当运动车遭遇混合动力
2009-09-09莽超
莽 超
节能环保的诉求,孕育了油电混合动力的发展,对省油的追求几乎到了极致。而当大排量的运动型车,遭遇风头正劲的混合动力,又会怎么样呢?是妥协,还是进步?
豪华运动车最不缺回头率。它们威猛的外表,以及怎么也掩盖不住的激情,让人总想多瞅上那么几眼。当然,耳畔还少不了众人纷纷的赞美和感叹,让听者都难免有那么一点点飘飘然。但别高兴太早,这世上还有一些“客观”的人,说话老往人家腰眼儿上捅,冷不丁就甩出一句,“这车肯定费油!”您瞧这短儿给揭的,一落千丈的滋味怎么琢磨怎么不舒服啊。
还别说,在石油危机越演越烈,全球变暖程度与日俱增的年代,“油耗子”似的运动车真是有点千古罪人的意味了。在这种“困境”下,逐渐成熟的油电混合动力技术,似乎成为了这些“油耗子”们的救命稻草。它们纷纷武装起来,摇身一变,嘿,还就成为神秘的高科技产物了。把节能环保和运动车扯上关系,听上去确实有点“格格不入”的感觉,何况身价还只涨不跌,仅凭个人的能力,谁会为节能环保买单啊。
今天,就让这些高科技产物走下神坛吧。我们在使用油电混合动力技术最纯熟的雷克萨斯品牌里,选择了两款运动车——RX450h和GS450h作为主角,让它们亲身讲述混合动力对运动车的深远影响,揭露“大功率双电机驱动”和“阿特金森循环”的奥秘。为了起到更好的对比,我们还测试了它们的亲兄弟——汽油动力版本的RX350和GS460。一下子4款车登场,有好戏看了。
运动车遭遇混合动力
轿车和SUV的不同策略
雷克萨斯RX450h属于运动型多功能车(SUV),GS450h则是运动型轿车。虽然都是运动车,但骨子里却完全不一样。
先来说说GS450h吧,因为它的混合动力策略更常规一些。雷克萨斯一般不会“虚标”排量,基本从车名就能准确判断发动机大小。不过对于标着“h”的车型来说,经验主义会让你献丑的。比如GS450h,实际它装备的是一台3.5LV6发动机,至于搭载的油电混合动力系统,雷克萨斯认为至少相当于1.0L的排量(是否果真如此,后面会揭开谜题),所以如此命名。
与我们所了解的常规油电混合动力一样,GS450h在GS车型(GS300和GS460)的基础上,增加了一台动力强劲的电动机。它被布置在发动机附近,可以单独运行或与发动机一起共同驱动后轮,同时还能回收制动能量,来为车尾的直流镍氢电池组充电。据说这是世界首创的前置电机后驱系统。在行驶时,发动机的启动电机还会扮演发电机的角色,通过收集发动机工作时的多余动力,来驱动电机或为电池充电。为了用尽每一滴燃油,GS450h真是“无所不用其极”,但凡能想出来的招术,一股脑儿都用上了。
不过,要是与RX450h相比,GS450h就绝对显得小巫见大巫了,一山更比一山高啊。从后驱变为四驱,如果你认为它只是在RX350的动力布局上发展而来,那你就大错特错了。仔细研究之后,我不得不感叹RX450h是名副其实的“新”款车型,它的油电混合动力系统可以用“诡异”来形容——一台发动机、两台电动机、智能四驱。
经过一番研究,我想这么解释应该能让您清晰了解RX450h“混合动力”的巧妙之处单从汽油动力来看,它是一部前驱车,100%的发动机动力都输出到前轮,如果把RX450h看作纯电动,那么前后轴各由一台电动机驱动,显然是一款适时四驱车。
了解RX450h油电混合动力的工作过程,同样可以分开来看,只不过是从“油与电”转化为“前与后”。前轮的驱动模式与GS450h几乎相同,而后轮没有了发动机的支持,只能单“机”作战。
后电动机仅在车辆起步、加速、紧急转弯,前轮打滑或者雪地模式(SNOW Hybrid)时介入工作,让RX450h进入四轮驱动模式。它的能量也来源于与前电动机共用的直流镍氢电池组和发电机。在制动或滑行时,它还能反过来给电池组充电。值得注意的是,后电动机是直接驱动后轮的,并不通过变速器,所以它的动力输出受到限制,以免与前轮出现不协调。据说在全油门加速时,后电动机不参与工作,我们尚无法通过感受来证实这一点。
外形几无二致,但从传动布置上看,RX450h与亲兄弟RX350却具有截然不同的设计。现代的油电混合动力技术并不简单啊。
此外,RX450h和GS450h都用的是电子无级变速系统,无级变化的齿比和更高的传动效率更加迎合混合动力的诉求。而RX450h的发动机不给后轮提供动力,也是出于提升效率的考虑。在油电混合动力的工作模式上,RX450h也比GS450h有所增强。我们将在后面的油耗环节详细说明。
比汽油版更强劲加速性能不同程度提升
节省能源,一定就要在运动性能,尤其是动力上做出妥协吗?来看看我们的测试吧。
按说雷克萨斯GS450h与GS460应该是最没有悬念的,4.6L V8发动机怎么也能盖过3.5L V6与电动机的组合吧?如果你这么想当然,那你就与我犯下了同样的错误。数据显示,GS450h的0~100km/h起步加速时间仅有6.15s,而GS460完成同样测试则需要6.80s。没错,它们之间足足相差0.65s的差距,相当于2~3个身位的距离。
有了这样出乎预料的结果,再让我们回来好好研究一下它们的动力参数吧。GS460的1UR-FE发动机最大功率为240kW/6400rpm,最大扭矩高达440Nm/4000rpm,绝对算得上动力强悍的运动型轿车了。
那GS450h呢?编号为2GR-FSE的3.5L发动机能输出218kW/6400rpm的最大功率,最大扭矩也有368Nm/4800rpm。计算一下升功率和升扭矩你就会发现,GS450h发动机的效率要高出10%~20%,1910kg(比GS460重175kg)的体重又算得了什么呢?
别忘了,它还拥有一台性能同样强劲的电动机呢!147kW的最大功率以及275Nm的最大扭矩,几乎相当于大众(奥迪)的2.0TFSI发动机。油电联手之后,GS450h的系统综合功率也能达到256kW。就这样,3.5L的混合动力就没有任何悬念地完胜4.6L V8发动机。
如此来看,运动车装备混合动力绝非是种妥协,相反,它就是一支强心剂!虽然体重会有所抬头,但也会令前后的重量分配更加均衡,这何尝不是一种补偿呢?从我们的制动指数、操控指数以及最终的运动指数来看,混合动力的GS450h都是最大的赢家。
接下来轮到两款SUV出场了。雷克萨斯RX450h与RX350装备的都是3.5LV6发动机,但实质上却有较大区别。对此,我们按下不表,把悬念留在后面的油耗测试环节。有过之前妄下结论的错
误,这回还是先看看它们的动力参数吧。
RX350最大功率是204kW/6200rpm,最大扭矩为346Nm/4700rpm,跟ES350如出一辙,对于SUV来说算是非常够劲儿的了。
同样的排量,RX450h要收敛一些,相应的数字为183kW/6000rpm和317Nm/4800rpm,显然是为了油耗有所妥协。但别忘了,它还有两台最大功率、扭矩分别为123kW/335Nm和50kW/139Nm的电动机给撑腰呢!这么算来,系统综合功率也有220kW之多。
这回仍然没有悬念,但差距却没有我们想像得那么大。RX450h的0~100km/h起步加速时间为8.25s,比RX350仅快0.25s,也就是一个身位的差距。再加上体重的劣势,RX450h在最终的运动指数上获得任何优势,与RX350平起平坐。究其原因,主要是RX450h汽油发动机的特性曲线比较特别,这也是后面油耗测试中要解释的一个悬念。
但无论怎样,混合动力都会为运动车带来动力上的提升,同时并不会削弱其他方面的运动性能。
比汽油版更省油燃油消耗降低两成以上
终于到了油耗测试,对于前面留下的悬念,我们也没必要再卖关子了。
SUV最先获得“油耗子”的称号,所以这次就从RX450h和RX350说起吧。它们虽然都是3.5L,但发动机编号却分别为2GR-FXE和2GR-FE。别看就是一个“×”字母的差别,但却藏着非常多的学问1
2GR-FXE发动机使用了“Atkinson—cycle(阿特金森循环)”的技术。这项早在上上个世纪就已出现的技术,取消了我们非常熟悉的正时皮带与凸轮轴,活塞与曲轴之间从一根连杆进化为一套复杂的曲轴连杆机构。虽然变化不小,但它仍然属于四冲程发动机。
这样的好处主要有三点,第一是可以推迟关闭进气门,在压缩冲程时从进气门排出部分燃气,减少进气量,实现节油的目的,这也是现代VVT-i技术的理念,第二是不需要很大的曲轴就能实现大冲程与高压缩比,确保足够的动力,第三是进气冲程更长、压缩冲程更短,而不再是相同的活塞移动距离,所以单一循环所需的油气量更少,更省油。
而2GR-FE则与绝大多数发动机一样,延续了正时皮带、凸轮轴、连杆式的经典结构(Otto-cycle,奥托循环)。得益于科技的进步,它采用了更先进的双VVT-i技术,压缩比为10.8:1,动力指标也更为强劲。同样的发动机还常见于ES350和国产丰田汉兰达。
尽管2GR-FXE在动力上占不到便宜,也仅有单VVT-i(进气),但它却实现了12.5:1的高压缩比,以及超过柴油发动机的燃油效率。这无疑是混合动力车的最佳拍档。此外,RX450h还增加了EHR(废热回收预热发动机系统),可以让发动机在冷启动时获得排气热量,加快水温提升,起到节油环保的作用。
为了尽可能减少动力传递时的损耗,RX450h与GS450h都配备了电子控制无级变速器。得益于随时可变的传动比,发动机总能工作在最经济的转速,因此这种变速器也是混合动力车的不二之选了。
说了这么多,还是来看看真刀真枪的较量吧。以在相同的城市路况、让ECO(经济行驶)提示灯持续点亮的正常驾驶方式下,RX350的平均油耗为12.9L/100km,这已经是让我们非常满意的数字了。而RX450h则更让人欣喜,仅为8.9L/100km。相信懂车的人都不需要我太多解释了吧?要说这是一个1.8L家用轿车的成绩,谁都信,但如果这属于排量3.5L、总重超过2.3t的中型SUV,你会作何感想呢?
需要说明的是,测试时我们开启了RX450h独有的ECO驾驶模式。在这种模式下行驶,系统会降低油门响应,从而柔化加速过程,同时空调压缩机的效率也会下降,帮助急性子的人也能实现省油驾驶。
GS450h和GS460的差距更是在预料之中了。单拿3.5L和4.6L作比较,结果就显而易见,何况还有混合动力的掺和呢。为了保证充足的动力,也是体现定位上的不同,GS450h并没有使用阿特金森循环,相反,它几乎榨干了3.5L发动机的全部油水,动力直逼GS460。但就是这编号为2GR-FSE的高性能汽油机,组成油电混合动力系统之后,即便我们以相对激进的方式来驾驶,其油耗测试结果也仅为10.1L/100km。这次惊人的则是GS460,高达15.7L/100km!
混合动力到了极致,就是纯电动RX450h比GS450h多了一项功能,就是让你超前体验电动车的感觉——EV驾驶模式。只要镍氢电池组有充足电力,你就可以完全使用电动机行驶,不仅噪声低,而且零排放,所以把车子停到车库的时候也非常有用,绝对没有一丁点的汽油味。照某同行所说,还有一个好处,就是你在外面应酬到很晚,回家时开启这个模式,就不会把睡着的妻子惊醒,自然也就不必担心她给你脸色看了。
EV驾驶模式终究还是个小把戏,永远低油耗还很难,但是大排量混合动力对经济性能的明显改善毋庸置疑。
混合动力完胜?
RX450h与GS450h的不同诉求
好了,对比测试到此结束我们的结论是无论是从性能,还是从节油,混合动力对运动车都有着极其深远而积极的影响。那么,是不是混合动力就此完胜呢?
答案是否定的,实际上,我们对此还有很多很多的顾虑,比如发动机的起动机同时还是发电机,总是在不停歇地大功率发电、耗电;发动机总是频繁地启动,熄火,镍氢电池组总是在充电与放电的状态间切换……这些部件的寿命几何?是否支撑得了路况复杂的城市行驶?尽管国外已经有无数“小白鼠”为了我们做过实验,但这种猜疑依然不能完全扫清。
雷克萨斯明智地提供了6年15万公里的超长保修,算是打消了一些有钱人的顾虑,到不了6年可能就换车了。但是,价格方面的因素却无法改变。RX450h的售价高达95.40万元,而RX350则为79.20万~85.80万元,最少也差出去86万元。即便前者每100km节省高达6L的燃油,10万公里下来也只是4万元左右的结余。反观GS450h,情况要乐观许多,配置与GS460几乎相同,但却全全家了9.1万元。
RX450h与GS450h遇到的迥异状况,原因就在于对“节能环保”与“混合动力”的不同诉求。RX450h使用双大功率电机、阿特金森循环发动机,用最前沿的混合动力科技,把雷克萨斯的“节能环保”理念演绎到极致,成本自然高高在上,而GS450h则沿用最成熟的混合动力作为辅助手段,协助经过激进调校的高性能发动机,毫不动摇运动型轿车的初衷,属于低成本运作,效果也自然不如RX450h来得惊人。
实际上,我们仍然站在油电混合动力全速发展的一个过程节点之上,把混合动力应用在运动车上,谈其完胜,还为时尚早,消费者的买单才是真正的方向标。同时,国家的政策引导和补贴鼓励也急需跟上步伐。从目前的状况来看,混合动力的运动潜质绝对出色,比生物燃油发动机和各类电池技术更能迎合对性能的追求。就像F1赛车上的混合动力——KERS(动能回收装置)一样,虽然尚有争议,但也确实带来全新的性能增长点。
所以说,当运动型车遭遇混合动力是进步,而绝不是妥协。