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內(nèi)燃機(jī)技術(shù)真的見頂了嗎？

2019-01-28 11:00:50·  來源：汽車公社  作者：asiania  
　
不論如何，內(nèi)燃機(jī)都是一項(xiàng)極其偉大的發(fā)明，它目前依然是將化石燃料轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)力需求效率最高的機(jī)器，即便電動(dòng)機(jī)有著更為廣闊的使用場景，但這并不代表內(nèi)燃機(jī)會消亡
不論如何，內(nèi)燃機(jī)都是一項(xiàng)極其偉大的發(fā)明，它目前依然是將化石燃料轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)力需求效率最高的機(jī)器，即便電動(dòng)機(jī)有著更為廣闊的使用場景，但這并不代表內(nèi)燃機(jī)會消亡，它依然還有很強(qiáng)的生命力，不再改進(jìn)內(nèi)燃機(jī)技術(shù)是非常短視的形為。
 
近年來，關(guān)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(shí)間表處在討論階段，但是我們已經(jīng)看到了，電動(dòng)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(jī)技術(shù)是否已經(jīng)走到了生命的盡頭？未來內(nèi)燃機(jī)會不會完全消失？從2018年量產(chǎn)車所采用的一些內(nèi)燃機(jī)技術(shù)看來，“傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)技術(shù)依然大有可為。”
毋庸置疑，交通運(yùn)輸工具的電動(dòng)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(dòng)力的形式，即一塊小電池，加上聯(lián)合內(nèi)燃機(jī)一起工作的電機(jī)，再結(jié)合其它一些如制動(dòng)能量回收之類的技術(shù)，來減少汽車的燃油消耗。同時(shí)，新型燃燒技術(shù)與更先進(jìn)的后處理系統(tǒng)及控制系統(tǒng)相結(jié)合，將進(jìn)一步提高內(nèi)燃機(jī)的效率，并降低內(nèi)燃機(jī)的排放。如果電動(dòng)汽車所需的電能來自化石燃料，使用純電動(dòng)汽車所造成的溫室氣體效應(yīng)也可能會更糟糕。
 
日產(chǎn)2.0L VC-Turbo發(fā)動(dòng)機(jī)
 
面對國內(nèi)日漸嚴(yán)苛的排放法規(guī)，豐田THS、本田i-MMD“混的”風(fēng)生水起，即便個(gè)性如馬自達(dá)也亮出了創(chuàng)馳藍(lán)天，而作為日系三杰之一、且以“技術(shù)”為名的日產(chǎn)卻毫無建樹。于是，在汽車由純發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)向混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)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(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)如果再不拿出來，就直接過時(shí)了。
VC-Turbo，是可變壓縮比渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)，顧名思義，核心技術(shù)就是可變壓縮比。實(shí)際上，此前薩博、保時(shí)捷、與豐田等廠商相繼研發(fā)過可變壓縮比技術(shù)，但由于技術(shù)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(shù)上的實(shí)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(dòng)機(jī)——2.0L VC-Turbo發(fā)動(dòng)機(jī)。
 
這款發(fā)動(dòng)機(jī)的精髓是通過多連桿機(jī)構(gòu)，不斷提高或降低活塞上止點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)壓縮比的變化。日產(chǎn)表示VC-Turbo發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)力性能和燃油經(jīng)濟(jì)性達(dá)到最優(yōu)。與相同功率的V6發(fā)動(dòng)機(jī)相比，這套2.0L VC-Turbo發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性可以提升27%，同時(shí)扭矩爆發(fā)更快。目前這款發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)被應(yīng)用到QX50和第七代天籟上。
 
阿斯頓·馬丁V12自吸
 
在電動(dòng)車未觸及“豪華IP”的領(lǐng)界之前，大排量發(fā)動(dòng)機(jī)依然是這一細(xì)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(dòng)機(jī)。除了是V12，這款發(fā)動(dòng)機(jī)的最大亮點(diǎn)在于為民用車發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)速和動(dòng)力輸出設(shè)定了新標(biāo)準(zhǔn)。
據(jù)悉，這款發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率在難以置信的10,500轉(zhuǎn)/分時(shí)高達(dá)1013馬力，最終紅線區(qū)高達(dá)11,100轉(zhuǎn)/分，刷新了歐洲排放標(biāo)準(zhǔn)下民用車自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)的全新標(biāo)桿。在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為7,000rpm時(shí)峰值扭矩為740N·m，當(dāng)然，最終車輛的性能數(shù)據(jù)將會因混合系統(tǒng)電機(jī)的加入而得到進(jìn)一步提升。這臺卓爾不凡的發(fā)動(dòng)機(jī)，打破了我們對技術(shù)認(rèn)知的邊界，今后它可能在很長一段時(shí)間內(nèi)無法被超越。
 
另外，得益于考斯沃斯在F1賽車領(lǐng)域豐富的輕量化技術(shù)開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，這款發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)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(xì)加工工藝優(yōu)化各個(gè)零件的最小重量和最高強(qiáng)度，發(fā)動(dòng)機(jī)的重量僅為206kg。
 
本田橫置10檔變速箱
 
發(fā)動(dòng)機(jī)排量趨勢是越來越小，而與發(fā)動(dòng)機(jī)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(fēng)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(shù)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(diǎn)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?yàn)楸咎锟s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(jì)性都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于現(xiàn)在的6AT。而在100km/h以上高速巡航狀態(tài)下，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速僅僅為1500轉(zhuǎn)，如果是平路駕駛，發(fā)動(dòng)機(jī)的油耗不會比怠速高多少。在面對高速急加速時(shí)，這臺10AT可以一次性降低4個(gè)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(shí)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(jī)
 
要說2018年被討論最多的傳統(tǒng)汽車技術(shù)，自然非三缸機(jī)莫屬。盡管三缸機(jī)被消費(fèi)者吐槽還有輕微抖動(dòng)，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(jiān)決，他們知道：做三缸機(jī)雖然不討好消費(fèi)者，但在政策的強(qiáng)力倒逼下，作為車企必須照跟。至于布局三缸機(jī)最積極的廠商，當(dāng)然是福特。
2013年，福特用一臺125馬力的1.0T三缸渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)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(jī)研發(fā)上的突破與深厚積淀。隨后，這款發(fā)動(dòng)機(jī)不僅連續(xù)斬獲多項(xiàng)國際發(fā)動(dòng)機(jī)大獎(jiǎng)，還帶起了全球車企造三缸機(jī)的風(fēng)潮。2018年，全新福克斯上市，新車最大技術(shù)亮點(diǎn)除了將8AT率先應(yīng)用到A級車上，就是全系搭載三缸機(jī)，徹底省去了四缸機(jī)/三缸機(jī)選擇糾結(jié)癥。
 
當(dāng)然，全系采用三缸機(jī)，而且是非常重要的福克斯車系，可見福特對自家三缸機(jī)技術(shù)的無比自信。為了有效改善三缸機(jī)性能、燃油經(jīng)濟(jì)性同時(shí)降低排放與抖動(dòng)的抑制，福特在發(fā)動(dòng)機(jī)上采用了平衡軸、雙獨(dú)立可變正時(shí)、雙噴射系統(tǒng)、曲軸中心偏置及配重優(yōu)化等20余項(xiàng)技術(shù)。為了進(jìn)一步降低油耗水平，全新的1.5T及1.0T三缸發(fā)動(dòng)機(jī)還加入了閉缸技術(shù)。
 
凱迪拉克2.0T閉缸發(fā)動(dòng)機(jī)
 
與三缸機(jī)類似，發(fā)動(dòng)機(jī)閉缸也并非是一個(gè)新技術(shù)，都是節(jié)能減排環(huán)境下傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)升級的產(chǎn)物。2018年有多款發(fā)動(dòng)機(jī)采用閉缸技術(shù)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(dòng)機(jī)閉缸技術(shù)有著堅(jiān)定擁篤。
凱迪拉克XT4采用一臺2.0T發(fā)動(dòng)機(jī)，是通用汽車第八代Ecotec發(fā)動(dòng)機(jī)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(gòu)開發(fā)而來，最大技術(shù)亮點(diǎn)是發(fā)動(dòng)機(jī)采用了Tripower可變氣門管理技術(shù)。Tripower可變氣門管理技術(shù)通過同時(shí)改變四個(gè)氣缸的進(jìn)氣門升程與噴油量，使發(fā)動(dòng)機(jī)在四缸高性能模式、四缸經(jīng)濟(jì)模式與兩缸超經(jīng)濟(jì)模式靈活切換。進(jìn)入兩缸超經(jīng)濟(jì)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(dòng)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(dòng)到短半徑一側(cè)時(shí)因?yàn)樾枰箽忾T保持關(guān)閉，它周圍都不應(yīng)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(shù)利用這項(xiàng)原理，為一個(gè)氣門桿配備多個(gè)凸輪，系統(tǒng)會根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)前所處的工況自動(dòng)選擇適合的凸輪來控制氣門開度，進(jìn)而來控制各個(gè)氣缸的關(guān)閉。 
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