内燃机技术开发应讲究多方平衡

近年来，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。如何才能达到供需平衡，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，对燃油经济性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性能就会大幅提升。”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性密切相关，而发动机性能涵盖动力性、经济性、可靠性、平顺性等多个维度，所以不能仅以一两项指标来评定发动机的性能优劣。

“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，它只是决定发动机性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，其他性能指标将难有突破，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性。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性能，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性。”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。

近年来，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性、经济性甚至可靠性等诸多方面的匹配，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平的同时，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平衡成关键

“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，还应实现经济性的优化平衡，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平衡才是关键。”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性。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。”