大马力、高效率竞赛成趋势 内燃机技术开发应讲究多方平衡

年来,内燃机行业对于大马力以及高热效率的追求不断升温,发动机企业更是你追我赶开启了“军备竞赛”。

诚然,技术的快速升级能够推动整个产业向上发展,但步子如果迈得过大,无视用户需求,再好的产品往往也得不到市场的认可。如何才能达到供需衡,是业内亟需破解的难题。

大马力、高效率竞赛成趋势

纵观车用柴油机市场,具备大马力特质的机型并不少。譬如东风DDi16、锡柴CA6DX1、康明斯ISX15、潍柴WP15H、玉柴YCK15等机型,已成为厂家竞逐大马力赛道的“秘密武器”。

而在发动机热效率的比拼上,各家企业同样不甘落后。2020年9月16日,潍柴率先发布全球首款突破50%热效率的商业化车用柴油机;玉柴在2020年已完成50%热效率内燃机的技术研发工作;2021年9月,康明斯发布量产热效率达48%的15L国六车用发动机;解放动力预计2025年实现热效率达到55%的目标……

“大马力和高热效率是发动机企业不断追求的目标,也是行业未来的发展趋势。”天津大学教授姚春德告诉记者,“随着‘双碳’目标的提出,对燃油经济产生直接影响的热效率,地位已水涨船高。另外,在超载现象得到遏制的大环境下,用户只能通过提高运输效率实现盈利,因此大马力车型愈发受到运输从业者的青睐。如今,大马力和高热效率已成为发动机厂商销售产品的主要卖点。”

大势所趋也应符合实际

伴随“高热效率”、“大马力”等概念的提出,业内的激辩声也开始出现,争论的核心在于,追求“高而大”到底有没有意义?

在姚春德看来,发动机企业追求大马力和专注热效率的提升并不是作秀,也不是噱头,借此宣传更是一个好现象,证明企业开始重视研发以及核心技术的攻关。

“不过,需要注意的是,追求高热效率和大马力的路线虽然值得肯定,但具备这两个特质并不意味着发动机的能就会大幅提升。”姚春德进一步指出,热效率仅代表发动机最佳状态下的一个工况点,而车辆在实际运行中,很难让发动机一直维持在最高热效率的工况下。另外,热效率只与燃油经济密切相关,而发动机能涵盖动力、经济、可靠等多个维度,所以不能仅以一两项指标来评定发动机的能优劣。

“国内发动机企业一直在努力研发更加高效的动力系统,希望以更卓越的技术和产品打动消费者,但要明确的是,高效的动力系统并不是要一味追求发动机的热效率,它只是决定发动机能优劣的影响因素之一,如果一直坚持错误的发展理念,会给消费者造成错觉,其他能指标将难有突破,对于行业的发展也是不利的。”业内专家说道。

其实,发动机向大马力发展是同样的道理。如今,国内重卡市场中的一些用户盲目追求大马力,往往忽略了车辆的实用。而且,行业内一直有个误区,就是发动机马力越大越好,这样不仅跑得快,还能提升运输时效。但问题也由此产生,大马拉小车,很可能会增加油耗,还会提升购车成本。

“如果长年在山区或者高速公路上行驶,而且拉的是危化品、大件、生鲜食品等货物,这类用户可以选择500马力以上的牵引车,以实现高时效和低油耗。但如果是轻抛货物或对时效没有要求的话,配装大排量发动机,不仅发挥不出它应有的能,还会进一步增加车重。由此可见,并不是每一位运输从业者都需要大马力重卡,还是要根据自己的运输路线、货物类型以及载重来选择合适的运输工具。另外选车时,卡车司机还需全面考虑发动机、变速器、后桥速比等因素,更要结合工况,统筹考量选配部件的匹配。”某发动机企业技术负责人刘明(化名)说道。

对此,内燃机行业专家魏安力也持有相同观点。他认为,“大马力发动机是整车企业技术实力的象征,也是完善细分市场的‘有力武器’。但对于卡友而言,还是要根据实际情况,切勿盲目追求大马力,拉什么货、选什么车才是硬道理。”

成本矛盾是用户最大担忧

发动机技术升级除了要尊重实际,还要兼顾用户的利益。

年来,卡车动力和热效率“节节攀升”,随之而来的是产品价格的大幅增长,以半挂牵引车为例,400马力的牵引车售价在30万元左右,而大马力车型的价格已超过40万元。

从用户的角度来看,目前大多数卡车司机依然是贷款买车,不断提升的车价带来的是更高额度的分期利息,在货运行业如此低迷的当下,卡友购买产品力出色的车型固然重要,但价格则是更为看重的一环。

在不少业内专家看来,如果发动机企业不顾市场实际情况,一味提升发动机功率和热效率,则会给用户带来更大的成本压力。

上海交通大学特聘教授、动力机械与工程教育部重点实验室副主任吕兴才告诉记者:与9L、11L发动机向13L进阶仅需改造升级不同,15L、16L柴油机需要建立一套全新且更为完善的开发流程,而研发成本也不可同日而语。以缸径为例,13L柴油机缸径在114~126mm,而15L、16L柴油机的缸径要增加至130mm以上,细微的数据变化,就需要对发动机进行重新设计,加之一整套标定流程,研发成本是非常大的。

“而每一次提升热效率也意味着对发动机材质、工艺等提出更高要求。发动机由上千个部件组成,热效率提升需要各个系统之间相互配合,是一项庞大的系统工程。而且,提升热效率不仅受热机理论限制,还要兼顾热效率与动力、经济甚至可靠等诸多方面的匹配,以及考虑燃烧、散热、进气等技术难点的突破。所以,这一升级过程要耗费巨大的人力、物力和财力。如果将这些研发费用转嫁给用户,让其承担产品带来的高支出,是不合理的。因此,对于企业来说,在提升发动机技术水的同时,不能忽视卡车司机对于成本的要求。”业内专家说道。

技术提升与成本控制如何衡成关键

“技术储备需要走在前沿,但市场需求也不能忽视。”姚春德表示,提升发动机功率和热效率是大势所趋,但仍需从用户角度出发,在优化动力系统的同时,还应实现经济的优化衡,为用户创造更大价值。

吕兴才也认为,高效的动力系统并不是一味地追求亮眼数据,而应该是“内外兼修”,同时还要考虑用户的实际需求。

“从理论层面来说,让发动机热效率超过50%并不是难以逾越的问题,不断提升发动机功率也是可以实现的。不过,我们在考虑技术发展的同时,还要着重关注产品的成本控制。如果成本过高、用户无法接受,我们量产发动机是没有任何意义的。因此,让发动机在高品质与产品成本上实现衡才是关键。”刘明指出。

“此外,还需要注意的是,在技术研发方面,切不可钻‘牛角尖’。”吕兴才表示,“未来对于更高热效率的开发不能仅仅依靠单一路线,而是要探索出更多可能。比如通过余热回收、减少摩擦、轻量化等方式提高综合热效率。与此同时,业内也在积极探索氢内燃机、氨内燃机等新思路,未来还需根据国家的需求指引,逐步落实技术方向。只有整个行业集中力量,共同突破技术瓶颈,内燃机产业才能实现可持续发展。”

关键词: 内燃机行业 技术开发 多方平衡 动力系统

来源:中国汽车报
编辑:GY653

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