當前汽車各式各樣,發(fā)動機、變速箱原理五花八門,不過好多技術(shù)都是幾十年前的老技術(shù),汽車制造商現(xiàn)在對發(fā)動機、變速箱的改良效果微乎其微,動力總成這方面是不是已經(jīng)無法發(fā)展了?30年前的發(fā)動機和現(xiàn)在的發(fā)動機是不是沒什么多大區(qū)別?
►從純技術(shù)角度來看,傳統(tǒng)汽車動力總成(即內(nèi)燃機+變速器)還有很大的提升空間,但是在汽車這件商品上的應(yīng)用來說,確實到了一個瓶頸,尤其當出現(xiàn)了不同手段恐怖對手時。
蒸汽機的發(fā)展和衰落是最好的例子。
從前只有馬做動力(畜力)的時代,提升動力的方法是選育更優(yōu)良的品種、更科學的飼喂和訓(xùn)練方法。這樣做確實行之有效,到如今馬的血統(tǒng)和管理都是極為重要的方面,但當工業(yè)革命到來,轟隆隆的蒸汽機無情的淘汰掉了馬。
蒸汽機經(jīng)歷了初級階段、瓦特改良和高壓蒸汽三個階段的不斷改進后,遇到了體積、效率等問題,這就為內(nèi)燃機的崛起埋下了伏筆。隨著內(nèi)燃機在商業(yè)化方面站穩(wěn)腳跟(也就是奧拓、卡爾·奔馳、戴姆勒、邁巴赫、狄塞爾人等大家都很熟悉的故事),蒸汽機秋風掃落葉一樣被市場踢開,無論是火車、輪船還是工廠礦山等應(yīng)用場景,皆是如此。
蒸汽機真的發(fā)展不下去了么?當然不是。
隨著耐高溫、高壓和密封材料的發(fā)展,蒸汽機可以朝著卡諾理論循環(huán)進一步逼近,就像如今火力發(fā)電使用的燃氣-蒸汽輪機,21世紀的先進科技讓蒸汽輪機的效率提升至60%以上(大家可以搜超超臨界火電機組)。所以,蒸汽機倒下去100年了,但隨著其他技術(shù)的發(fā)展,蒸汽機這樣的外燃機技術(shù)潛力仍然可以挖掘。
同理,內(nèi)燃機也是。對于內(nèi)燃機來說,過去的一百年里從化油器到單點電噴、多點電噴、缸內(nèi)直噴,從固定氣門到可變氣門正時、升程,從固定相位點火到電子控制,每一項技術(shù)的目的都是為了讓氣缸內(nèi)燃油的燃燒更精準。
現(xiàn)在的發(fā)動機,往理想狀況下看還有很大的提升空間。比如當下的汽油機直噴技術(shù),相比進氣歧管噴射有了很大進步,比如提高壓縮比、稀薄燃燒,但缸內(nèi)燃燒仍然很“混亂”,離我們理想的有序燃燒相差甚遠,工程師要做的工作也巨大。
比如噴油時刻、噴油次數(shù)、噴油嘴形狀、噴束的形狀、貫穿深度、油滴尺寸、掃氣時間、渦流還是滾流、分層還是均質(zhì)、EGR的量....... 而我們對內(nèi)燃機排放要求中碳氫化物、氮氧化物的平衡、燃油效率和排放的平衡等都會讓某一個技術(shù)細節(jié)牽一發(fā)而動全身。
所以,內(nèi)燃機的技術(shù)潛力很大。
變速箱同樣,除了我們今天耳熟能詳?shù)囊砸毫ψ兙仄餍行驱X輪組為基礎(chǔ)的自動變速器、雙離合變速器、CVT變速器等,歷史上還有很多形式奇葩的變速器。變速器的本質(zhì)是讓把狹窄的發(fā)動機動力平順、高效的變成車輛的前進的動力,理想模型是CVT那樣連續(xù)可調(diào)的狀態(tài)。
假如我們未來材料科學有了某種突破,我們就能制造出能承受巨大動力的CVT變速器,既能夠不打滑(效率高),又能連續(xù)調(diào)節(jié)(順滑)。
所以說,純技術(shù)角度來說,傳動動力總成算不上瓶頸,我們穿越回十年前、二十年前、三十年前,每個時代都會覺得有瓶頸。但都隨著新技術(shù)的出現(xiàn)得到突破,我們?nèi)缃竦钠款i在以后看也許和從前沒什么區(qū)別。
但是,但是
如同蒸汽機替代了馬匹,內(nèi)燃機取代了蒸汽機一樣,內(nèi)燃機的被取代也一定不是因為技術(shù),而是成本。
我們其實不用擔心石油被挖空,但是隨著開采難度越來越大、成本越來越高,終有一天會貴到我們買不起。所有事物進步和成本之間的關(guān)系都不是線性的,個人認為像是反向的拋物線,越到后期、提升越難,耗費的成本也越高。當內(nèi)燃機和變速箱技術(shù)改進的成本越來越高時,他們的地位就岌岌可危了。