熱效率就越高。由如下豐田發動機技術演進對比可見,降低摩擦損耗、阿特金森循環爆震削減、低溫燃燒和快速燃燒是熱效率不斷提高的主要推動力。其中發動機熱效率從34%逐漸提升到38.5%,主要依託冷卻廢氣再循環技術(Cooled EGR)。而最終讓發動機效率推至40%以上的秘密則是快速燃燒技術Fast Combustion。

↑豐田高效發動機技術演進對比示意圖(來自豐田SAE論文)

快速燃燒Fast Combustion

快速燃燒技術的核心是通過如下技術提高油氣混合氣的紊流程度(Tumble Rate)。

1. 長衝程Long Stroke

在高衝程缸徑比(Stroke/Bore Ratio)1.2的前提下,使用更長的衝程

2. 更直的進氣道

3. 更寬的進氣閥與排氣閥夾角

4. 進排氣閥門激光表面處理密封技術

5. D-4S雙噴射系統與新一代多孔噴射器的結合

獲得更好的燃油霧化效果

↑Dynamic Force Engine發動機冷卻廢氣再循環系統(來自豐田SAE論文)

高度電子化

1. 使用VVT-iE技術

控制進氣閥晚關靈活進入阿特金森循環

2. 使用電子水泵

3. 使用電子節溫器

4. 使用可變流量機油泵

5. 使用大流量的冷卻廢氣再循環Cooled EGR系統

↑豐田TNGA車型平台發動機性能和效率對比圖(來自豐田)

凱美瑞作為豐田集團的當家車型,率先使用了豐田TNGA車型平台和Dynamic Force Engine高效發動機。它也充分體現了TNGA車型平台的理念—更低油耗和更高性能

1. 改善最大熱效率(更深色部分)

2. 拓寬高燃油經濟區範圍(更寬的淺色部分)

3. 改善發動機扭矩(上部紅色曲線)

4. 更好的使用高效區間

用新一代AT和CVT變速箱覆蓋更多發動機高效區間

用新一代THS混動變速箱將發動機保持在最大熱效率區間

5. 更快響應和控制特性

相關Dynamic Force Engine發動機技術介紹視頻

Dynamic Force Engine發動機技術_騰訊視頻

Dynamic Force Engine混合動力發動機相比傳統動力具有更高的41%熱效率其秘密就是如下提到的混合動力系統。

凱美瑞混合動力系統包括Dynamic Force Engine 2.5L直列四缸汽油發動機、鋰離子和鎳氫混合動力電池組、功率控制單元PCU和橫置混合動力變速箱。

↑凱美瑞混動動力總成組成示意圖(來自豐田)

由如下凱美瑞Dynamic Force Engine 2.5L發動機傳統動力和混合動力參數對比可以看到。傳統動力具有更高的輸出性能,功率為151kW要高於混動動力版本的130kW。但在犧牲些許性能的同時,混合動力版本的壓縮比更高,達到14要高於傳統動力版本的13。從而換取了更高的發動機效率。而犧牲的性能部分,則由雙電機的混合動力系統THS進行補充。

↑凱美瑞傳統發動機和混合動力發動機參數對比(來自豐田)

混合動力系統幫助汽油發動機獲得更高熱效率的機理

如下如通用汽車發動機效率對比圖所示,在P-V曲線圖中包含面積越大則發動機效率越高。藍色傳統汽油奧拓循環所示,其面積相對較小。

黑色傳統柴油發動機循環則天生可以包含更大的面積,擁有更高得效率。特別是左側區間。紅色混合動力曲線在右側多出一個三角形的面積,來自靈活的阿特金斯循環模式切換。

而混合動力還能補足汽油發動機的左側能效區間,從而達到甚至超越柴油發動機的熱效率。

↑通過混合動力技術提高發動機效率P-V曲線(來自通用汽車官網)

d. 基礎技術比如可控米勒循環、冷卻廢棄再循環EGR其實日系德系都非常重視。

↑新一代EA211 EVO發動機功能示意圖

發動機米勒循環在大眾集團的首次引入來自奧迪提出的適度尺寸Right Sizing理念以及率先在新奧迪A4上使用該工作模式的2.0T EA888 Gen3.B發動機。現在該技術被擴展在大眾集團內使用,乃至擴展至小排量的發動機家族EA211系列。

該米勒循環工作模式如下圖所示由可變氣門正時VVT功能中的進氣閥早關EIVC(Early Intake Valve Closure)實現。藍線所示的壓縮行程比左側的膨脹行程短。使得系統具有更大的膨脹比,從而降低工作溫度,減少氮氧化物NOx排放。因此其等效壓縮比可達12.5:1。

但同時米勒循環也需要更大的進氣量來支持,也就是說需要更強大的渦輪增壓系統,以及對應的進氣冷卻系統。相應的更短的燃油噴射時間對應需要更高壓力的燃油噴射系統。

↑新一代EA211 EVO發動機可靈活進入米勒循環

下面我們就來具體介紹一下三代半EA888 Gen.3B發動機的特點。簡單總結來說,以2.0L排量為例,其特點包括:

1. 2.0L三代半Gen3.B 的體積相當於2.0L第三代Gen.3發動機的體積

2. 2.0L三代半Gen3.B 的輸出功率相當於1.8L第三代Gen.3發動機的輸出功率

3. 2.0L三代半Gen3.B 的油耗相當於1.4L第三代Gen.3發動機的油耗

下面這張圖直觀地說明了上述特點。

以上特點也可以簡單概括為以小幅減低發動機輸出功率為代價,大大降低發動機的油耗。其實這個特點也是米勒循環發動機的典型特點。那麼到底什麼是米勒循環呢?先給大家大致普及一下發動機原理。目前市場上跑的汽油發動機汽車超過90%比例都使用的是奧托(Otto)循環發動機。奧托循環發動機的特點就是發動機燃燒包括四個衝程(進氣,壓縮-點燃,做功,排氣)。為了提高奧托循環發動機的效率,最直接的方法就是提高發動機的壓縮比。而提高壓縮比並不是無極限的,因為會碰到爆震的問題。對應地,開發工程師們創新提出了既然壓縮比有一定的限制,那可以提高膨脹比啊。因此米勒(Miller)循環或稱阿特金森(Atkinson)循環發動機就被發明出來了。米勒/阿特金森循環最明顯的特徵就是壓縮行程短,膨脹行程長。其實現的基礎就是目前發動機普遍具備的可變氣門正時技術VVT(Variable Valve Timing),通過控制進氣氣門早關或晚關實現減短壓縮行程的效果。


因為這是日本人的主要營銷概念之一啊,另外一個營銷概念就是日本人不會營銷。

然後一些腦子不夠用的就都信了。


德國人也並不是完全不談熱效率,最起碼在F1賽場裡頭,梅奔就很坦率地公開表示過,他們的1.6T V6引擎綜合最高熱效率就超過了45%(在不計入ERS-K和ERS-H加成、只考慮引擎本身的前提下)。

要知道這是一台靠1.6L排量就榨出了700多匹馬力的、性能取向的賽車引擎,雖說它大概是這個星球上,從設計、技術到材料、工藝都最為頂尖的內燃機了,但拋離豐田完全以省油高效為目的而打造的阿特金森引擎(即便是大規模量產的民用引擎)5%以上,也還是差距驚人的。

而在民用車領域,的確,德國車(或者說歐洲車)就真的不太講「熱效率」這個概念了,他們更喜歡用「每公里碳排放量」去衡量一輛車的環保特性,我總結了一下,大概是因為以下三個原因吧:

  1. 在歐洲民用車市場柴油和汽油平分秋色,同一款車基本上都是可以在柴油汽油之間選擇的;然而柴油機和汽油機受結構所限,理論熱效率本身就有不小的差距,如果宣傳以熱效率為主,那對於消費者而言理解成本就比較高了;反而直接用碳排放量或者油耗來標識,就很直觀。
  2. 歐盟對車企頒布的節能指標,也是直接以碳排放量作為考查標準的,所以車企直接就照搬這個度量衡了。
  3. 「熱效率」對於整車能耗而言是很虛無的一個概念,因為它僅僅能標示出發動機本身將化學能轉化為機械能的效率而已,雖說也是綜合節能性的必要前提,但放大到整車層面上,卻是沒有任何參考意義的——舉個例子,原地轟油門,即便發動機本身瞬時熱效率高達100%,但對於車子這一整個系統而言,熱效率依然是0%。

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好看嗎?好看的話賞個讚唄~還能看看我的其他回答哦~

我是彭煜曦,一個有著多年車評經驗的28年老車迷,街上能看到的車我基本都開過,街上看不到的車我也開過不少。


就像賓士的豪華,寶馬的操控,奧迪的科技,沃爾沃的安全,豐田的質量,本田的工程師精神,大眾的質感一樣,都是品牌差異化宣傳的標籤和突破口,越是高段位的品牌越強調自己的品牌調性,越強調差異化。


因為一個是做買菜車的,發動機效率高可以省點油錢多買點菜。

而德系主要做烤菜車,發動機效率高了發熱少,菜就烤不熟了。詳細內容請參考奧迪的回答:https://www.zhihu.com/question/62550008/answer/215157330


不以油耗為賣點,就好像豐田不會跟你宣傳自己的車駕駛感多優秀或者配置多好一樣。


歐洲都流行柴油機。。。


因為要錯位競爭啊,熱效率是人家看家本領,當然不能拿自己弱項(相對)對人家強項了。


因為豐田和馬自達的確是在熱效率方面領先的。豐田的阿特金森循環發動機加上混動技術,馬自達的創馳藍天技術,在燃油效率方面的確是領先一步。與此同時,德國廠商的主要發動機技術發展方向似乎是在渦輪增壓方面。從技術原理來說,渦輪增壓技術與前兩者的技術存在代差,無法做到豐田和馬自達相同的熱效率。

當然德國廠商,尤其是大眾,利用了歐盟和我國在燃油經濟性方面單純根據排量劃分經濟型轎車的不足,以小排量渦輪增壓發動機贏得了市場,也是不爭的事實。加上近兩年油價暴跌,熱效率指標的重要性沒有以前重要。豐田和馬自達雖然發動機技術先進,但是市場競爭落後,相當尷尬。


日本車什麼都不剩下才宣傳熱效率,我大德意志科技天下第一,不需要拘泥於這些小節,比起這個車廂旋鈕的阻尼質感,關門的厚重感,懸掛的韌性才是重點,不要本末倒置了


德國人一樣研究這個啊 德語是wirkungsgrad 之前給德國佬打工的時候 各個燃燒過程的熱效率都是早有分析的 不過不拿這個當噱頭出來說事兒罷了


國家的產業發展要跟國家資源掛鉤,島國原本就是資源匱乏國家,一些平民跑車不過才2.0不像歐美動不動4.0+,V8/10/12。

當然了,每家車企都有自己的發展之道,日系相對就是走的居家路線。而大眾的發展也不是沒道理的,不知道哪來那麼多車黑的,是顯示黑大眾自己就高級么?黑大眾的所有人都買得起輝昂么?不見得。

發動機當下做的好的也就那麼幾家,要麼性能壓榨,要麼省油「資源循環」,要麼就是穩定第一,各有千秋,無須比較。


熱效率只是一個跟跟油耗有一定相關的技術指標,並不能簡單理解為熱效率高=省油。卡羅拉的1.2T發動機宣稱熱效率達38%,小熊油耗數據並不是很好看,落後於高爾夫,明銳等搭載EA211的車型。

(為什麼我最近的回答總有這句話?誰再說日系不會營銷我跟誰急)

汽油機其實是一個很低效的機械,只有特定的轉速和負載下,才能跑出40%左右的熱效率。跟電動機動輒90%以上,而且高效區間非常寬廣,根本不在一個次元。

豐田和馬自達就雞賊在只宣傳理論的最高熱效率,避而不談汽油機高效區間非常狹窄,絕大部分時間發動機熱效率遠遠達不到理論值這個尷尬的事實。人見光夫還在PPT上大肆宣稱創馳藍天比電能更清潔呢,去市區走兩步?

都是出來賣的,誰也別裝純。


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