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往復(fù)活塞式內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)自問世至今已經(jīng)170年，在這170年中有無數(shù)的人嘗試過無數(shù)的設(shè)計(jì)，先后出現(xiàn)了50多萬件的相關(guān)專利，至今，傳統(tǒng)的四沖程和二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的基本原理依然沿用。 ?
IHI發(fā)動(dòng)機(jī)的本質(zhì)，依然是一種二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，只不過是在進(jìn)氣道結(jié)構(gòu)和進(jìn)氣方式上做了改進(jìn)，在加大進(jìn)氣窗口時(shí)間的同時(shí)大幅度簡化了進(jìn)氣結(jié)構(gòu)，在此基礎(chǔ)上，IHI發(fā)動(dòng)機(jī)繼承了活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的各種成熟結(jié)構(gòu)及其優(yōu)點(diǎn)，創(chuàng)新提出了一種同時(shí)具備很多優(yōu)勢的新型活塞發(fā)動(dòng)機(jī)。
問題1：IHI的結(jié)構(gòu)和基本原理是什么？
? ? IHI的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行原理，可參考德國的一個(gè)教學(xué)視頻。兩者的原理和結(jié)構(gòu)十分接近。另外，可參考《新型對(duì)置二沖發(fā)動(dòng)機(jī)- 對(duì)外版》，里面有詳細(xì)的結(jié)構(gòu)和原理說明。
? ? ? 問題2：IHI的本質(zhì)是一種新型對(duì)置二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，與傳統(tǒng)四沖程/二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)有什么主要區(qū)別（結(jié)構(gòu)方面的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)）？
? IHI發(fā)動(dòng)機(jī)相對(duì)現(xiàn)有四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)來說，IHI具有這些特殊性：
? 1）IHI發(fā)動(dòng)機(jī)省略了四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣排氣控制系統(tǒng)（進(jìn)排氣凸輪軸，以及相關(guān)結(jié)構(gòu)部件）；
? 2）IHI發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)曲軸拐同時(shí)連接兩支活塞，四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)則是一個(gè)曲軸拐只連接一支活塞；
? 3）IHI發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)曲軸拐旋轉(zhuǎn)一周，受到兩次活塞推力，四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)則是一個(gè)曲軸拐旋轉(zhuǎn)兩周，才受到一次活塞推力。
? IHI 發(fā)動(dòng)機(jī)相對(duì)現(xiàn)有二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)來說，IHI具有這些特殊性：
? 1）IHI發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣更加充沛；
? 2）IHI發(fā)動(dòng)機(jī)的掃氣更加徹底；
? 3）IHI發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際壓縮比動(dòng)態(tài)可調(diào)（讓功率曲線更加貼合需求）；
? 4）IHI發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)曲軸拐同時(shí)連接兩支活塞，二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)則是一個(gè)曲軸拐只連接一支活塞；
? 5）IHI發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)曲軸拐旋轉(zhuǎn)一周，受到兩次活塞推力，二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)則是一個(gè)曲軸拐旋轉(zhuǎn)一周，受到一次活塞推力。
? ? 問題3：IHI發(fā)動(dòng)機(jī)和以色列的自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)十分近似，兩者有什么區(qū)別？哪種方案更有優(yōu)勢？
? 為了詳細(xì)對(duì)比說明IHI發(fā)動(dòng)機(jī)同以色列的自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)之區(qū)別，我專門提取了兩者共有的10個(gè)結(jié)構(gòu)特征和指標(biāo)進(jìn)行了對(duì)比，IHI發(fā)動(dòng)機(jī)有9個(gè)方面明顯優(yōu)于以色列的自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，剩余一項(xiàng)雖然有所不足，但也可以通過外圍裝備進(jìn)行補(bǔ)償，最終結(jié)論是： IHI發(fā)動(dòng)機(jī)功率更強(qiáng)，更具備實(shí)用性；以色列的自由活塞發(fā)動(dòng)機(jī)不具備實(shí)用價(jià)值。具體的內(nèi)容可參考《IHI與以色列技術(shù)對(duì)比分析(202012)》的分析介紹。 ? ? ? ?
問題4：IHI 發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)定位是什么？
? IHI發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)定位是：活塞發(fā)動(dòng)機(jī)里的AK47 ——功率大，自重輕，廉價(jià)，耐用，可靠/低維護(hù)，易于量產(chǎn)制造，性能中上，可擴(kuò)展性強(qiáng)。這里說的“性能”是指除了功率之外的其他指標(biāo)，比如：每KW 輸出對(duì)應(yīng)油耗，扭矩，環(huán)保等。說明下，并非IHI發(fā)動(dòng)機(jī)做不到高性能，假如在某些特定場合，除了功率之外，需要高性能的表現(xiàn)，IHI在適當(dāng)增加成本后，其性能的最終表現(xiàn)與中高端車用發(fā)動(dòng)機(jī)是有得一拼的。IHI主要的目標(biāo)領(lǐng)域，還是在強(qiáng)調(diào)高功率，廉價(jià)，耐用的場景。
? ? ? 問題5：相對(duì)現(xiàn)有活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，IHI發(fā)動(dòng)機(jī)自身有些什么優(yōu)點(diǎn)？
? （據(jù)現(xiàn)有活塞發(fā)動(dòng)機(jī)理論分析得知）IHI發(fā)動(dòng)機(jī)可具備以下優(yōu)點(diǎn)：
? 1）較高的功重比—— 同樣的發(fā)動(dòng)機(jī)重量，IHI發(fā)動(dòng)機(jī)的功率幾乎可以達(dá)到傳統(tǒng)四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的4倍。
? 2）極簡單的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，確保了可靠性好、維護(hù)要求低。
? 3）十分耐用—— 由于結(jié)構(gòu)優(yōu)勢，發(fā)動(dòng)機(jī)壽命得以增加（工字活塞結(jié)構(gòu)確保了活塞對(duì)側(cè)壁的壓力減?。慌浜溪?dú)立潤滑系統(tǒng)，有效減緩了缸壁磨損），進(jìn)氣排氣系統(tǒng)的可靠性高，極低的故障率，確保了較長的免維護(hù)使用周期。
? 4）適應(yīng)能力強(qiáng)—— 借助簡單且可調(diào)的增壓系統(tǒng)，IHI可輕松適應(yīng)不同的海拔環(huán)境，從低海拔到高海拔條件，維持穩(wěn)定的功率輸出。同時(shí)，由于增壓裝置成本低，簡單易行，讓IHI容易實(shí)現(xiàn)高功率輸出。
? 5）無需改變機(jī)械部件，簡單電路切換就可實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)正反旋轉(zhuǎn)。
? ? 問題6：相對(duì)現(xiàn)有活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，IHI發(fā)動(dòng)機(jī)在量產(chǎn)制備方面有些什么優(yōu)勢？
? 再優(yōu)秀的設(shè)計(jì)圖，假如制造過程復(fù)雜，加工要求高，制作和組裝過于復(fù)雜，這對(duì)于產(chǎn)品的普及是很不利的，現(xiàn)在我們看看IHI發(fā)動(dòng)機(jī)的這方面表現(xiàn)。
? * 需要加工和組裝的零件數(shù)量少，高精度要求的零件就一兩個(gè)；
? * 簡單的模塊化結(jié)構(gòu)讓組裝和維護(hù)十分簡單，同時(shí)，零件制造和組裝均容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化流水線裝配；
? * 零件的通用性和互換性好；
? * 外圍簡單—— IHI發(fā)動(dòng)機(jī)的外圍輔助系統(tǒng)較傳統(tǒng)四沖發(fā)動(dòng)機(jī)簡單，這也帶來了制造成本的降低。
? * （針對(duì)多缸發(fā)動(dòng)機(jī)）曲軸制造難度降低—— IHI的獨(dú)特結(jié)構(gòu)，讓曲軸拐數(shù)量降低一半（同樣的功率輸出，曲軸可以更輕、更短）；曲軸的動(dòng)平衡，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，加工精度要求均變得相對(duì)容易；曲軸制造成本伴隨曲軸拐的數(shù)量減少，以及強(qiáng)度要求降低而下降。
? * 模塊化結(jié)構(gòu)，可低成本實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品多元化（不同的幾個(gè)標(biāo)準(zhǔn)模塊就可以方便地組合出不同參數(shù)，不同針對(duì)性的多元化產(chǎn)品）；
? * 電動(dòng)高壓燃油泵的采用—— 由于采用了新概念的高壓燃油泵技術(shù)，發(fā)動(dòng)機(jī)整體重量，燃油效率，可靠性還有提升空間。
? 從以上解答中不難得到這樣的結(jié)論：IHI發(fā)動(dòng)機(jī)功率強(qiáng)，自重小，可靠耐用，易用；同時(shí)IHI發(fā)動(dòng)機(jī)自身結(jié)構(gòu)簡單，易于廉價(jià)制造；IHI發(fā)動(dòng)機(jī)的生產(chǎn)組裝也易于低成本實(shí)現(xiàn)，大部分零件的加工精度沒有過高要求。所以，我認(rèn)為IHI發(fā)動(dòng)機(jī)完全有能力成為發(fā)動(dòng)機(jī)里的AK47。
? ? 問題7：IHI 發(fā)動(dòng)機(jī)的四倍功率輸出（甚至更高），是如何做到的？
? 功重比——代表了同樣重量的發(fā)動(dòng)機(jī)，輸出功率的大小。作為發(fā)動(dòng)機(jī)，特別是航空發(fā)動(dòng)機(jī)，這個(gè)指標(biāo)更加重要，為了保證無人機(jī)或飛機(jī)的續(xù)航和載重能力，必須采用高功重比的，穩(wěn)定可靠的發(fā)動(dòng)機(jī)。IHI是目前已知活塞發(fā)動(dòng)機(jī)中，功重比最高的發(fā)動(dòng)機(jī)。我們看看IHI是如何做到這點(diǎn)的：
? * 首先，由運(yùn)行機(jī)制保證了高功率密度。四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，曲軸旋轉(zhuǎn)2 軸，活塞對(duì)曲軸拐做功一次；IHI發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸旋轉(zhuǎn)2軸，活塞對(duì)曲軸拐做功達(dá)到四次。
? * 足夠的進(jìn)氣量，適當(dāng)?shù)膲嚎s比，這些確保了缸內(nèi)點(diǎn)火前壓力足夠高，不論在何轉(zhuǎn)速條件下，均維持在一個(gè)適當(dāng)壓力值范圍。讓發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力充沛且功率曲線足夠平坦。
? * 更加通暢的排氣通道，減小了排氣阻力。
? * 沒有進(jìn)排氣門控制機(jī)構(gòu)和凸輪軸，減少了能量消耗，進(jìn)一步提升發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率
? * 活塞對(duì)側(cè)壁的徑向摩擦和其他機(jī)械摩擦力有所緩解，摩擦力損失的功率減小。
? * 可支持重油壓燃，進(jìn)一步確保了發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率。
? * 曲軸相對(duì)曲軸箱的摩擦面積減小，接觸壓力減小，相應(yīng)的摩擦功耗減少。
? ? 問題8：從原理可以直接看出，IHI發(fā)動(dòng)機(jī)的的進(jìn)氣道偏窄，所以預(yù)期轉(zhuǎn)速似乎不高？功率能和現(xiàn)有高轉(zhuǎn)速四沖發(fā)動(dòng)機(jī)匹敵？
? 在回復(fù)這個(gè)問題之前，建議先梳理下兩組關(guān)系：轉(zhuǎn)速和功率的關(guān)系，進(jìn)氣道寬度和進(jìn)氣量的關(guān)系。在四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)中，輸出功率與轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)的曲線大致為一個(gè)單峰形狀，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到某個(gè)值，一般3000～4000范圍，輸出功率達(dá)到最高值；對(duì)于IHI發(fā)動(dòng)機(jī)，其輸出曲線應(yīng)該會(huì)平坦很多。在這么高的轉(zhuǎn)速下，四沖程或者IHI 發(fā)動(dòng)機(jī)的吸氣的窗口時(shí)間就會(huì)變得很短，吸氣不足將直接導(dǎo)致功率下降。區(qū)別來了——（后面數(shù)值為推測） IHI發(fā)動(dòng)機(jī)在1500轉(zhuǎn)時(shí)，功率已經(jīng)是350KW，且，功率曲線較平坦，IHI有必要去糾結(jié)四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速4000時(shí)，功率達(dá)到最大值，110KW輸出么？?。ù_實(shí)，如果IHI上到4000的轉(zhuǎn)速，IHI的進(jìn)氣量嚴(yán)重不足，功率不足70KW了）。在發(fā)動(dòng)機(jī)的世界里，功率才是本質(zhì)目標(biāo)，轉(zhuǎn)速只是表現(xiàn)。
? ? ? ? 問題9：IHI發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞質(zhì)量偏大，IHI發(fā)動(dòng)機(jī)的振動(dòng)抑制問題如何解決？
? 活塞作為一個(gè)高速運(yùn)動(dòng)部件，在缸體內(nèi)做高頻次的，高強(qiáng)度的往復(fù)加速運(yùn)動(dòng)，必然給發(fā)動(dòng)機(jī)帶來振動(dòng)，并且，振動(dòng)強(qiáng)度與活塞的質(zhì)量呈正比關(guān)系。IHI發(fā)動(dòng)機(jī)也遵從這一規(guī)律。利用IHI 發(fā)動(dòng)機(jī)相對(duì)體積小的特點(diǎn)，盡量設(shè)計(jì)為多缸發(fā)動(dòng)機(jī)，比如水平對(duì)置2 缸，水平4對(duì)置缸（兩個(gè)活塞對(duì)稱設(shè)置，做鏡向運(yùn)動(dòng)），利用對(duì)稱結(jié)構(gòu)來盡量消除振動(dòng)；也可設(shè)置為直列4缸結(jié)構(gòu)（1、4缸上行，2、3缸下行），采用類似四沖發(fā)動(dòng)機(jī)的方式來減小振動(dòng)，必要時(shí)，模仿四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，設(shè)置平衡軸來抑制振動(dòng)。最終，可以將活塞質(zhì)量導(dǎo)致的振動(dòng)，抑制在一個(gè)理想水平。（傳統(tǒng)四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)能夠做到，IHI 就能同樣做到）。IHI發(fā)動(dòng)機(jī)不建議設(shè)計(jì)為單缸發(fā)動(dòng)機(jī)使用，假如需要單缸，在動(dòng)平衡方面結(jié)構(gòu)投入會(huì)較多，平衡塊導(dǎo)致自重增加！
? ? 問題10：IHI發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞質(zhì)量偏大，是否帶來活塞慣性過大？
? 活塞質(zhì)量導(dǎo)致的慣性力對(duì)于四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)來說，會(huì)導(dǎo)致十分嚴(yán)重的后果，對(duì)于IHI 發(fā)動(dòng)機(jī)來說則影響不大，有可能完全不用擔(dān)心這個(gè)問題.....
? 在四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)中，活塞在吸氣階段的狀態(tài)是這樣的：活塞以30~40米/秒的速度下行，由于只是吸氣，缸內(nèi)負(fù)壓對(duì)活塞的上牽力可以忽略，活塞高速下行到止點(diǎn)附后，速度在幾十分之一秒的時(shí)間內(nèi)減慢至零，之后迅速折返并快速加速到先前速度，這一過程，活塞的速度在瞬間出現(xiàn)劇烈變化，數(shù)百個(gè)G的慣性力完全地施加在活塞銷，連桿和曲軸上，力量是十分之大的！長時(shí)間重復(fù)，勢必導(dǎo)致機(jī)械損傷，所以，四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)十分強(qiáng)調(diào)活塞輕量化，并且嚴(yán)格控制發(fā)動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速。
? 與之不同的IHI發(fā)動(dòng)機(jī)，活塞以20~30米/秒的速度下行，此時(shí)上氣缸正在進(jìn)行壓縮行程，下氣缸處于爆燃中后期，當(dāng)活塞高速下行到止點(diǎn)附近時(shí)，上氣缸內(nèi)剛好是壓縮末期，即將點(diǎn)火時(shí)刻，上缸內(nèi)的氣壓很高，有很強(qiáng)的推力阻止活塞繼續(xù)下行，“空氣彈簧”強(qiáng)力對(duì)活塞進(jìn)行制動(dòng)，活塞慣性下沖力基本被壓縮空氣給承擔(dān)掉了，最終，在活塞從高速變?yōu)榱闼俣鹊倪^程中，施加在活塞銷，連桿和曲軸上的力很??；接著，上缸內(nèi)點(diǎn)火爆炸，活塞受到爆炸力推動(dòng)，活塞從零速度加速至高速，這個(gè)過程中是活塞拉動(dòng)連桿迅速上行，活塞并非由活塞銷和連桿及曲軸的機(jī)械力推動(dòng)，所以，也沒有出現(xiàn)高機(jī)械負(fù)荷的情況（四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)中，吸氣行程結(jié)束進(jìn)入壓縮行程后，活塞快速從零加速到高速是依靠活塞連桿的上推力實(shí)現(xiàn)的，這個(gè)過程出現(xiàn)了很高的機(jī)械負(fù)荷）。所以，活塞慣性力對(duì)IHI發(fā)動(dòng)機(jī)的影響很小，應(yīng)該小于四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)受到的影響。同時(shí)，當(dāng)氣缸內(nèi)點(diǎn)火爆炸瞬間，活塞有一點(diǎn)質(zhì)量，還可以適當(dāng)緩解爆炸瞬間活塞對(duì)活塞銷，連桿的沖擊力，這一點(diǎn)對(duì)延長IHI發(fā)動(dòng)機(jī)壽命，提升可靠性來說，是有十分益的。
? ? 問題11：憑什么說IHI 發(fā)動(dòng)機(jī)的壽命及可靠性會(huì)較好？（磨損，密封問題可是活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的通?。。?/strong>
? 影響活塞發(fā)動(dòng)機(jī)壽命的因素大致是這些：機(jī)械負(fù)荷均衡性，磨損快慢，長期應(yīng)力導(dǎo)致變形，氣密性能。下面逐條剖析：
? ■ 機(jī)械負(fù)荷均衡性—— 每個(gè)零件的受力應(yīng)該是盡量的平順，均衡，盡可能減少突發(fā)性的受力，局部區(qū)域集中受力情況的發(fā)生。在問題10的解答中有說過，IHI發(fā)動(dòng)機(jī)的平順性優(yōu)于四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)。
? ■ 磨損—— 首先來個(gè)簡單數(shù)學(xué)比較：假如，用四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)在四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)中，多個(gè)地方存在磨損，活塞對(duì)缸壁磨損；軸銷磨損，軸瓦磨損，曲軸軸承磨損，進(jìn)排氣控制機(jī)構(gòu)（凸輪軸系統(tǒng)）的磨損......在IHI 發(fā)動(dòng)機(jī)里，首先，進(jìn)排氣控制機(jī)構(gòu)（凸輪軸系統(tǒng)）的磨損不存在了；曲軸軸承的磨損也幾乎可以忽略；由于有“工字活塞”結(jié)構(gòu)，消除了活塞旋轉(zhuǎn)力，活塞側(cè)壁對(duì)缸壁的磨損有所改善；由于機(jī)械負(fù)荷均衡性改善了，軸瓦的磨損也得到了改善。
? 另外，有個(gè)簡單的數(shù)學(xué)公式，也可以證明IHI 的磨損會(huì)遠(yuǎn)低于四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)。
? 假設(shè)用兩種發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛行駛，四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)行駛120公里，每支活塞大約要在缸內(nèi)經(jīng)歷40萬個(gè)單邊行程；IHI發(fā)動(dòng)機(jī)行駛120公里，每支活塞大約要在缸內(nèi)經(jīng)歷10萬個(gè)單邊行程。IHI發(fā)動(dòng)機(jī)的磨損自然要低于傳統(tǒng)四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)很多。
? ■ 結(jié)構(gòu)件變形—— 在IHI發(fā)動(dòng)機(jī)中，“工字活塞”軸桿結(jié)構(gòu)持續(xù)受到拉力，沒有壓縮力，不存在致變形焦慮；活塞連桿交替受到壓力和拉力，需要的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與四沖發(fā)動(dòng)機(jī)的一致。
? ■ 氣密性能—— 在IHI發(fā)動(dòng)機(jī)中，由于活塞側(cè)壁對(duì)缸壁的磨損有所緩解，前面關(guān)于“磨損”有分析過，活塞的氣密性能與四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)相當(dāng)，或者稍有提升?；钊S桿的壽命（有的朋友擔(dān)心軸桿在H體內(nèi)部往復(fù)運(yùn)動(dòng)，最終會(huì)導(dǎo)致活塞軸桿與H體密封不嚴(yán)），我預(yù)計(jì)的情況是，磨損會(huì)很小，活塞軸桿的壽命會(huì)較長，因?yàn)榛钊S桿兩端的活塞起到了限位作用，軸桿對(duì)于H體的徑向壓力是很小的，對(duì)應(yīng)的磨損量也會(huì)十分的小。同時(shí)，H體內(nèi)會(huì)設(shè)置潤滑油的油道，確?；钊S桿持續(xù)得到潤滑，這就讓軸桿長時(shí)間維持良好的氣密性成為可能。
? ? 問題12 ：憑什么說IHI發(fā)動(dòng)機(jī)的油耗水平會(huì)接近甚至低于現(xiàn)有成熟的中高端四沖程？
? 雖然說IHI發(fā)動(dòng)機(jī)理論上可以做到常規(guī)四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的4倍，但是，假如油耗達(dá)到了常規(guī)四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的6倍或更高，那IHI發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)用性還是大打折扣了。這里需要探討下，IHI發(fā)動(dòng)機(jī)的油耗預(yù)測會(huì)是個(gè)什么水平。我覺得還是用大家熟悉的家用轎車四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)做對(duì)比的好。
? 一臺(tái)活塞發(fā)動(dòng)機(jī)有良好的燃油效率指標(biāo)，至少需要這些要素，我們看看IHI發(fā)動(dòng)機(jī)表現(xiàn)得又如何：
? * 進(jìn)氣充沛，合適的空燃比例（IHI發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣窗口時(shí)間是很長的，這里說的不單是窗口時(shí)間在整個(gè)運(yùn)行周期里的占比，也包括絕對(duì)時(shí)間）；
? * 足夠多的進(jìn)氣量，確保點(diǎn)火前缸壓足夠高（IHI發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣壓力可調(diào)，并且有二次進(jìn)氣機(jī)制，所以缸內(nèi)壓力可以足夠高）；
? * 各種噴油和點(diǎn)火新技術(shù)加持（在四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)里能實(shí)現(xiàn)的，在IHI發(fā)動(dòng)機(jī)里也同樣能實(shí)現(xiàn)。比如，缸內(nèi)多點(diǎn)多次直噴，稀薄燃燒，預(yù)燃點(diǎn)火，汽油壓燃點(diǎn)火）；
? * 缸內(nèi)氣體溫度和滾流效果（這點(diǎn)不方便預(yù)測，但是IHI發(fā)動(dòng)機(jī)相對(duì)容易控制和改變）；
? * IHI發(fā)動(dòng)機(jī)排氣道更加流暢，氣道阻力減小；
? * 掃氣做到了徹底（純凈新鮮空氣參與燃燒）；掃氣過程沒有未燃燒燃油排出；
? * IHI發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械摩擦損耗要比一般四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)少。
? 由于以上推理，可以判斷：IHI發(fā)動(dòng)機(jī)的油耗水平可以低于傳統(tǒng)四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)。當(dāng)然，由于不同排量，不同的燃料（熱值，揮發(fā)速度，燃燒速度不同），IHI發(fā)動(dòng)機(jī)的油耗表現(xiàn)會(huì)有差異，具體還是需要實(shí)物來驗(yàn)證。
? ? 問題13：IHI發(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā)難度很大？
? 難度是相對(duì)而言的：相對(duì)傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，IHI的驗(yàn)證和產(chǎn)品研發(fā)必定簡單很多的。
? ■首先，IHI的零件組數(shù)和精密零件數(shù)量較四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)少了一個(gè)數(shù)量級(jí)。此外，IHI發(fā)動(dòng)機(jī)的部件都是模塊化結(jié)構(gòu)的，可以做到哪里不對(duì)換哪里，不會(huì)出現(xiàn)“牽一發(fā)而動(dòng)全身”的痛苦。
? ? ■此外，從基本工作機(jī)制來看，IHI發(fā)動(dòng)機(jī)依然是活塞發(fā)動(dòng)機(jī)，完全遵循已知的發(fā)動(dòng)機(jī)理論，一百多年積累下來的發(fā)動(dòng)機(jī)理論及規(guī)律能夠讓IHI發(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā)投入和時(shí)間少很多。
? ■ IHI發(fā)動(dòng)機(jī)的初期定位是小型活塞發(fā)動(dòng)機(jī)里的AK47，并不追求所有指標(biāo)達(dá)到和超越現(xiàn)在中高端四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，具體說，就是升功率，油耗，排放這些指標(biāo)一般般即可，在功重比，廉價(jià)，可靠性，壽命方面盡量靠近極致就好。至于高指標(biāo)的升功率和排放，并非說IHI注定就差，只是把這些指標(biāo)放在后面階段來提升罷了。
? 在這么樣的前提下，依托現(xiàn)在的機(jī)加工能力，IHI發(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā)應(yīng)該是比較容易的。我的預(yù)測是300W以內(nèi)，時(shí)間不超過兩年。
? ? 問題14：IHI發(fā)動(dòng)機(jī)的功率輸出曲線和傳統(tǒng)四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的有什么不同？
? 一般四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的功率曲線為一個(gè)單峰形狀，當(dāng)四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速偏離最佳工作范圍很多時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率會(huì)下降，為了維持輸出功率只能通過高油耗來彌補(bǔ).....在某些場合，比油耗更嚴(yán)重的問題是危及安全，比如直升機(jī)。不論是低端的農(nóng)機(jī)還是高端的直升機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)，都希望發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率曲線盡量平坦些，在很寬的轉(zhuǎn)速區(qū)間，發(fā)動(dòng)機(jī)都工作在最佳狀態(tài)。
? 此時(shí)，IHI 發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)勢，可能就凸顯出來了—— IHI發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣壓力/進(jìn)氣量（或者說是點(diǎn)火前的缸內(nèi)壓力）是可以自由設(shè)定的，可以做到與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速脫鉤；此外，由于采用了缸內(nèi)直噴供油技術(shù)（與車用高壓共軌一樣的配置），可以對(duì)噴油量和時(shí)機(jī)進(jìn)行精確控制。在這兩個(gè)機(jī)制的共同作用下，（理論上）可以讓IHI發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出曲線平緩很多。今后，不排除另外的調(diào)控/輔助機(jī)制被采納，進(jìn)一步強(qiáng)化IHI發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出表現(xiàn)。
? ? 問題15：IHI發(fā)動(dòng)機(jī)的積碳問題將會(huì)如何？
? 針對(duì)積碳，我嘗試著說點(diǎn)自己的看法。這個(gè)問題比較復(fù)雜，和燃油品質(zhì)，缸內(nèi)溫度，壓力，燃燒充分程度，氧氣的比例都有些關(guān)系。IHI發(fā)動(dòng)機(jī)是否容易積碳，什么工況容易積碳，這些我都回答不了。不過有一點(diǎn)，我可以確定：IHI發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)是在太簡單了，假如出現(xiàn)了積碳問題，可以簡單快速的完成清洗除碳操作（比如，拆開排氣管，向缸內(nèi)直接噴射清洗劑，就可進(jìn)行清洗積碳操作。而四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)則會(huì)麻煩很多）。
? ? 問題16：IHI發(fā)動(dòng)機(jī)“工字活塞”中間軸會(huì)不會(huì)存在過熱問題？
? 我認(rèn)為存在一定的焦慮，但是在“四種散熱機(jī)制”的加持下，出現(xiàn)過熱的可能性不高，或者說，有法子讓溫度維持在合理區(qū)間。
? 散熱機(jī)制一， 進(jìn)氣氣流輔助散熱。在IHI發(fā)動(dòng)機(jī)中，活塞中間的軸為帶孔槽結(jié)構(gòu)，進(jìn)氣氣流從這些空槽流過，每次進(jìn)氣都會(huì)借助氣流帶走一些熱量；
? 散熱機(jī)制二，通過熱傳遞帶走部分熱量。在IHI發(fā)動(dòng)機(jī)中，活塞中間的軸與H體之間為緊密滑動(dòng)配合關(guān)系，兩者之間還存在有潤滑油脂，有部分熱量可以通過接觸面，從軸傳遞到H體，從而幫助軸進(jìn)行散熱；
? 散熱機(jī)制三，油霧冷卻降溫。在IHI發(fā)動(dòng)機(jī)中，當(dāng)噴油嘴向缸內(nèi)噴注燃料時(shí)，總會(huì)有部分細(xì)小油滴會(huì)直接噴到軸的表面，這些細(xì)小油滴會(huì)瞬間汽化蒸發(fā)，這個(gè)過程會(huì)帶走數(shù)量可觀的汽化熱。
? 散熱機(jī)制四，機(jī)油輔助散熱。這是備選方案！在IHI發(fā)動(dòng)機(jī)中，可將活塞中間的軸內(nèi)部設(shè)置機(jī)油油道，并加壓實(shí)現(xiàn)循環(huán)，流動(dòng)的機(jī)油可以帶走軸上面積累的熱，將軸維持在一個(gè)合理的溫度范圍。
? ? 問題17：IHI發(fā)動(dòng)機(jī)是否有不可解決的結(jié)構(gòu)性先天不足？
? “就一個(gè)先天不足—— 進(jìn)氣道狹窄！但是可以后天補(bǔ)救”簡單理論分析可以得知：IHI 發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞中間的軸不可能過粗，面容比過大不利于提高燃燒效率；活塞中間的軸也不能過小，否則強(qiáng)度不足，有斷裂發(fā)現(xiàn)。 一個(gè)不太粗的軸，可以容納的進(jìn)氣道是不可能太大的，這就注定IHI 發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣道有點(diǎn)先天不足。不過，還好有補(bǔ)救措施，由于IHI發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣是有單獨(dú)加壓系統(tǒng)的，有專門加壓泵向IHI 發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道輸送空氣，只要適當(dāng)提高加壓泵的轉(zhuǎn)速，提升IHI發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣壓力值，還是能夠保證有足量的空氣流過進(jìn)氣通道，進(jìn)入到氣缸內(nèi)部的。
? ? 問題18：IHI發(fā)動(dòng)機(jī)需要專門配置獨(dú)立的進(jìn)氣加壓裝置，是否導(dǎo)致整體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本過高？
? 在IHI發(fā)動(dòng)機(jī)中，確實(shí)需要專門的加壓系統(tǒng)，確保進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣具有一定壓力，可以考慮兩種解決方向—— 缸體上單獨(dú)設(shè)立一個(gè)或多個(gè)獨(dú)立冷缸，用曲軸驅(qū)動(dòng)連桿，帶動(dòng)壓氣活塞做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)壓氣；另外一種就是設(shè)置渦輪增壓泵（電驅(qū)動(dòng)或者尾氣驅(qū)動(dòng)）。目前第二種方案較為常見，渦輪增壓泵也比較成熟，價(jià)位也能接受。當(dāng)然，不論哪種加壓泵都是有成本增加的，這個(gè)增加和IHI發(fā)動(dòng)機(jī)在其他方面的簡潔會(huì)導(dǎo)致綜合成本降低，最后的整臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)成本應(yīng)該被控制在較低水平。
? ? 問題19：IHI發(fā)動(dòng)機(jī)除了汽油是否能兼容多種燃料，比如，天然氣，柴油？IHI發(fā)動(dòng)機(jī)如何實(shí)現(xiàn)？
? 傳統(tǒng)四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)在汽車領(lǐng)域運(yùn)用十分普及，近幾年，缸內(nèi)直噴型發(fā)動(dòng)機(jī)十分流行，在很多主流車型都有使用。針對(duì)汽油直噴方式，IHI發(fā)動(dòng)機(jī)將采用與車用高壓共軌一樣的系統(tǒng)和噴油器；針對(duì)柴油壓燃，預(yù)計(jì)會(huì)采用更高的進(jìn)氣加壓，提高缸內(nèi)壓力和溫度；采用壓力更高的燃油泵來實(shí)現(xiàn)更高的燃油噴射壓力（這點(diǎn)目前是初步構(gòu)想，有待后續(xù)驗(yàn)證）；在天然氣作為燃料的情況下，需要更換掉原來的噴油嘴，使用天然氣專用噴嘴。
? 考慮到IHI發(fā)動(dòng)機(jī)定位于廉價(jià)耐用，在燃油泵方面專門設(shè)計(jì)了不同于博世高壓燃油泵的方案，目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)電動(dòng)高壓燃油泵，降低成本，提高輸出壓力，并實(shí)現(xiàn)壓力流量連續(xù)可調(diào)。借助該新型高壓燃油泵，來滿足不同燃料，不同工況的IHI發(fā)動(dòng)機(jī)的需求。
? ? 問題20：這種新型發(fā)動(dòng)機(jī)有可能在哪些領(lǐng)域得到運(yùn)用？更適合哪些領(lǐng)域來用？
? 考慮到設(shè)計(jì)定位和初期研發(fā)投入不會(huì)太高，我預(yù)計(jì)IHI 發(fā)動(dòng)機(jī)的初期產(chǎn)品應(yīng)該更加適合功率密度高，低速，耐用，吃粗糧的場合，比如，農(nóng)機(jī)/農(nóng)具，應(yīng)急發(fā)電機(jī)機(jī)組，小型船只等領(lǐng)域。假如第一代產(chǎn)品就達(dá)到了足夠高的功重比，那么，大載重?zé)o人機(jī)，消防無人機(jī)可以嘗試進(jìn)入，后期，IHI經(jīng)過改良后，可靠性，油耗，升功率進(jìn)一步提升的情況下，無人機(jī)，輕型直升機(jī)，輕型載人固定翼飛機(jī)都將很需要IHI發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力。
? 假如IHI已經(jīng)形成系列化成熟產(chǎn)品，將會(huì)有十分廣泛的運(yùn)用領(lǐng)域：除了農(nóng)機(jī)/農(nóng)具，應(yīng)急發(fā)電機(jī)機(jī)組，小型船只，無人機(jī)，輕型直升機(jī)，輕型載人固定翼飛機(jī)之外，特種車輛，摩托車，卡丁車，各種發(fā)電機(jī)組/應(yīng)急供電/不間斷電源，移動(dòng)式照明，抽水設(shè)備，冷鏈物流，新能源車增程器，軍用機(jī)器人動(dòng)力單元，諸多領(lǐng)域均可廣泛使用。當(dāng)然，IHI發(fā)動(dòng)機(jī)在乘用車市場展露頭角也不無可能！
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編輯：黃飛
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工商網(wǎng)監(jiān)
評(píng)論