工业化成本均摊!2.0T 涡轮增压“微功率”B48TU解析

今日头条“白日梦车”/2019-10-03/ 分类:技术解析/阅读:
宝马并不是第一个采用“微功率引擎”的厂商,早在2018年,奥迪就已经在他们的全新A4L上配备了150马力的2.0T“微功率引擎” ...
全新宝马320i/320Li车型,采用了B48TU引擎,最大输出净功率为156马力(最终参数以最大净功率为准,额定功率一般为标准特定状态下曲轴输出的功率)。
宝马并不是第一个采用“微功率引擎”的厂商,早在2018年,奥迪就已经在他们的全新A4L上配备了150马力的2.0T“微功率引擎”。对于车企,尤其是宝马、奥迪这样的大型企业而言,他们不会无缘无故给你出一款看似不合常理的车型,正如这款匹配了156马力2.0T引擎的宝马320车型。为什么选择2.0T引擎?为什么只有156马力?

宝马全新的战略部署
2.0T“微功率”引擎,三缸or四缸的思考
首先,因为325车型的存在,宝马势必需要推出一款定位低于325的3系真正走量车型,全新的宝马320就是充当这样一个重要角色而存在的。
宝马325已经采用了184马力的B48TU低功率引擎(相对330的低功率),那么320因为定位势必更低,在引擎的马力参数上,肯定不会高于现有的184马力。此时此刻,摆在宝马面前的,是一道事关3系命运的选择题:

全新宝马320,三缸or四缸?

因基于宝马的模块化发动机战略,在未来的很长一段时间里,宝马的量产车型引擎选择将主要为代号B38的1.5T三缸机、代号B48的2.0T四缸机和代号B58的3.0T六缸机(此处包括后文中的B38、B48、B58指的是引擎大类,例如B38TU在此处也被归为B38大类中)。

基于此战略,全新的宝马320在引擎上就只有两个选择:B38或者B48。其实无论是从曾经三缸318得到的惨痛市场教训还是从消费者的意愿来看,将全新的B38TU引擎用在全新320上都是一个十分不妥的决策。而将一台更低功率的B48TU引擎搭载于320之上,不仅保留了4缸的尊严,更在成本上,得以更好地控制。没错,在宝马320上,采用微功率的B48TU引擎,甚至比采用高功率的B38TU引擎,成本可以控制到更低。

国六的限制,B48完解三元催化保护机制
之所以选择B48引擎,我们还得从国六排放标准说起。

国六排放标准对机动车排放要求的严苛性已经不必多言,而面对国六排放标准,广大车企的应对方案也是五花八门,有在5年前就提前布局,正向研发引擎的;也有临时抱佛脚,先加上GPF应付现阶段国六A的;当然,也有从车辆整体优化思路出发,对整车和引擎都进行研发升级或者改良的。

宝马所选择的,便是整体优化+研发升级的思路。
从WLTC循环测试讲起,国六标准对于车企而言,最可怕是其实不是最终排放产物的严格限制,而是改用了WLTC循环代替NEDC循环方式进行测试。WLTC循环的工况更复杂、更瞬态,相比NEDC排放也更不可控;这还不够,WLTC循环的工况,对发动机在更高的负荷以及更大的功率下运行一样有着高要求。
对汽车来说,发动机高功率高负荷,就意味着高热量排放。但是对于三元催化而言,正常的工作温度在400-800摄氏度,即便性能优良的三元催化,最高承受温度也不过900摄氏度。问题在于,对于如今的引擎来说,一旦其高负荷运转,进入三元催化的排气温度随随便便就超过了900摄氏度,高温带来的直接副作用便是损伤三元催化。
汽车工程师们想出了用加浓混合气的方式来保护三元催化不至于在高负荷状态下歇菜。如何加浓?

答案是向气缸内喷入更多的燃油
加浓混合气的意义很明显,在不降低动力输出的情况下,首先,当更多的燃油被喷入缸内,部分燃油直接汽化带走一部分热量;同时,加浓的混合气不充分燃烧,产生的热量也随之降低;并且更多的氧化剂被消耗,三元催化内部的氧化还原反应减弱,进一步降温。

当然,加浓混合气的的意义仅仅只是为了保护三元催化而已,抛开保护三元催化的作用,加浓混合气带来的都是负面的影响。

首当其冲的就是加大喷油量,意味着油耗的提升(在高功率高油耗的基础上进一步提升油耗);其次便是不充分燃烧带来的CO、HC、NOx等有害气体排放增加;最终,又由于三元催化内部氧化还原反应的减弱,CO、HC、NOx等有害气体并不能被有效处理,导致排放污染进一步提升。

在NEDC工况下,引擎高负载的情况较少,且测试模式固定,测试中很少会出发加浓混合气保护三元催化的工况,因此车企的排放很容易就可以达标;但是国六标准配上WLTC工况,频繁、复杂且瞬态触发加浓混合气保护三元催化的工况十分普遍,排放物的控制也就空前困难。

这就是国六排放标准和用加浓混合气保护三元催化之间的一个重大矛盾。也是所有面临国六排放要求的车企的共同挑战。

“大”排量小功率,国六时代最优解
其实仔细寻找国六和WLTC工况之间的内在联系,我们还是可以找到一些解决排放的核心思路的。比如:如何减少加浓混合气保护三元催化的工况。解决的思路也十分简单——加大排量。

即便是两款同样功率的涡轮增压引擎,基础排量大的那款引擎往往有着更好的扭矩和更优秀的最大扭矩输出平台。如果说小排量引擎会因为各种原因触发混合气加浓工况的话,那么相对大排量的引擎拥有的更高的最大扭矩和更宽泛的最大扭矩输出平台则尽可能地减少了触发混合气加浓保护的工况。

如果使用排量1.5升的B38TU引擎搭载在全新的宝马320上的话,即便做到156马力的最大功率对于宝马来说根本不是什么难事,考虑到整车工况,采用1.5T引擎相对较低的扭矩,必然频繁触发混合气加浓工况。

因为全新一代3系的整备质量已经超过1600kg(全新320i和320Li的工信部申报整备质量分别为1605kg和1620kg),相比较1.5T的宝马X1 sDrive18Li 时尚型的整备质量,也“仅”1550kg。为了避免过多触发合气加浓工况导致的排放不过关,宝马用一台2.0T“微功率”引擎匹配全新宝马320的原因,也十分明朗。而奥迪A4采用的150马力2.0T引擎,自然也正是这个道理。

工业化成本均摊,宝马如何玩转B48
再来谈谈成本的问题,采用B48TU而非B38TU,4缸的成本甚至可以比三缸更低?如果从宏观层面考虑,是的。虽然宝马采用的是模块化平台打造B系列引擎,B38TU和B48TU整体上甚至都不需要单独研发就能直接制造出来,而B38TU和B48TU之间最大的成本主要便是相差的那一个缸。但是,如果在全新的宝马320上搭载B38TU引擎,首先为了通过国六排放标准,单单320这一个车型,车辆整体都需要做很多的优化,优化的项目包括但不限于车身重量、变速箱逻辑、ECU程序甚至风阻等,而每一项的研发都需要投入相当的成本。

再参考曾经3缸318惨淡的市场销量,如果投入大规模的资金和人力去研发3缸的320,最终的市场表现不尽人意的话,毫无疑问,320车型的均摊成本将会变得十分巨大。

而批量化和规模化是才是工业品摊薄成本的最好方法
在宝马全新的战略中,代号G系列的3、4系(M系列除外)应该会在中国采用全系2.0T引擎的方案(340大概率不会引入中国),全系为B48TU的2.0T引擎。同一条生产线生产,使用相同的组装工艺和设计,甚至在整车组装的生产线上,操作工序和方式都是一样的,而宝马3系4系在未来预期中,中国年销量可以达到数十万级别!发动机的成本将被均摊到十分低的水平,这是多么巧妙又多么恐怖的工业压成本方式!

最核心为B48,宝马未来的引擎战略
这一款2.0T“微功率”引擎的战略意义,远比我们想象中要大。在燃油车领域,面对越来越严苛的排放和愈发苛刻的工况测试,宝马的态度是积极应对,整体优化+研发升级——优化在基于市场的工业成本优化,研发升级在引擎技术的不断升级。

可以预见的是,在未来,随着排放标准的日趋严格,宝马的战略规划中,B38TU系列引擎大概率将只会出现在UKL平台生产的车型上(1系、2系、X1、X2);2.0T“微功率”引擎将极有可能会在宝马旗下的中、低端车型上全面铺开;而2.0T排量的B48系列引擎更是全宝马车系的中坚力量,下至1系,上至7系都会采用。

有人说,从宝马全新3系的320车型采用2.0T引擎可以看出,如今的宝马并不会去刻意地教育消费者,什么是好的;而是投其所好,你要什么我就给你什么。其实这个逻辑并不对,因为它背后是宝马对未来整个品牌发展的战略考量,而B48引擎更是未来战略的重中之重。

通过国六政策倒逼,车企们对车型的排量选择,越来越趋近于合理化。宝马,将宝押在了2.0T排量的四缸B48引擎上。相比1.5T排量三缸B38引擎更优的排放解,通过超大规模的B48市场生产压低引擎成本,宝马在燃油车领域,B48是未来十年的绝对战略核心。所以,什么1.5T的宝马7系、粉丝们无需担心,无论对于宝马还是对于消费者,这最多只是一个玩笑罢了。
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