未來汽車的動力系統會如何發展

正文共：2989字預計閱讀時間：8分鐘

年後家中有人生病，斷更挺久，實在抱歉。醫院是花錢如流水的地方，建議大家平時該吃吃該玩玩該鍛煉鍛煉，寧願把錢花在享受上、健身上、陶冶情操上，也不要把錢花在打針上、吃藥上。看病是花錢同時還痛苦的事。

這一篇我們來談談未來汽車的動力總成會如何發展。汽車已經發展了一百多年了，主要的動力還是內燃機，分為汽油機、柴油機、燃氣機等。這些動力系統在不同的領域扮演著多種角色。汽油機主要用於乘用車，就是大家平時開的轎車、SUV等等，具有重量輕、噪音低等特點。柴油機用途廣泛，從乘用車（歐洲為主）、商用車（牽引車、貨車等）到遊艇、輪船、發電機、農用機械等等工業領域都有它的身影。柴油機的特點是扭矩大、馬力大、重量大、噪音大、排量也可以很大。大排量柴油機可以有幾千馬力，幾百上千升的排量，用於推動巨輪前行。燃氣機在商用行業也佔有一席之地。

壹

當我們聚焦到汽車領域，則可以發現近五年來，各種形式的動力系統被不斷地推向市場。究其原因是排放法規不斷加嚴，能耗要求不斷提高，使發動機不但要更清潔，而且要更高效，從而逼迫發動機不斷地提升熱效率。汽油機的熱效率已經突破40%了，這個數字已經是量產技術可以做到的極限。柴油機則不斷接近50%，也是現有量產技術能做到的極限。馬自達宣稱新一代的創馳藍天汽油發動機有望突破50%，百公里油耗低至3.5升，這是個令人振奮的消息，讓我們拭目以待。

我們國家內燃機工業起步晚，零部件產業鏈技術落後，在傳統內燃機業務上想要接近直至超越老牌內燃機對手，可能還需要幾十年的磨練。國家考慮推廣新能源汽車，期望在基本相近的起跑線上，實現彎道超車。當然國家能源安全也是推廣新能源車的考慮因素之一。有了新能源車的加入，汽車的動力總成就豐富了起來。發動機也迎來了新一輪的變革。我們從電氣化介入的深度，由淺至深地說。

在很長的時間內，發動機都是自然吸氣的。所以那時候的發動機排量大，功率小，四升排量的發動機甚至達不到現在2.0T發動機的功率。所以到現在，渦輪增壓發動機（帶T的發動機）已經大幅代替了傳統的自然吸氣發動機。得益於渦輪增壓系統，發動機可以做到很小的排量輸出較大的功率，在某些工況下，油耗也會進一步得到下降。發動機的上一輪變化是增壓化。在新能源的趨勢下，我認為發動機的下一次變革是電氣化。就像現在大家習慣於說到發動機就說是不是渦輪增壓的，未來大家說到發動機就會說是不是帶電的。

貳

發動機的電氣化有不同的深度，根據電氣化深度的不同也叫做混合動力類型的不同。其實最輕微的發動機電氣化（微混Micro Hybrid）大家已經在使用了，就是發動機起停系統（start-stop）。這是基於原有發動機的電壓（乘用車一般是12V），利用啟動電機或蓄能器在等紅燈或短時間停車時將發動機熄火，以達到節油目的的技術。當然，馬自達的起停是另一種原理，此處暫不詳述。由於電壓不高，啟動功率不大，蓄電池容量也不大，所以大家會發現發動機停止的時間並不長，而且做得不好的話啟動過程還挺惱人的。

為了進一步降低油耗，使發動機停止時間更長，歐洲廠商於2013年開始開發了48V輕混系統（Mild Hybird）。48V輕混系統最核心的意義在於其增加的成本不高，大多只有幾千元，而節約燃油多於微混，約6-15%。由於48V系統的最高電壓54V低於歐洲ECE R100法規的直流電壓60V的規定，故不需要做額外的防護措施。並且整車布置改動較小，主要集中在發動機上，研發成本較低，是一個性價比較高的方案。提高的電壓可以帶動更大功率的起動機，可以用容量更大的電池（1kwh以內，遠小於新能源車的動力電池容量），零部件供應商開發了BSG和ISG，分別可以裝在發動機前端和後端，用來啟動和助力發動機。其助力扭矩範圍為40Nm到250Nm。受限於電壓，其持續時間並不長，功率不高。說到這裡，48V系統的作用也就說了大半了。

總結一下，48V有以下作用：

1、提高發動機啟動速度（0.2-0.4S，普通發動機為0.5-1s），延長發動機熄火時間。可以在車速20Km/h以下就熄火滑行，甚至在高速公路下坡的時候掛空擋熄火滑行。普通發動機千萬不要這麼做，因為發動機熄火後，轉向、剎車均處於失效狀態。但是48V發動機啟動非常快，所以在需要的時候發動機會瞬間啟動，提供剎車的真空度。48V的車輛轉向機也是電動助力的，如果需要轉向，在發動機熄火期間由蓄電池提供足夠的電量來幫助轉向。

2、空調可以在發動機熄火後繼續使用，因為改成了電動空調。普通車輛的空調是由發動機皮帶帶動空調壓縮機來製冷的。而48V車輛的空調則和電動車一樣，是由電驅動的。所以不會出現起停系統啟動的時候，空調無法製冷的情況。

據預測，未來增長最快的是配有48V系統的車輛。好多汽車廠商所謂的「不再生產純內燃機發動機的汽車」意思是配上48V系統就是電氣化的發動機，不是純內燃機。而不少媒體誤讀為未來只生產純電動汽車。48V系統的車輛已經裝備在新款奧迪A8和賓士S車型上，未來會下放到A6、A4和賓士E、C級車上。國內48V系統的研發正在有條不紊地開展，預計2018年底到2019年將會有一大批廠商發布量產的48V車型。

叄

混合動力（無論48V輕混還是PHEV插電混動/HEV強混）是過渡技術，未來的目標一定是純電動和燃料電池。可這個過渡時間將會很長。有預測到2050年，至少還有50%的車輛裝備有內燃機。就像上一篇文章所說，這個過渡時間完全取決於純電動或燃料電池的發展，如果這兩者有一者爆髮式發展了，那麼內燃機很快會消亡。所以誰也說不好會過渡多久。所以混合動力技術還是各大廠家發力的地方。到了PHEV/HEV階段，發動機可以作為動力源也可以作為充電源，所以發動機的形式也開始多樣起來。如果是注重動力性提升PHEV車型，則依然會配備大功率渦輪增壓發動機，目的是為了獲得較好的整車動力性。如果是節油取向，發動機則需要進行一定的改進，在中低負荷中低轉速走阿特金森循環，以此提高燃油經濟性，豐田的HEV就是個例子。由於政策驅使和專利限制，中國品牌大多把精力投入到PHEV的研發中。相對HEV來說，用PHEV技術工信部油耗很容易做到2L/100km以下，最新的已經做到了1L/100km。然而大家都知道這是前100km的情況，超過100km電池用完電後油耗會飆升。誰也說不好HEV/PHEV哪個更好，我認為只要根據自己的使用工況和充電便利度來選擇就行。目前PHEV用的大多還是傳統內燃機，這些內燃機也同時使用在非混合動力車型上。

我認為未來這些內燃機也會進行改進，不斷地推進發動機電氣化。發動機上的附件會越來越少，更多的附件直接由電驅動。而發動機上的電控部件也會越來越多，進一步降低不同工況的阻力功率。對於燃燒過程的改進則依靠阿特金森循環不斷優化，不斷地推動汽油機朝45%的熱效率，柴油機朝50%的熱效率方向前進。內燃機還有很多事情可以做，電動車也同時在快速發展，可以預見在很長的時間內會有多種技術並行，消費者也可以根據自己的需求選擇相應技術的車輛。純電動背後還有燃料電池在磨刀霍霍，誰也不知道三者中最終勝出的是那種技術，勝出的時間是什麼時候。

最後給出我對未來不同排量的車用發動機主要技術發展的預測（點擊後可橫評看大圖），淺薄觀點，望輕拍。

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！