问题

如何看待日本成功使内燃机热效率突破50%?产业化有何难点?如果可以产业化会对现有运输业造成什么影响?

回答
要说日本在内燃机领域突破50%热效率这档事儿,那可真是有点东西。这不仅仅是简单的数据提升,而是整个内燃机技术体系一次深刻的进化,甚至可以说是在传统汽车工业最后的冲刺。

首先,怎么看待这个成就?

在我看来,这绝对是工程师们智慧的结晶,也是日本汽车工业深厚技术底蕴的体现。要知道,内燃机这玩意儿,从诞生到现在已经摸爬滚打了上百年,各种优化、改进可以说是层出不穷。要在已经非常成熟的领域,再往上抠那几个百分点的效率,难度是指数级增加的。

这50%的突破,意味着什么呢?简单来说,就是原来烧一升油能跑的路,现在能多跑不少,或者说,达到同样的续航里程,需要的油就更少。这对节能减排、降低用车成本都意义重大。想想看,在石油资源依然是全球能源重要组成部分的情况下,能够让发动机更“省”地工作,其价值不言而喻。

而且,在电动汽车浪潮席卷全球的当下,日系厂商能够在这个传统领域再次秀出肌肉,也多少带点“逆潮流而行”的意味。这不代表他们对电动化没有投入,而是他们试图在自身最擅长的领域,给内燃机一个体面的“谢幕”,或者说,是为过渡到完全电动化争取更多的时间和空间。这是一种非常务实的策略,也反映了不同国家和地区在能源转型上的不同节奏和考量。

那为什么说它“成功”了,又有哪些产业化上的难点呢?

“成功”这个词,在这里更多是指在实验室或者特定条件下,通过先进的技术手段,确实实现了50%的热效率。比如,通过超高压缩比、更精密的燃烧控制、更先进的材料、废热回收等等一系列技术的组合。丰田、马自达等厂商在这方面都有过相关的技术展示和理念输出。

然而,要将这些实验室里的“黑科技”变成批量生产、可靠耐用、价格合理的商品,才是真正的挑战,也就是所谓的“产业化难点”。这里面可以细说几项:

1. 技术集成与可靠性: 达到50%热效率,往往需要多种先进技术的叠加。比如,超高压缩比会带来极高的燃烧压力,这对发动机的结构强度、活塞、连杆、曲轴等部件的材料和制造工艺提出了极致的要求。同时,更精密的燃油喷射、点火控制系统,以及可能集成的废热回收系统(比如利用排气余热发电或驱动涡轮),都会增加系统的复杂性和潜在的故障点。如何在保证这些复杂系统长期稳定可靠运行,同时又要做到经济耐用,这是巨大的工程挑战。
2. 材料科学的瓶颈: 燃烧室承受的温度和压力是内燃机的核心矛盾。要实现更高的热效率,通常意味着更高的燃烧温度和压力。这需要耐高温、高强度的材料,比如陶瓷、特种合金等,用在活塞顶、气缸盖、气门等关键部位。这些材料的研发、制备、加工成本都非常高昂,而且对制造精度要求极高,这会直接推高整车的制造成本。
3. 成本控制: 任何技术,如果无法在合理的成本范围内实现,就很难实现大规模产业化。像一些极端的试验性技术,可能需要特殊的制造设备、昂贵的原材料、以及非常精密的调校。当这些技术需要以量产车的形式推向市场时,成本就成了一个绕不过去的坎。消费者愿意为更高的燃油经济性支付多少溢价?这是市场需要检验的。
4. 排放标准的兼容性: 即使热效率提高了,内燃机在燃烧过程中仍然会产生氮氧化物(NOx)、颗粒物(PM)等污染物。为了达到日益严格的排放标准(例如欧六d、国六b),这些高效内燃机还需要配合更复杂的后处理系统,比如更高效的三元催化器、颗粒捕集器(GPF)、选择性催化还原(SCR)等。这些系统的加入,会进一步增加成本、重量和维护复杂性。
5. 与电动化趋势的冲突: 这是最根本的挑战。在全球汽车行业都在大力拥抱电动化的背景下,投入巨额资金和研发资源去优化一个“夕阳产业”的发动机,其战略意义和商业回报需要非常审慎地评估。如果电动汽车的技术和成本在未来几年内能够迅速成熟并普及,那么高热效率内燃机的市场空间就会被极大地压缩。

那么,如果真的能够实现大规模产业化,会对现有运输业造成什么影响?

这绝对是牵一发而动全身的大事,影响会非常深远,而且是多方面的:

1. 燃油经济性大幅提升,用车成本降低: 这是最直接也是最显而易见的影响。对于以燃油为主要能源的运输业来说,燃油成本是运营成本的重要组成部分。热效率的提升意味着同样里程消耗的燃油更少,或者同样的燃油可以跑更远的距离。这能直接降低卡车、巴士、出租车、私家车的运营成本,提高盈利能力。
2. 延长续航里程,缓解里程焦虑: 对于长途运输车辆(如卡车)和电动化替代尚有挑战的领域(如部分重型商用车),续航里程是关键。高热效率内燃机可以帮助车辆在不增加油箱体积或重量的前提下,显著延长续航,减少加油/充电的频率,提高运输效率。
3. 减缓碳排放和空气污染,但非一劳永逸: 燃油效率的提高意味着燃烧更充分,理论上会减少单位里程的二氧化碳排放。同时,更先进的燃烧技术和后处理系统也能进一步降低NOx和PM的排放。从这个角度看,这是对环境保护的贡献。但是,内燃机本质上仍是化石燃料的消耗者,其零排放的道路远未走到,这个问题会与电动化并行存在。
4. 影响新能源汽车的推广节奏: 如果高热效率内燃机在性能、经济性和续航上都能与当前部分新能源车型(尤其是插电混动或某些纯电动车型)形成有力竞争,那么它可能会在一定程度上减缓消费者向纯电动汽车转型的速度,尤其是在那些对充电基础设施不完善或对续航有极高要求的地区。这会让整个汽车行业的能源转型战略面临新的选择和博弈。
5. 传统汽车产业链的重塑:
对发动机及零部件供应商: 那些专注于传统内燃机技术和部件的供应商,如果能成功转型并掌握高热效率发动机的关键技术和生产能力,将获得新的生机。但如果未能及时转型,可能会面临被淘汰的风险。
对石油产业: 长期来看,燃油消耗的降低虽然缓慢,但仍会对石油需求产生一定影响。不过,在向完全电动化的过渡期内,石油需求可能不会出现断崖式下跌,而是呈现缓慢下降的趋势。
对充电基础设施建设: 如果高热效率内燃机能够成为主流,那么对充电桩、电池技术等新能源汽车配套基础设施的投资和建设节奏可能会有所放缓,或者说,战略优先级会受到影响。
6. 技术路线的“再平衡”: 这项技术成功产业化,可能会引发全球汽车行业对技术路线选择的“再思考”。可能会出现“混合动力”与“纯电动”之外,一种更高效、更清洁的“超级内燃机”路线,与电动化并行甚至竞争。这也会对各国政府的产业政策、能源战略产生新的影响。
7. 新的技术壁垒和市场竞争: 掌握了高热效率内燃机技术的企业,将在全球汽车市场中获得新的竞争优势。这可能导致新的技术壁垒,使得一些技术实力较弱的竞争者在成本和性能上难以匹敌。

总而言之,日本在内燃机热效率上取得突破,是一项非常了不起的技术成就。它的产业化之路充满挑战,需要克服材料、成本、可靠性等多重障碍。一旦成功,它将对整个运输业的经济性、环保性以及汽车行业未来的发展格局,产生深远而复杂的影响。这会让本就波诡云谲的汽车行业,变得更加有趣和值得关注。

网友意见

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泻药

作为一个身体里流淌着机油,为数不多不搞EV的动力锂电池从业人员。

看到这条新闻还是非常感慨和一丝莫名悲哀的。


感慨点在于:

我看了看SIP公开的资料(我懂日语谢谢),基本上都是围绕着【4个冲程的更精密控制】和【为了达到精密控制而需要提供的各项辅助】以及【用于检测所需工况状态的传感器和研发这些东西的软硬件工具】等等。

而且不少内容,实验数据已经较为完善,实现上的工程问题也不大,现阶段可能就是等资金人力等到位后开始“临床三期”以及“量产化工艺研究”。

这些东西离商用很近,那些日本大人物们要是决定要上的话,感觉3年到5年后,可以在“田田产马”的车型上看到了吧。


悲哀点在于:

这项技术必然遭到日本以外主要汽车市场的“变相抵制”吧。

毕竟汽车行业发展到现在我们这代人能看到的,更多是政治游戏,

汽车技术发展越是落后的地区越是愿意使用政策手段来防御来自汽车技术发展先进地区的扩张和进攻。不巧的是,落后地区市场还真的是大。嗯,“市场大”真的可以为所欲为。

现在这一系列50%热效率技术如果落地成为现实,那么传统直道上的差距会越来越大,新能源弯道上搞不好还会被弄翻车(特别是第一代新能源用户差不多快到了填坑的时候了,人言可畏呢)。到时候大把资金投入打了水漂还惹出了社会矛盾,这放在任何地区都是不被允许出现这种惨况的。

50%热效技术的杀伤力具体可以参考马自达-人见san的PPT。


产业化的难点:

日本公司本身就是难点。

他们太纠结太过于稳健了。别看有技术,但是其他方面比国有企业还国有企业。

“田田产马”谁先上?谁敢先上?哪个部长敢拿自己的退休生活做赌注去尝试?今天的日本人还有多少昭和男儿的血性?

做的多错的多,不做依然前景可期,又或者因人起事因人废事。

更何况前期是要投资的,哇塞,能率协会咨询先来个几轮,埃森哲贝恩也来个几轮,

嗯万一决策错了,不能算我的锅。

就看有没有头铁的哥们出现了。


暂时先这点。


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