科技新知


小改款《Nissan Kicks》即將上市/e-Power為何省油?熱效率50%!科技篇(一)  

▲小改款Kicks車頭比較帥,光是造型的改變就足以提升銷售量!更何況動力與主動安全系統的進化。

話說裕隆日產可能會在九月底發表國產化小改款Nissan Kicks,雖然說是「小改款」,但變動範圍非常大、可能比某些大改款的變化更大,改款之處包括外觀、動力、主動安全配備,比如說車頭將更換全新家族設計大V字形水箱罩,昔日的1.5升引擎也會更換成排氣量更大的1.6升動力,此外還會增添全速域自動跟車系統,這一切的努力都是為了對應台灣消費者的需求,因此上市時間稍有延誤。

事實上中國小改款Kicks早已上市,只因對岸至今依然盛行四門房車,所以市場主力車款為Nissan Sentra「軒逸」,Kicks僅當作入門車款銷售,配備、動力、主動安全等級並不符合台灣市場需求。所以台灣方面乃是等待美規與日規Kicks研發純熟後才導入國產化,不只擁有全速域主動跟車系統,還有望導入新一代e-Power油電混合動力,也就是採用「連續可變壓縮比」1.5升直列三缸引擎的e-Power Hybrid動力,引擎熱效率可達50%,比起Toyota Dynamic Force引擎或是Honda 1.5直四引擎的46%熱效率更高。

▲Nissan e-Power串聯式油電混合動力系統之引擎燃油熱效率達50%,比Honda、Toyota約46%的熱效率更為優異,關鍵科技為連續可變壓縮比引擎,然而本期難以討論到這一部份,之後會繼續分析。

因台灣仍有CAFE「車廠總碳排放量管制」門檻,所以Nissan除了Leaf純電動車之外,仍須積極導入Hybrid或是PHEV方能安然過關,所以e-Power除了市場需求之外,亦有減碳之重大意義,而引擎熱效率達50%的e-Power油電混合動力將成為一大利器。當然,小改款Kicks上市初期可能還不會販售e-Power動力(成本與產能考量),但後續絕對會有進一步的動作,不論是國產或進口。

Hybrid的威力比多數人的想像「更強大」!

那麼e-Power為何能夠這麼省油?許多人以為是串聯式Hybrid架構使然,其實這僅說對了一半。串聯式Hybrid的定義就是引擎純粹當發電機使用,扭力輸出不會直接傳遞到輪胎,其工作狀態乃是:

*引擎→發電機→馬達→輪胎

*引擎→發電機→鋰電池→馬達→輪胎

串聯式Hybrid動力大致上就是這二種工作情況,最多在馬達與輪胎之間加上「傳動軸」這個細項,難道還要加上「二個萬向接頭」這麼仔細?在此不是研究汽車傳動結構,我只是要分析Nissan e-Power而已。

▲這是ZF八速自排的結構,包含四列行星齒輪組,加上複雜的離合器機構,前方還有液壓扭力轉換器與引擎的飛輪相接,這麼複雜的機件,慣性阻力、摩擦阻力怎麼可能小?然而因舒適、便利使然,之後仍發展出九速與十速自排,但是已經不會更省油了!

▲飛輪與引擎曲軸相連結,後方承接變速箱,在換檔瞬間、扭力輸出呈現空窗期的短暫時刻,飛輪將維持引擎轉速,以免在換檔結束後產生明顯的震動,不利舒適性表現,也容易傷及引擎與變速箱。

如果是傳統燃油車款,其動力輸出路徑為:

*引擎→飛輪→變速箱→輪胎

此時多數讀者應該會很納悶~引擎動力直接傳輸至輪胎,應該是最直接而且有效率的方式,拿來當發電機、再將電能傳遞至馬達轉換成動能,豈不是「脫褲子放屁」多此一舉?更浪費能源吧!怎麼可能省油減碳?但事實上飛輪與變速箱乃是油耗的大敵,只因這樣的架構發明之初,並沒有高度都會化與塞車問題,車輛主要是以中高速行駛為主,飛輪與變速箱並不會造成太大的能量耗損。

汽車小常識:飛輪的功能在於換檔瞬間維持引擎轉速,避免換檔震動、提升舒適性、保護引擎和變速箱,少數性能車、超級跑車、賽車可以取消耗能的飛輪設計,或是改採低慣性飛輪,但無法兼顧換檔柔順等舒適特質。

但隨著都會的發展與車輛數的增加,走走停停已成開車日常,此時的飛輪與變速箱設計就成了拖垮燃油效率的頭號敵人,畢竟飛輪本來就是一個高慣性設計的大轉盤,自排變速箱內部則是充滿密密麻麻的行星齒輪組,摩擦與慣性阻力都偏高,再加上液壓扭力轉換器的能量耗損,這樣一層一層疊上去,能量耗損當然高。

▲DSG雙離合器自動手排變速箱算是目前最省油也最具性能表現的變速箱,但缺點就是昂貴與相對不耐操,較不利於營業用車與高里程數駕駛。

傳統燃油車還有一個問題,那就是引擎轉速會出現高高低低經常性的變化,再加上怠速運轉,這也是燃油效率低落的一大原因,雖然可以透過多檔位變速箱降低引擎高低轉速變化,但終究不可能讓引擎在「固定轉速狀態」持續工作。

因此最佳的都會交通工具,絕對是純電動車無誤,如果一定要使用內燃機作為動力來源,那麼優異的Hybrid設計乃是王道
,像是Toyota、Honda、Mitsubishi、Nissan的Hybrid系統,目前都已取消飛輪與變速箱結構,油耗表現明顯超越同排氣量的燃油車款,以及其它品牌的Hybrid動力。

是的,並非所有的Hybrid動力都能擺脫飛輪、變速箱的束縛,如多數歐系、韓系汽車品牌的Hybrid動力依然有這些傳統架構,油耗表現很難與上述日系品牌競爭。其它同為日系的汽車品牌像是Mazda與Subaru的Hybrid動力車款,油耗成績同樣難以和上述品牌抗衡,畢竟Toyota、Honda、Mitsubishi、Nissan的Hybrid動力充滿專利設計模仿不得!除非像Ford一樣直接與Toyota合作、花錢換取專利使用權。

▲並非所有的高壓電Hybrid動力都能省去飛輪與變速箱,Honda近幾年也是趁著對手專利權到期,才順利發展出無飛輪與變速箱的低速串聯、高速併聯的全新Hybrid動力,稱為e:HEV,圖中這款舊型的Hybrid動力依然有飛輪與CVT變速箱,油耗成績其實沒有很出色,這也是目前多數Hybrid系統的困擾。

鯨吞與蠶食

然而Nissan e-Power真的有那麼神嗎?在此打個比方,傳統燃油車搞缸內直噴、小排氣量渦輪增壓、鏡面汽缸壁、雙離合器自手排、48V輕油電...,油耗成績都是以3%、5%左右的狀態慢慢提升,無疑就是「擠牙膏」的緩慢提升幅度,而且還無法通過之後更嚴苛的廢氣排放環保法規,也難以符合CAFE車廠總碳排放量規範。

但是e-Power的燃油效率進化幅度乃是10%、20%...這等跨越式的提升!如果再加入PHEV外部插電設計,油耗成績進化幅度更是驚人,這也就是為何多數車廠都不再研發新引擎的主因,直接發展PHEV或是純電動車更快、更實際。

▲寬敞的空間與出色的質感,再加上優質配備與可靠的品質,造就Kicks優異的銷售成績,即便屆臨改款前夕,銷售量依然出色,堪稱是Nissan國產車的扛霸子。

然而在「鋰電池價格昂貴、充電依然不方便」的情況下,Hybrid與PHEV在未來5~10年之間將成為主流動力!試想:售價79.9萬元的Honda Fit e:HEV(非PHEV、僅是串聯式Hybrid而已),平均油耗竟能達到26.9km/L的優異水準,而且跑起來比Fit 1.5汽油版更快,價差也不會太大,實在是沒有理由不升級Fit e:HEV,在這種情況下,請問傳統燃油車款要怎麼追啊?除了柴油引擎之外,純汽油引擎幾乎是沒有機會!但柴油引擎的空氣污染問題又難以通過未來的環保法規,所以結論就是不要再搞純燃油車款了,趕快發展高階Hybrid、PHEV、純電動車就對了!

正因Fit e:HEV與Toyota國產Hybrid動力的啟發,油耗成績同樣出色的Nissan Kicks e-Power能不引進台灣嗎?如果價格與Corolla Cross Hybrid相近,在配備優勢下,就算油耗不會贏,許多消費者仍會買單,畢竟Kicks的質感、設計感就是出色,而且乘坐空間表現其實不輸Corolla Cross,而且回轉半徑更小、市區行駛更靈活、停車更便利、更利於女性駕駛。