看了这么多年“沃德十佳”,你知道发动机近十年发生了哪些变化吗

看了这么多年“沃德十佳”,你知道发动机近十年发生了哪些变化吗
2020-02-14 11:35:08 青主评车

动力系统,是一款策划最有技术含量的部分。汽车历史上的每个关键节点,都离不开那些划时代的动力系统技术。

如今,汽车行业正处于由传统内燃机向电动化技术转型的新节点上,过去的十年(2010-2020)则是转型前的酝酿期,汽车动力技术的发展必然有着诸多看点。对此,我们对比了近十年的“沃德十佳发动机”评选,来看看都有哪些显著的进步。

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▲十年内,发动机技术发生了哪些改变?

  • 美国人评的“沃德十佳”,有参考价值吗?

要对比发动机在近十年的发展,离不开那个为人熟知的榜单——沃德十佳发动机。其在世界范围内影响之大已无需多言。然而,我们应该以一种求同存异的态度去看待这个评选。

之所以“求同”,因为毕竟榜单里的大部分车型都有在中国售卖,而且中美两国消费者的喜好也有很大多重叠,例如都喜欢大车和SUV。而且“沃德”评选还有一条限制规则:入选车型售价必须低于6万美元(约42万人民币),这进一步增加了其代表性和广泛性。

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▲中美两国汽车市场有很大相似度,不少车企都推出了针对中美市场的车型,例如丰田汉兰达和大众途昂。

而“存异”之处则在于美国市场的独特性。像皮卡、全尺寸SUV等车型都是美国市场的“特产”,因此每年“沃德”评选都少不了一些美式大排量发动机,这对于中国市场参考性还真不大。同样,小排量发动机尤其是三缸机型在美国市场并不受欢迎,所以在榜单中也较少出现。

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▲皮卡和全尺寸SUV受美国消费者偏爱,因此“沃德”评选中少不了大排量自吸发动机,但对于中国市场而言参考价值不大。

于是,我们以“国际年度发动机”榜单作为辅助参考。这是由英国媒体创办的发动机评选,“口味”偏向欧系车,入选发动机多为小排量机型以及德系豪华品牌动力系统,这同样符合中国消费者喜好,同时也弥补了“沃德”的不足。

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▲来自英国的“国际年度发动机”评选可以作为“沃德”的补充。

涡轮增压一直是“沃德”霸主,新路线正在探索中

说起十年前的发动机,也许大部分人都抱有这样的想法:“那不都是一堆已过时自吸发动机吗?”这并不奇怪,毕竟在2010年,中国市场上相当大一部分车型都还用着自吸动力,像宝马、本田、丰田等品牌仍在坚守着“自吸阵地”。

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▲说起十年前的汽车,大家第一印象也许是这样的。

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▲事实上,十年前,上一代Q5已经满街跑了。

然而,彼时国际上的发动机发展早已进入了增压时代。在2010年的沃德十佳发动机中,搭载增压系统的机型就占据了6款,其中采用TFSI(燃料分层直喷涡轮增压)技术的奥迪2.0T发动机,也即大家熟知的“EA888”,已是第二年入选“沃德”。在过去十年里,带有TFSI技术的奥迪发动机已成为“沃德十佳”中的常客。

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▲2010年,大众集团旗下“名机”EA888已发展至第二代,凭借TFSI(燃料分层直喷涡轮增压)技术,这台发动机一度成为涡轮增压领域的标杆。

到了最近几年,采用增压技术的发动机在“沃德”评选中依然占据着最高的比例,在2020年的评选中,搭载涡轮增压和机械增压的动力系统就有7款之多。

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▲奔驰3.0T 48V轻混系统以及日产VC-TURBO可变压缩比发动机,都是涡轮增压领域的最新技术成果。

不过此时的增压技术对比十年前已有很大进步,而且不光是动力参数的进步,更在于与新技术的结合,例如搭配48V轻混系统,或采用可变压缩比技术等。让有限排量的发动机输更强的动力,同时最大限度地提升能效,这是增压技术的进化方向,也是整个行业的发展趋势。

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▲日产的VC-TURBO可变压缩比涡轮增压技术,能让一款2.0T家用车拥有200kW的最大功率和400N·m的峰值扭矩,油耗上相比现有的2.0T发动机也能节省约27%。

  • 特斯拉为何从未入选?“沃德”为纯电动带来新启示

都说电动化时代已到来,那在过去十年的“沃德”榜单中能看出哪些先兆?我们先从纯电动说起。

纯电动车首次入选“沃德”是在2011年,由搭载于日产Leaf(聆风)的永磁同步电机获得。它的性能有多厉害?最大功率和扭矩分别为80kW、28Nm,续航里程只有160km。

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▲日产Leaf(聆风)是首款入选“沃德”的纯电动车,其入选理由更多在于独特性。

什么?续航只有160km的电动车也能入选“沃德十佳”?这并不奇怪,当时大部分车企压根没把精力放在研发电动车上,市场也没有这方面的刚需,能拿出一款像样的纯电动产品已经相当了不起了。

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如今,在各国政策的推动下,电动车发展得到快速进步,那究竟入选“沃德”的车型会有着怎样的表现?答案也许让你再次大跌眼镜。

在2020年的“沃德”评选中,也只有一款纯电动动力系统选——搭载于现代KONA EV上的永磁同步电动机。要知道,美国是目前全球电动车保有量排名第二的市场,在售的电动车型接近40款,还拥有特斯拉这样实力强劲的“本土品牌”。那为何入选“沃德”的会是一款海外品牌车型,而不是销量No.1的特斯拉Model 3(配置|询价)

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▲2020年的沃德十佳发动机榜单中,纯电动车只现代KONA EV一款,热销的Model 3并未入选。

现代KONA EV是一款纯电动小型SUV,其造型不算出众,最大功率也只有150kW,0-100km/h加速时间约为7.6秒,NEDC工况下续航距离为500km。这样的性能指标在当今电动车市场上并不起眼。

KONA EV的最大亮点在于能耗表现,在EPA(美国环保署)的测试中,KONA EV取得了120MPGe的综合成绩,比捷豹I-PACE(76MPGe)、大众e-Golf(113MPGe)、雪佛兰Bolt EV(118MPGe)等车型有明显优势。

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▲这是从2020版EPA《燃油经济性指南》中截取的数据,现代KONA EV在各工况下的能耗表现都十分出色。

当然了,说起能耗,特斯拉是不容忽视的一位。以Model 3为例,其标准续航升级版(北美版本)在EPA测试中能达到141MPGe!是目前能耗最高纯电动车,而且还是在不牺牲动力和续航里程前提下做到的。

至于特斯拉不能入选"沃德"的原因,最大的可能性,是其可靠性的问题。毕竟,特斯拉除了以性能技术闻名之外,接二连三的自燃事件也让其“出尽风头”。对于纯电动车而言,过于激进的性能策略是利弊并存的,当其弊端严重到威胁成员安全甚至引起伤亡的时候,“沃德”评委们也就不得不慎重考虑了。

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▲能耗与性能兼备的特斯拉一直不能入选沃德,最大原因可能是可靠性。

由此可见,电动车的动力性能和续航距离并不是“沃德”评选的核心指标,能耗和可靠性才是关键。这么看来,“沃德”也给国内的电动车生产企业带来重要的启示:0-100km/h加速再快、理论续航里程再高都没有用,只有做好能耗管理,提升整体品质,打造一款实用且放心的产品,才是电动车的出路。

  • 高效的机电耦才是电动化最有效的途径

十年前,大部分国人对混合动力汽车(HEV)还是非常陌生,但在2010年的“沃德”十佳榜单中,已开始出现混动系统的身影。除了广为人知的丰田THS 混动系统之外,还有不少美系车企推出的混动系统入选,如2010年的福特2.5L混动系统、2011年的通用1.4L增程式混动系统。然而,当年的纯电动车一样,这些混动系统入选的原因更多在于其创新性,实际的市场影响力并不高。

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▲十年前,大都数车企的混合动力技术尚处于摸索阶段。

相比之下,搭载丰田THS油电混动系统的普锐斯,无论在北美还是全球市场都有着越发强势的表现,光是第二代普锐斯,已在全球获得过百万辆的销量,是混动领域的真正普及者。也许丰田在混动领域过于强势的表现,在2013-2015年的“沃德”榜单中,已没有其他混动系统的身影。

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▲搭载于初代普锐斯上的1.5L混动系统,在2004年就入选了沃德十佳评选。

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▲2005-2008年,丰田的混动系统几乎垄断了英国“国际年度发动机”的环保奖项。

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▲2013-2015年的“沃德”评选中,并没出现混动系统的身影。对此,最合理的解析是:丰田实在太强了,其他车企有拿不出更好的产品,那索性不评了。

自2016年开始,混动潮再次掀起,并出现了一些后起之秀,例如克莱斯勒和本田。搭载于克莱斯勒大捷龙PHEV版上的3.6L V6插电混动系统,在2017、2018都被“沃德”的评委们选中。这套混动系统采用了双电机与行星齿轮组来实现混动,工作原理与丰田的THS混动系统类似,其能耗表现相当突出,在EPA的测试中取得了82MPGe的综合能效成绩,超越了众多尺寸更小的欧系插混车型。

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▲克莱斯勒大捷龙PHEV版的3.6LV6插电混动系统,曾两次入选沃德十佳评选。

而本田的2.0L i-MMD混动系统目前已发展到第三代,并且都体现在2017、2019和2020年的“沃德”评选中,与丰田的2.5L/2.0L混动系统(分别于2018、2019入选“沃德”)形成轮流刷榜之势。

本田这套混动系统采用了与丰田THS系统完全不同的工作原理,在拥有出色的燃油经济性同时,且具备更接近EV的驾驶感受。

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▲本田i-MMD混动系统已三次入选“沃德”,形成与丰田分庭对抗之势。

透过近几年的“沃德”评选,不难看出这样一个趋势:最能担起电动化大旗的不是纯电动车,而是混动(包括HEV、PHEV、48V轻混)。尽管混动系统的入选比例不高,但其车型覆盖面足够广,并且都是各细分市场中有着重要影响力的车型。

油电混动领域不用多说,目前已是两田的天下,像本田雅阁,丰田凯美瑞(配置|询价),雷克萨斯ES/UX,这些车型在市场上本已热销,搭载混动系统之后,其产品重要性也进一步提高。同样,插电混动领域的大捷龙,48V领域的奔驰GLE,均是各自领域的标杆车型,混动系统也让他们拥有更大的影响力。

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相比之下,入选“沃德”的纯电动车型在整体市场上的影响力依然不高,即便像宝马i3等相对成熟的车型,也只能在小型EV领域占有一席之地。如此看来,“沃德”的评选结果也印证了我们一直坚持的观点:纯电动只是市场的补充,高效的机电耦才是电动化最有效的途径。

  • 在“沃德”之外的三点变化

看完最近十年的沃德十佳发动机评选,相信你对传统内燃机、混合动力、纯电动这三大领域的发展都有了一定的了解,但如果再结合中国市场的实际情况去探讨发动机技术的进步,则能发现更多有价值的东西。

1、高效的自吸发动机依然有生命力

在过去很长一段时间内,自然吸气发动机在中国市场都有着举足轻重的地位,时至今日,一些经过深度升级的自吸发动机,同样能在市场上发光发热。

例如搭载于第八代凯美瑞上的Dynamic Force 2.5L发动机,通过进排气系统的各种优化,以及采用混合喷射等技术,该发动机的压缩比能达到13:1,热效率更是达到了40%,是目前全球热效率最高的发动机。随之而来的,是动力、燃油经济性、平顺性的整体提升。

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▲提高热效率,是自吸发动机的一大发展方向。

与涡轮增压发动机相比,自吸发动机在压缩比、热效率方面有较大的提升空间,对这两项指标进行针对性升级,是自吸发动机今后的发展方向。与丰田类似,马自达在自吸发动机的研究上也颇有建树,它们推出的全新创驰蓝天X自吸发动机采用了“火花点火控制压燃点火(SPCCI)”燃烧方式,压缩比能达到16.3:1,热效率理论上能达到50%!可惜这台发动机目前仍无缘中国市场,否则有可能引起一场新的自吸发动机革命。

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2、发动机的“可拓展性”越来越重要

在国内外发动机评选榜单中,大多都针对发动机的动力性能、经济性能以及运转性能来作评价,但似乎都忽略了“扩展性”这个重要指标。

所谓扩展性,指的是发动机能根据用途或搭载车型的不同,扩展出包括自吸、涡轮、电动化等不同类型的动力系统。上面提到的丰田Dynamic Force 2.5L发动机就是很好的例子,它既是一款高效的自吸发动机,又能与电机结合成更高效的混动系统。

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▲混合动力技术,就是发动机拓展的一种体现。

在中国品牌新推出的发动机中,同样能找到有着较高扩展性的发动机。例如吉利目前主力的1.5TD发动机,其130kW、255Nm的动力输出在同排量发动机中已经足够出色,而且它还可以拓展出48V轻混版本、PHEV插混版本,以及HEV版本,并实现多种车型的搭载,其中领克01HEV更是中国品牌首款量产的油电混动汽车,实现了有一次零的突破。

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▲一台拓展性高的发动机,是内燃机与电动化技术结合的关键。图为搭载于领克01HEV上的1.5T混动系统。

3、三缸发动机大有作为

提起三缸发动机,大家都会往“抖动”、“噪音”、“动力弱”的方向去想,但随着技术的不断进步,三缸发动机缺陷也逐渐被弥补。在英国的“国际年度发动机”评选中,三缸发动机更是每年的常客。

在中国市场上,也出现了不少在性能、平顺性、NVH都做得相当出色的三缸发动机。刚提到的吉利1.5TD发动机就是一个很好的例子,通过对双质量飞轮、平衡轴、长效正时皮带、两级可变机油泵等技术有效利用,其运转平顺性已能与四缸发动机媲美。

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▲若能运用各种新技术扬长避短,三缸发动机其实也大有作为。

事实上,对于小排量发动机而言,三缸机有着不少优于四缸机的地方。由于三缸机各气缸的循环特性,其排气干扰会比四缸机更小,能有效降低涡轮迟滞现象,对动力响应有较大帮助。另外,三缸机整体上机械摩擦更小,更有利于提升热效率,而更轻量化的优势也有利于降低油耗。

当然了,三缸机的这些特性必须建立在优秀研发制造水平之上,才能做到真正的扬长避短,这对车企的综合制造实力是一大考验。

文 | 超人

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