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不論如何,內(nèi)燃機都是一項極其偉大的發(fā)明

汽車工程師 ? 來源:lq ? 2019-01-28 15:50 ? 次閱讀
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不論如何,內(nèi)燃機都是一項極其偉大的發(fā)明,它目前依然是將化石燃料轉(zhuǎn)變?yōu)閯恿π枨笮首罡叩臋C器,即便電動機有著更為廣闊的使用場景,但這并不代表內(nèi)燃機會消亡,它依然還有很強的生命力,不再改進內(nèi)燃機技術是非常短視的形為。

近年來,關于禁售燃油車的討論甚囂塵上,雖然目前大多數(shù)禁售燃油車的時間表處在討論階段,但是我們已經(jīng)看到了,電動化已經(jīng)成為汽車發(fā)展不可阻擋的趨勢。在這樣的形勢下,我們不免產(chǎn)生疑惑:我們熟悉的內(nèi)燃機技術是否已經(jīng)走到了生命的盡頭?未來內(nèi)燃機會不會完全消失?從2018年量產(chǎn)車所采用的一些內(nèi)燃機技術看來,“傳統(tǒng)內(nèi)燃機技術依然大有可為。”

毋庸置疑,交通運輸工具的電動化程度未來會有顯著地提升,但在未來幾十年大部分還是會以混合動力的形式,即一塊小電池,加上聯(lián)合內(nèi)燃機一起工作的電機,再結(jié)合其它一些如制動能量回收之類的技術,來減少汽車的燃油消耗。同時,新型燃燒技術與更先進的后處理系統(tǒng)及控制系統(tǒng)相結(jié)合,將進一步提高內(nèi)燃機的效率,并降低內(nèi)燃機的排放。如果電動汽車所需的電能來自化石燃料,使用純電動汽車所造成的溫室氣體效應也可能會更糟糕。

日產(chǎn)2.0L VC-Turbo發(fā)動機

面對國內(nèi)日漸嚴苛的排放法規(guī),豐田THS、本田i-MMD“混的”風生水起,即便個性如馬自達也亮出了創(chuàng)馳藍天,而作為日系三杰之一、且以“技術”為名的日產(chǎn)卻毫無建樹。于是,在汽車由純發(fā)動機驅(qū)動向混合動力驅(qū)動或新能源切換之際,日產(chǎn)亮出了自己的殺手锏VC-Turbo。日產(chǎn)明白,這個發(fā)動機如果再不拿出來,就直接過時了。

VC-Turbo,是可變壓縮比渦輪增壓發(fā)動機,顧名思義,核心技術就是可變壓縮比。實際上,此前薩博、保時捷、與豐田等廠商相繼研發(fā)過可變壓縮比技術,但由于技術的低可靠性、高成本而無法量產(chǎn)等因素,又或是沒有取得技術上的實質(zhì)性突破,最終都沒有獲得真正意義上的成功。日產(chǎn)在歷經(jīng)20多年的鉆研后,終于成功推出了首款真正意義上量產(chǎn)的可變壓縮比渦輪增壓發(fā)動機——2.0L VC-Turbo發(fā)動機。

這款發(fā)動機的精髓是通過多連桿機構,不斷提高或降低活塞上止點,實現(xiàn)壓縮比的變化。日產(chǎn)表示VC-Turbo發(fā)動機可在8:1至14:1任意切換壓縮比,并且在不同的壓縮比情況下,保證動力性能和燃油經(jīng)濟性達到最優(yōu)。與相同功率的V6發(fā)動機相比,這套2.0L VC-Turbo發(fā)動機的燃油經(jīng)濟性可以提升27%,同時扭矩爆發(fā)更快。目前這款發(fā)動機已經(jīng)被應用到QX50和第七代天籟上。

阿斯頓·馬丁V12自吸

在電動車未觸及“豪華IP”的領界之前,大排量發(fā)動機依然是這一細分市場的唯一擁篤。在2018年的末尾,阿斯頓·馬丁與考斯沃斯合作,為“戰(zhàn)神”Valkyrie研發(fā)了一款6.5L V12自然吸氣發(fā)動機。除了是V12,這款發(fā)動機的最大亮點在于為民用車發(fā)動機的最大轉(zhuǎn)速和動力輸出設定了新標準。

據(jù)悉,這款發(fā)動機最大功率在難以置信的10,500轉(zhuǎn)/分時高達1013馬力,最終紅線區(qū)高達11,100轉(zhuǎn)/分,刷新了歐洲排放標準下民用車自然吸氣發(fā)動機的全新標桿。在發(fā)動機轉(zhuǎn)速為7,000rpm時峰值扭矩為740N·m,當然,最終車輛的性能數(shù)據(jù)將會因混合系統(tǒng)電機的加入而得到進一步提升。這臺卓爾不凡的發(fā)動機,打破了我們對技術認知的邊界,今后它可能在很長一段時間內(nèi)無法被超越。

另外,得益于考斯沃斯在F1賽車領域豐富的輕量化技術開發(fā)經(jīng)驗,這款發(fā)動機除了主要鑄件以外,氣缸體、氣缸蓋、油底殼和集成式氣門室罩蓋等發(fā)動機內(nèi)部的零件大都采用一體成型工藝制作而成。通過使用具有理想特性的材料,以及超精細加工工藝優(yōu)化各個零件的最小重量和最高強度,發(fā)動機的重量僅為206kg。

本田橫置10檔變速箱

發(fā)動機排量趨勢是越來越小,而與發(fā)動機配套的變速箱檔位是越來越多。在2018年8檔以上變速箱普及風暴下,最為閃亮的莫過于本田橫置10AT變速箱,相較豐田、福特與通用等品牌的縱置10AT,本田這款“緊湊”變速箱在技術開發(fā)上無疑更難,且市場也有更多可能性。在平行軸變速箱之后本田就陷入了變速箱創(chuàng)新的瓶頸,如今隨著這款橫置10AT的到來,本田頗有一種“不鳴則已,一鳴驚人”的既視感。

本田10AT的最大特點無疑是體積小,它的重量還比起平行軸6AT輕了10公斤,為什么能夠做到小而輕?主要的原因就是因為本田縮小了液力變矩器的體積,另外在變速箱的齒輪尺寸上也盡量地縮小,拿掉了最占據(jù)空間的平行軸,取而代之的是四組行星齒輪組,這成為了本田10AT體積小而輕巧的主要功臣。

本田10AT無論是加速能力、平順性、經(jīng)濟性都遠遠高于現(xiàn)在的6AT。而在100km/h以上高速巡航狀態(tài)下,發(fā)動機的轉(zhuǎn)速僅僅為1500轉(zhuǎn),如果是平路駕駛,發(fā)動機的油耗不會比怠速高多少。在面對高速急加速時,這臺10AT可以一次性降低4個檔位,從10檔到6檔;低速地板油,可以從7檔將至3檔,從而變速比實現(xiàn)的快速切換,這種非連續(xù)的降檔帶來的推背感比起雙離合絲毫不遑多讓。

福特三缸機

要說2018年被討論最多的傳統(tǒng)汽車技術,自然非三缸機莫屬。盡管三缸機被消費者吐槽還有輕微抖動,以及并不省油,但絕大多數(shù)主流汽車廠商都表現(xiàn)得異常堅決,他們知道:做三缸機雖然不討好消費者,但在政策的強力倒逼下,作為車企必須照跟。至于布局三缸機最積極的廠商,當然是福特。

2013年,福特用一臺125馬力的1.0T三缸渦輪發(fā)動機震驚世界,證明了美國人并不是只會玩大排量,也彰顯出了福特在三缸機研發(fā)上的突破與深厚積淀。隨后,這款發(fā)動機不僅連續(xù)斬獲多項國際發(fā)動機大獎,還帶起了全球車企造三缸機的風潮。2018年,全新??怂股鲜?,新車最大技術亮點除了將8AT率先應用到A級車上,就是全系搭載三缸機,徹底省去了四缸機/三缸機選擇糾結(jié)癥。

當然,全系采用三缸機,而且是非常重要的??怂管囅?,可見福特對自家三缸機技術的無比自信。為了有效改善三缸機性能、燃油經(jīng)濟性同時降低排放與抖動的抑制,福特在發(fā)動機上采用了平衡軸、雙獨立可變正時、雙噴射系統(tǒng)、曲軸中心偏置及配重優(yōu)化等20余項技術。為了進一步降低油耗水平,全新的1.5T及1.0T三缸發(fā)動機還加入了閉缸技術。

凱迪拉克2.0T閉缸發(fā)動機

與三缸機類似,發(fā)動機閉缸也并非是一個新技術,都是節(jié)能減排環(huán)境下傳統(tǒng)內(nèi)燃機升級的產(chǎn)物。2018年有多款發(fā)動機采用閉缸技術的車型,包括奔馳A級、凱迪拉克XT4與福特??怂沟戎匕踯囆?,尤其是凱迪拉克,對發(fā)動機閉缸技術有著堅定擁篤。

凱迪拉克XT4采用一臺2.0T發(fā)動機,是通用汽車第八代Ecotec發(fā)動機系列的首款產(chǎn)品,基于單缸最優(yōu)理念和通用的全新模塊化架構開發(fā)而來,最大技術亮點是發(fā)動機采用了Tripower可變氣門管理技術。Tripower可變氣門管理技術通過同時改變四個氣缸的進氣門升程與噴油量,使發(fā)動機在四缸高性能模式、四缸經(jīng)濟模式與兩缸超經(jīng)濟模式靈活切換。進入兩缸超經(jīng)濟模式后,2、3氣缸會停止做功,俗稱閉缸。

眾所周知,氣門開閉是由凸輪軸轉(zhuǎn)動控制的,原理是橢圓形狀的凸輪具有半徑不等長特性,旋轉(zhuǎn)到長半徑側(cè)會將氣門桿頂起。轉(zhuǎn)動到短半徑一側(cè)時因為需要使氣門保持關閉,它周圍都不應該與氣門桿有接觸,所以短半徑必然要小于凸輪軸心到氣門桿頂端的距離。Tripower可變氣門管理技術利用這項原理,為一個氣門桿配備多個凸輪,系統(tǒng)會根據(jù)發(fā)動機當前所處的工況自動選擇適合的凸輪來控制氣門開度,進而來控制各個氣缸的關閉。

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原文標題:聚焦| 內(nèi)燃機技術真的見頂了嗎?

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