如何评价日产初次公开开发中的50%热效率1.5L L3 e-POWER发电专用引擎？
日产日前对外公布了其正在开发的全新1.5升L3 ePOWER发电专用发动机，并宣称目标是将热效率提升至50%。这个数字，尤其是对于一款微型内燃机而言，绝对称得上是一个重磅炸弹，在新能源汽车领域激起了不小的涟漪。那么，这个50%的热效率到底意味着什么？它将为ePOWER技术带来怎样的变革？日产又将如何实现这一目标？本文将尝试从多个角度进行解读，并探讨其背后的潜力和挑战。
一、 50%热效率的“魔力”：不止是数字上的飞跃
首先，我们需要理解“热效率”这个概念。简单来说，它指的是发动机将燃料燃烧产生的化学能转化为机械能的比例。目前，量产的汽油发动机热效率普遍在30%40%之间，即使是高效的柴油发动机也难以突破50%的门槛。而日产此次公布的50%目标，意味着这款发动机能够将燃烧产生的大部分能量有效地利用起来，而浪费在热量散失、摩擦和未充分燃烧上的能量将大大减少。
对于ePOWER技术而言，发动机的主要作用是为电池充电，从而驱动电机。因此，提高发动机的热效率，直接关系到整个系统的能效表现，进而影响到车辆的续航里程、燃油经济性以及排放水平。
续航里程的显著提升： 如果发动机能够更高效地将燃油转化为电能，那么在相同的油箱容量下，车辆的纯电续航里程将会大幅增加。这意味着消费者可以更少地依赖充电桩，减少里程焦虑，尤其是在长途旅行中。
更优的燃油经济性： 更高的热效率意味着消耗更少的燃油即可产生同样的电能。这将直接转化为更低的用车成本，对于精打细算的消费者来说极具吸引力。
更低的排放： 理论上，更高效的燃烧过程意味着更少的未燃烧碳氢化合物和一氧化碳，同时也能更好地控制氮氧化物的生成。虽然发电专用发动机的工况相对稳定，但效率的提升仍然有助于进一步降低整体的排放足迹。
二、 实现50%热效率的“秘诀”：技术革新的组合拳
要实现50%的热效率，绝非易事，需要发动机在设计、燃烧技术、材料应用等多个层面进行深度革新。虽然日产并未完全披露其具体技术细节，但我们可以从其公布的信息和行业发展趋势中窥探一二：
1. 针对性优化设计： ePOWER的发动机是为“发电”而生，其工况相较于驱动发动机更为稳定，运行转速也相对固定。日产极有可能针对这一特点，对发动机的缸径、冲程、压缩比、配气相位等进行精细化调校，使其在最有利的工况下运行。
2. 高压缩比与阿特金森循环： 高压缩比是提高热效率的关键手段之一。同时，阿特金森循环或米勒循环等更为高效的膨胀比大于压缩比的循环方式，能够更充分地利用气缸内的燃气能量，减少泵气损失，从而提升热效率。日产在早期的ePOWER系统中就已经运用了类似技术，此次的升级很可能是在此基础上进一步精进。
3. 先进的燃烧技术：
分层燃烧/稀燃技术： 通过精确控制燃油喷射和进气，实现燃油在气缸内形成不同的混合气浓度区域，在点火区域使用更易燃的混合气，在其他区域使用稀混合气，从而降低燃烧温度，减少氮氧化物生成，同时提高燃烧效率。
高能量点火系统： 更强的点火能量可以更有效地引燃混合气，尤其是在稀燃工况下，确保燃烧的稳定性和完整性。
缸内直喷的进一步优化： 精准控制喷油时刻、喷油压力和喷雾特性，以达到最佳的混合气形成效果。
4. 先进的增压技术： 涡轮增压技术可以提高气缸内的充气效率，允许更高的压缩比，并有助于在低转速下保持扭矩输出，为稳定运行提供基础。日产在此次公布的发动机中也提到了“新一代高性能涡轮增压器”，这无疑是实现高效率的关键技术之一。
5. 降低机械摩擦： 发动机内部的机械摩擦是能量损失的重要因素。日产可能在活塞、活塞环、曲轴轴承等关键部件的表面处理、润滑技术以及部件的轻量化方面进行了优化，以减少不必要的能量损耗。
6. 优化的冷却系统： 燃烧过程中产生的热量大部分会通过冷却系统散失。通过更精密的冷却系统控制，可以使发动机在最佳工作温度范围内运行，既保证了燃烧效率，又避免了过高的温度导致部件损坏。
7. 新型材料的应用： 为了应对高压缩比、高燃烧温度等严苛条件，新型轻质高强度材料的应用也至关重要。例如，陶瓷材料在某些部件上的应用，或者新型合金材料的使用，都可能有助于提升发动机的耐用性和效率。
8. 智能化的热管理： 结合电控系统，实现对发动机水温、油温等进行精确的智能控制，使其始终处于最高效的运行区间。
三、 ePOWER技术的演进与市场前景
此次日产对1.5L L3 ePOWER发动机的投入和技术升级，不仅是对现有ePOWER技术的深化，更是其新能源战略的重要一步。ePOWER作为一种独特的混合动力技术，其核心优势在于能够提供纯电动车般的驾驶体验，同时又解决了纯电动车的续航焦虑问题，并且其内燃机作为发电机，可以被设计得更加高效，不受驱动性能的限制。
与增程式电动车（EREV）的比较： 很多消费者可能会将其与国内流行的增程式电动车相提并论。从概念上讲，它们有相似之处，都是由内燃机发电驱动电机。但ePOWER的差异在于，其发动机始终由一套精密的控制系统管理，尽量使其在最高效的工况下运行，并且将动力输出完全交给电机，实现了更纯粹的电动驾驶感受。而国内的增程式电动车，虽然发动机也用于发电，但其发动机介入的时机和控制逻辑可能与ePOWER有所不同，部分车型也可能允许发动机直接驱动车轮。
对日产电动化转型的意义： 在全球汽车产业向电动化转型的浪潮中，日产的ePOWER技术被视为其重要的差异化优势。通过不断提升ePOWER系统的能效，日产能够提供更具竞争力的产品，吸引更广泛的消费者群体。这款50%热效率的发动机，无疑会大幅提升ePOWER的吸引力，使其在与纯电动汽车、以及其他形式的混合动力汽车的竞争中占据更有利的位置。
四、 挑战与未来展望
尽管前景令人振奋，但实现50%的热效率并非易事，日产也必然面临诸多挑战：
技术实现的难度： 达到50%的热效率是一项极为艰巨的工程挑战，需要在多个技术领域实现突破。任何一个环节的不足，都可能导致最终效果打折扣。
成本控制： 采用更先进的技术、更复杂的控制系统以及可能的新型材料，都可能推高发动机的制造成本。如何在保证性能的同时，控制成本，使其在市场中具有竞争力，是日产需要解决的关键问题。
可靠性与耐久性： 高效的发动机通常需要在更苛刻的工况下运行，如更高的燃烧压力和温度。如何保证发动机在长期使用中的可靠性和耐久性，将是消费者和制造商都非常关心的问题。
市场接受度： 尽管ePOWER具有独特优势，但市场对于不同新能源技术的接受程度，以及消费者对其认知度的普及，仍然需要时间。
总结
日产此次发布的1.5L L3 ePOWER发电专用发动机，以其50%的热效率目标，无疑是汽车行业在提高内燃机效率方面的一次大胆尝试和重要突破。如果能够成功实现，将显著提升ePOWER技术的竞争力，为消费者带来更长的续航、更低的油耗和更好的驾驶体验。这不仅是日产自身电动化战略的有力支撑，也为全球汽车制造商在提高内燃机效率方面提供了新的思路和方向。我们期待日产能够克服技术上的重重困难，将这款“黑科技”发动机早日推向市场，为汽车行业的绿色转型贡献力量。
网友意见
翻了日本相关的介绍文章。原话为：“日产为了2050年实现碳中和，以2030年开始在主要市场全部投放电动车为目标，开发了e-POWER这套战略性动力总成。“也就是50%热效率的这套动力总成还是期货，短时间看不到。
这个发动机的逻辑呢就是纯粹的混动用的，而且估计还是增程式混动用的，很多工况不用考虑，只需要考虑几个点的热效率。
从媒体披露的图片来看，这个发动机刚刚经过热力学验证阶段（玻璃的单缸发动机），也上了台架，应该有技术验证机了。
而43%这台比较接近量产的发动机是什么样子呢？
这个发动机的大概长这个样子，发动机是1.5L三缸机，涡轮增压，内径*行程=79.7mm*100.2mm（1.26），连杆长度：150.3mm，压缩比13.5，最大输出发动机转速：4800rpm，直喷系统，中央顶置布局。
至于使用的技术路线，称之为STARC的新型燃烧技术，全称Strong Tumble and Appropriately stretched robust ignition channel，主要技术流派是基于高滚流比燃烧室和高能点火系统，实现高比例EGR燃烧。
通过数据来看，在日产现有某机型上进行优化，我猜测是HR12DE（功率54kW/5000rpm，扭矩达104Nm/4000rpm，1.2L三缸）。通过长冲程把1.2L变为1.5L；燃烧改善我估计就是提高滚流比和高能点火，扩大EGR比例，据说大于30%的EGR，应该还是低温EGR；降低摩擦我猜测就是取消轮系，把负载全算到电池上，热效率拉高一点；泵气损失降低无非就是直道式进气口，气门重叠角扩大，阿特金森循环扩大等手段；specific heat估计就是更先进的热管理手段等等。他使用的技术水平和目前丰田的TNGA A25B差不多（41%热效率），不过它是三缸机，热效率有先天优势，而且我估计升功率进一步妥协（从原型机HR12DE的升功率判断该发动机升功率不高），用热效率换升功率，热效率达到43%是合理的。
再接着往下看。
通过热能回收热效率到45%？这个算法稍微不合适了。难道废热回收的能量也能补偿算发动机热效率吗？那么制动能量回收要不要算呢，空调制热要不要补偿算发动机热效率呢。。。
再往后的达到50%的技术路线中，空燃比=2的稀薄燃烧热效率从43%能够达到46%，根据我的经验，技术是可行的。绝热和热量进一步回收还有charging dedicated（充电专用，极限热效率工况）把热效率提高到50%。说实话，这些目前还停留在验证阶段。
50%热效率技术验证OK，但是量产需要考虑因素太多，路还很漫长。我司的SPCCI热效率也是从一个超高的值不断妥协到量产阶段的。。。（验证机空燃比2.5、压缩比18，热效率很恐怖，然后量产慢慢下调了。）
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