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内燃机照常轰鸣

发布时间:2021-07-05 09:01:58 浏览数:


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当对新能源报以更冷静的态度之后,我们发现,似乎老式的内燃发动机还将会伴随大家很长一段时间——而这件事也许并不是那么糟糕

各大汽车制造商及驾车者长期以来一直希望在燃油效率问题上得到一个简单的解决办法。曾经有一段时间,这个愿望看起来有可能实现。彼时,大家热衷于讨论电动汽车、混合动力汽车及柴油车等技术性的进展,并做出结论:“传统汽油内燃机似乎可以肯定地说是日渐式微。”

不过,颠覆标准发动机而且可负担得起的技术尚未出现。行业预测机构LMC汽车咨询公司(LMC-Automotive)预测,到2020年,98%以上的车辆仍将使用某种形式的内燃机。LMC动力总成行业分析师麦克·奥莫托索(Mike Omotoo)称,在2020年销售的新车当中,约有72%的新车将只使用汽油(其余大部分是混合动力车、柴油车或乙醇动力车),相比今天的84%仅下降几个百分点。

鉴于在未来几年内还不会出现革命性的突破,从大众到宝马,各大汽车制造商现在正寻找利用现有技术的新方法。而又鉴于严格的燃油经济性标准即将提高——比如在美国到2025年要求达到54.5 英里/加仑(mpg),上述措施正变得格外重要。

为达到新的燃油经济性标准,各大汽车公司目前正在整合一系列现有技术,以期在已有120年历史的内燃机的基础上节约使用任何可能的点滴燃油。

问及正在大量整合进入标准发动机的各种不同技术时,美国汽车工程师协会(Society of Automotive Engineers)的安德鲁·斯马特这样说:“展望2025年时,预计不会出现‘银子弹’——即能够寄予厚望的新技术,但会出现大量‘银弹片’——即会出现大量技术性改进。”

举例而言,福特汽车公司在新推出的、已成为市场热点的EcoBoost发动机上就采用了技术性改进这个方法。福特在四年前推出了这种发动机,目前销量已超过350000辆。

它在传统汽油发动机的基础上进一步汇集了燃油缸内直喷、涡轮增压及可变气门正时等存在已久的技术。其中没有多少是新技术,但汇集在一起,这些递增式的改进与以往的传统汽油发动机相比,在燃油经济性方面实现了20%的提高。

这种发动机的尺寸顺应了潮流。在整个汽车行业里,各大汽车制造商都已把六缸发动机换成四缸发动机。豪华汽车也如此,对于豪华汽车而言,发动机小于八缸曾被视为大不敬。现在,连宝马都加入这个潮流,这家公司将于明年开始销售一款配有小型三缸发动机的汽车。

汽车制造商有几个办法可以使小型发动机实现高性能。

一个办法是燃油缸内直喷。这项技术已经存在有一段时间了,但最近才获得美国制造商的广泛采用。为了避免浪费汽油,发动机内的精密喷射器把燃油喷入气缸中的一个确切位置。这样,燃油就能够更完全燃烧,而所需的确切燃油量及应该击中的准确位置均由电脑来确定。

此外,由于燃油没有通过发动机的其他部件,而是直接喷入气缸,因此喷入气缸后燃油温度较低。温度较低意味着汽油与空气混合后产生的油气较为稠密,从而使更多的油气能够在压缩水平较高的情况下在较小的空间里得到使用。最终的结果是输出的动力更大。

另一个方法是涡轮增压。根据霍尼韦尔交通系统部门的调查显示,全球销售的新车中有约25%配有涡轮增压,而且到2017年这个比例最终可能会达到40%。这种技术本身已有近100年的历史了,但汽车制造商正越来越多地采用这项技术。

目前市场上有几款涡轮增压发动机包括:福特的EcoBoost、马自达的Skyactiv、宝马的Efficient Dynamics。

机械增压是一个成本更加昂贵,但与涡轮增压相类似的技术选择。由于过于昂贵,相对于在发动机输出功率方面实现的提高而言并不合算。因此大多数公司更愿意选择涡轮增压。

然而,一些汽车——比如大众1.4升TSI Twincharger 四缸发动机既有机械增压器,也有涡轮增压器。大众及其海外合资企业是在发动机里结合包括柴油动力在内的诸多节能技术的早期倡导者,以此来满足节能意识格外强烈的欧洲客户的需求。

其他越来越常见的做法包括(但不限于):在任何有移动部件的地方减少摩擦。

十年前还非常罕见的可变气门正时技术现在几乎是普遍存在。本田在推出VTEC系统时首创了这项技术,VTEC系统甚至形成了自己的技术基因。而宝马在这方面也取得了很大的进展,推出了Valvetronic系统。在配有Valvetronic系统的汽车里,一台电脑智能地精确校准进气孔与排气阀的开关时间,以此与车辆的速度和负载相匹配。

思迈汽车咨询公司全球汽车动力总成系统与部件预测部门负责人埃里克·费德瓦表示,预计未来可变气门正时系统所带来的巨大收益会变得越来越精确。而且,预计还将会出现更多的混合动力电动发动机,支持传统内燃机。同时,汽车变速器将获得更多速度设置,以便发动机在最高效的情况下运作。

费德瓦说,10年后,发动机尺寸必须会大幅缩小,而同时输出功率很可能与目前相同,甚至更大。过去,发动机技术改进的收益一直集中在输出功率方面。他在提到如今的汽车时说:“基本上等于是让消费者驾驶赛车发动机。”未来,发动机技术改进的重点将集中在提高燃油经济性方面。

所有这些创新所造成的影响是巨大的。根据密歇根大学交通研究所进行的分析显示,自2007年以来,轻型车辆的燃油经济性已提高了18%,达到23.8英里/加仑。燃油经济性的改善部分归功于发动机更加智能化,以及在汽车节能方面的一系列其他增量型改善。这个增长的实质幅度并不巨大,但与1923年至2007年期间所有汽车的燃油经济性仅提高区区23%相比,这可谓是一个巨大的飞跃。

当然,世界各国在打破依赖汽油的习惯方面还有很长的一段路要走,而内燃机并不会改变这一点。《国际汽车工程》杂志高级编辑林赛·布鲁克称,汽车制造商在研制仍能给汽车提供强大动力的小型发动机方面面临一个物理极限,而我们在大中型汽车方面已经达到这种极限,在其他类型汽车方面也非常接近这个极限了。在此之后,要想减少燃料消耗,需要建造更多面向电动汽车的公共充电站,开发性能更加优良的电池,甚至或许要对内燃机产生一个新的看法。

但现在,似乎老式的内燃发动机还将会伴随我们很长一段时间——而这件事也许并不是那么糟糕。

18% & 23%

1.自2007年以来,轻型车辆的燃油经济性已提高了18%,达到23.8英里/加仑。燃油经济性的改善部分归功于发动机更加智能化,以及在汽车节能方面的一系列其他增量型改善。

2.这个增长的实质幅度并不巨大,但与1923年至2007年期间所有汽车的燃油经济性仅提高区区23%相比,这可谓是一个巨大的飞跃。

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