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高效內燃機時代-2

之前提到不同的廠商有不同的應對方式,對於大部分廠商來說,繼續挖掘內燃機的潛力依然是有價值且值得做的事情,過去的一百年,大部分廠商都在嘗試著最佳化內燃機。而進入新世紀,福特則打響了戰略性意義的第一槍,就是它於2012年在歐洲推出Ecoboost系列引擎,而其中的最有代表性則是1。0T 那款。

高效內燃機時代-2

教科書般的現代三缸機

這款引擎的出現,給了汽車廠商們一個強心劑,也讓歐洲節汽車廠商看到減少碳排放的希望。隨後大眾,寶馬,沃爾沃,本田,PSA紛紛推出小排量的增壓直噴發動機,這些小排量發動機有一個關鍵的共同的技術核心叫做“downsizing”,也就是不犧牲效能的情況下,降排量,降重量。

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減輕減小不減強

在自然吸氣時代提升動力的方法非常有限,可靠靠轉速來提升功率,但是會極大的惡化發動機的經濟性,最簡單的案例就是摩托車發動機,600cc四缸摩托車發動機幾乎與一臺微型轎車相當。而日常我們用車更為相關指標的是扭矩,而扭矩在自然吸氣時代幾乎跟排氣量成為一個正相關性非常的強的指標,而隨著汽油機進氣增壓技術的成熟,讓downsizing真正有了實際應用的可能。

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輪上動力的對比

上圖是福特1。0T和1。6L在同一臺車上的動力表現,直接引用輪上扭矩,可以見到從20-160這個區間都是1。0T有著更好的表現。同樣的通用的1。5自然吸氣被1。0T替換掉,完全沒有犧牲動力效能,同時帶來更加的油耗表現,因為加了很多新技術,反而比過去的1。5L自然吸氣製造成本增加40%

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三缸機運用新技術,成本更高

Downsizing的關鍵就是渦輪增壓+缸內直噴技術,

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現代高效內燃機的三板斧

因為這兩個技術幾乎是天生一對,渦輪可以讓發動機的進氣量不再受到基礎排量的影響,因為渦輪的加入,我們可以大膽的減少發動機排量,3。5L直接用2。0T 替代,而渦輪這麼長時間的應用,良好的耐久性足以證明在消費者生命週期之內,渦輪是一個可靠的零件。而缸內直噴,可以顯著減輕缸內溫度,提高爆震發生的閾值,提高壓縮比,從而提高經濟性,同時在低轉速區間可以提供更強的扭矩,而且配合渦輪的強制進氣,可以缸內直噴可以讓掃氣工作處理的更加完美。

而第三個補充技術就是,近排氣的可變氣門正時,適當的調整氣門正時,可以讓發動機在低轉速達到更好的掃氣換氣效果,而到了高轉,配合氣門正時的變化,直接提高了進氣量,提高了發動機的最大功率。

這三個技術緊密配合,造就了downsizing策略的成功,我們很快就發現,3。0排量自然吸氣發動機就慢慢消失了,它的空缺自然而然被2。0T 4缸替代,而2。0和2。0 以下排量的自然吸氣發動機則需要一款1。0T-1。5T發動機來替代。所以一時間內湧現了大量的小排量高效內燃機總成,比如福特1。0T L3,大眾的1。4T L4, PSA的1。2T L3 ,本田的1。5T L4, 1。0T L3, 寶馬的1。5T L3,沃爾沃的1。5T L3, GM的1。3T和1。0T,等等等,這些發動機在高於1。2排量上,有三缸有四缸,但是低於1。2L之後都是三缸。

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這些發動機都是典型的downsizing發動機,它們都具備小,輕,強的特徵。體積很小,行李箱可以運走,再小的車也能塞得下。同時很輕盈,1。0T L3的發動機比1。6 L4大約要輕盈15%,而強就不必說了,1。0T發動機足以當賽車發動機來使用。

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所以從工程角度上講,這些小排量增壓發動機都是“減法學的成功”,如果從事過工程開發的一線的工程師們,肯定都懂得,減法比加法難做很多。加法是水多加面,面多加水,總有能把比例調對的時候,只是最後做出來的包子太多而已,大家吃到撐。而減法就難在,精確算好水和麵的比例,做出合適的量。

而在實現小排量高效內燃機的路上,關於三缸和四缸之爭也是眾說紛紜,那麼到底是什麼最後讓三缸發動機實現了更全面的勝利呢?

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