小改款《Nissan Kicks》即將上市/熱效率50%勝過對手甚至電動車!科技篇(二)

CARLINK鏈車網 2022-09-12 22:41:53

▲最先導入e-Power油電混合動力的Nissan國產車未必是Kicks,也有可能是X-Trail,畢竟Kicks e-Power可能會有售價偏高的疑慮,可能要等一陣子成本降低後再導入台灣市場,但無論如何這就是趨勢。上回提到一個重點,那就是Nissan的e-Power串聯式油電混合動力系統,省油的關鍵在於取消傳統燃油動力一定會有的飛輪與變速箱結構,省去這二個高慣性、高摩擦阻力的結構,燃油效率當然高,而且會高很多,尤其是都會區走走停停或是塞車狀態,更能凸顯e-Power優異的燃油效率。還有,在此討論的e-Power並非外部插電式油電混合動力《PHEV》,e-Power的設計其實和Honda Fit e:HEV有點類似,都是串聯式Hybrid系統,唯Honda e:HEV稍微複雜一些,高速行駛具備「油+電」動力併聯輸出,這部分的比較有點複雜度,等到Nissan e-Power動力真的在台上市之後,可能是Kicks、也可能是X-Trail,屆時再來探討Nissan、Honda這二家Hybrid科技的比較。因經濟部能源局尚未有任何e-Power動力的油耗數據,所以無法比較純燃油車款與e-Power的油耗差異,在此僅提供與e-Power結構相似的Honda Fit e:HEV的平均油耗為26.9km/L,至於純燃油動力的Fit 1.5平均油耗則是17.9km/L,燃油效率提升幅度高達50%!事實上Fit 1.5的油耗成績在同級車當中已算是相當出色,但是和Fit e:HEV比起來則是小巫見大巫!然而此一差距,當然是和市區油耗成績有關,論高速或是定速行駛,Fit e:HEV就討不到太大的便宜,以下數據完全暴露此一訊息:Fit e:HEV ~ 市區油耗39.57km/L、高速油耗22.69km/L、平均油耗26.9km/LFit 1.5 ~ 市區油耗14.25km/L、高速油耗21.16km/L、平均油耗17.9km/L

如果是在路上車輛稀少、難得見到紅綠燈、而且也從來不塞車的地方開車,Hybrid動力未必佔得到便宜!但由此不難體會,飛輪與變速箱這二樣設計確實非常不利於都會環境「走走停停」的狀態下行駛。再者,Hybrid能回收減速動能也是一大優勢,不只是走走停停,面對上下坡同樣有利。以上算是補充說明,以下則是全新的訊息。目前Nissan內燃機熱效率50%的成績算是汽油引擎中的翹楚,但多數人都不知道,早期的汽油引擎熱效率僅有30%,各車廠大約花了「30年」的時間,才從30%進化至40%,這當中的努力大致上有從OHV到SOHC再提升為DOHC設計,淘汰化油器進化為多點噴射系統,之後再從多點噴射進化為缸內直噴。其他進化還有各種可變氣門系統的應用,還有輕量化活塞、連桿的設計、運轉平衡性的提升、小排氣量渦輪增壓設計、雙渦流增壓器、稀薄燃燒、各種低摩擦力鏡面加工、潤滑系統提升...。諸多細節當然不只以上的論述,但耗費這麼多功夫,就是為了達成30%→40%的燃油效能的提升。▲e-Power的引擎燃燒室設計其實沒有很複雜,就是強調強烈滾流、快速點火,相關技術早已應用在旗下多款引擎身上,包含Sentra的1.6升NA引擎,帶來優異的動力輸出與油耗成績,Toyota Dynamic Force引擎(RAV4 2.0)、Honda Fit 1.5引擎同樣強調此一原理,並非Nissan的專利。不過Nissan從40%提升至50%,大致上只靠幾樣設計:e-Power串聯式油電混合動力、強烈燃燒室滾流、高速點火路徑、超稀薄燃燒、可變壓縮比結構。其中比較稀奇的設計,說穿了只有e-Power與Nissan獨家專利「連續可變壓縮比」黑科技。之前已經明確指出e-Power的特質就是沒有飛輪與變速箱,但箇中奧秘不僅止於此,e-Power中的引擎完全不會輸出任何扭力至輪胎,完全當發電機使用,因此怠速、起步、低速、低負荷狀態下引擎不一定要啟動,靠鋰電池供應馬達電力即可,除非「缺電」引擎才一定要啟動。另一關鍵就在於e-Power引擎啟動之後,乃是以恆定轉速、恆定功率輸出方式運作,轉速與功率當然可以調整,但調整過後就會維持恆定狀態,不會有轉速高高低低、節氣門開開關關的持續變化。簡單來說,e-Power這具特殊的1.5升三缸可變壓縮比引擎,必須在恆定轉速、恆定功率輸出狀態,才能達到50%的熱效率。▲左為電動車、中為e-Power串聯式Hybrid、右為併聯式Hybrid,電動車因電池成本高而昂貴,併聯式Hybrid如Toyota之設計因結構複雜而昂貴,相較下e-Power結構簡單成本最低。然而Toyota起步早了近20年,所以成本相對低很多,今日的e-Power於價格方面未必具有優勢。不塞車、無紅綠燈、Hybrid無用武之地!


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▲e-Power在行進間引擎幾乎都會持續發電,也會隨著負荷(如爬坡、超車、高速行駛)提升轉速與功率輸出,但引擎轉速不會隨著油門與煞車而有改變,而是依照「最佳效率」去運作,不會有劇烈起伏。如果將這具1.5升三缸引擎裝上飛輪與變速箱,當作一般純引擎車款來使用,其熱效率「最佳狀態」大約只有40~43%,完全無法達到50%;如果該駕駛又喜歡大腳油門、重踩煞車,那麼純燃油引擎車款的熱效率恐怕只有30%甚至更低。但是e-Power的50%熱效率則是一個「保證值」,多數狀態都能達成如此優異的熱效率,而且再差也不會差太多,這就是恆定轉速、恆定功率輸出的特質與優勢,即便您開車方式毫不含蓄、異常暴力,但e-Power還是可以維持極佳的熱效率,這就是Nissan為何要大力推展、重金研發新世代e-Power的原因,因為它絕對是節能減碳保證與保障,而且是在任何情況下都是如此,除非故障!當e-Power擁有「經常性」的50%熱效率之後,節能減碳意義絕對不輸電動車,試想:以天然氣、柴油、煤炭去發電,再藉由這些電能提供純電動車在路上行駛,其碳排放量通常比直接使用汽油的e-Power動力車款還要高。即便電動車的電能可以是源自低碳排放的風電或是光電,但未來e-Power的燃料來源也可以是生質酒精或是環保汽油,提供更多元的能源應用,但最大的保證就在於優異的內燃機熱效率,當然,這也是Nissan積極發展可變壓縮比引擎的原因,畢竟少了這項利器,就不可能出現「50%」這個數字,因此之後將分析連續可變壓縮比科技犀利之處,為何其他車廠難以跟進?為何Nissan又堅持走這條路?下回繼續分析。

▲e-Power體積不大,重量也不算高,未來將會與Honda e:HEV與Toyota Hybrid正面對決,其實這些高階Hybrid動力都會是未來的主流,畢竟純內燃機在新歐盟環保法規開始實行之後的存活率很低!未來不是搞電動車就是Hybrid、PHEV。

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