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就为了省油,汽车工程师们竟使出了各种“奇怪”手段!

作者:汽车之家 来源:汽车之家 公众号
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06-27

我们都知道,汽车是一个非常复杂的工业产品,而发动机又是汽车上最复杂的零部件之一。一台卓越的发动机不仅要有着出色的动力输出,还要兼顾良好的燃油经济性。

如今,汽车工程师们为了能更好的应对越来越严苛的排放法案,也是费尽心思,其中最直接的办法就是减小排量,使用小排量涡轮增压发动机,但这种简单粗暴的方式也有着低扭表现差,并存在涡轮迟滞等问题,最重要的是有些小排量涡轮增压发动机,其实际油耗表现与一些排量更大的自然吸气发动机相比也并不占优。

而说到省油,电动车可以说是最省油了,毕竟它只需充电,不用烧油,而且充电的费用也要比加油便宜至少二分之一,但充电慢、充电难也是电动车车主们在用车是会经常遇到的难题。而对于一些混动车型来说,虽说它们目前有着非常出色的燃油经济性,可双动力系统的它们在后期维修保养上也会比普通车型更贵一些。

难道传统的燃油发动机真的已经到了“穷途末路”阶段了?

汽车工程师们当然不会就这么屈服。在研发新发动机的道路上,它们一直不曾停歇,也一度改变人们对传统燃油发动机的看法。今天就来简单的跟大家分享几款近期热度比较高的动力系统。

先说说我们目前能买得到的一款车,那就是刚刚上市不久的英菲尼迪QX50,它搭载了一台2.0L四缸VC-Turbo可变压缩比涡轮增压发动机,这台饱含日产黑科技的发动机与普通发动机有着很明显的区别,因为它通过增加一套偏心轮与曲柄连杆机构来改变活塞往复运动时的上下止点位置,从而改变发动机的压缩比,而这也是普通发动机所没有的装置。

这台发动机的压缩比可以在14:1到8:1之间无级调节,当你需要发动机的动力响应更加迅速、且能能提供更为持续有力的动力输出时,伺服电机通过连杆将偏心轴向上提,反向的活塞连杆则会下降,活塞的上止点也会跟着下降,进而达到低压缩比的目的。反之,当你匀速巡航时,发动机可以处在一个高压缩比状态,以达到提升发动机的燃油经济性的目的。

没太理解意思?看看下面的视频估计您就会明白了。


除此之外,英菲尼迪QX50上的这台发动机还有着阿特金森循环+奥托循环的双循环技术、缸内直喷+歧管喷射的双喷射技术,以及气缸壁内等离子喷涂技术、缸盖集成排气歧管、低惯量涡轮和可变排量机油泵等众多技术。也正是因为有这些高科技加持,这台VC-Turbo发动机能有着出色的动力与燃油经济性。

如果您觉得多个连杆来控制活塞上下止点位置这件事已经很不可思议,其实汽车工程师们还有着更为疯狂的想法,那就是来自马自达的压燃式汽油发动机。

我们都知道压燃一直是柴油发动机所采用的点火方式,而马自达这台出自创驰蓝天第二代技术的2.0L汽油发动机,既有机械增压器,又有火花塞,但工程师们依然说它是一台靠压燃的自然吸气发动机。对于HCCI(Homogeneous Charge Compression Ignition:汽油发动机均质充气压燃技术)这项技术来说,马自达并不是第一个想到的,但它却是第一个准备将其量产的车企。

少喷油可以说是从源头上降低了油耗,不过汽油发动机的“黄金”空燃比为14.7:1,如果用远超过这个比值的质量的空气和燃料混合被称为稀薄燃烧,燃烧效率也会更高,但由于汽油的特性,过于稀薄的混合气点燃效果也会大打折扣。所以马自达的工程师想到了有多点火核的压燃方式。

既然采用压燃,为什么还用火花塞?首先,因为发动机需要在特定工况下才会采用压燃,而像启动、急加速等状态时,火花塞还是需要完成其常规性的点火任务。同时,火花塞在这里还是个控制器,即SPCCI(火花控制压燃点火),在发动机压缩冲程,火花塞会先点燃气缸顶部的局部混合气,形成空气活塞,以挤压其他为点燃的混合气,随着活塞进一步的向上推动,活塞内的压力越来越大,剩余的混合气便会以压燃的方式进行燃烧。

至于带有离合器的机械增压器,在无需介入时可断开,以普通自然吸气方式工作,以减少动力损耗。

总的来看,稀薄燃烧可以提高发动机的燃烧效率,但为达到更极致的均值燃烧,压燃也不失一个办法,有着点火与控制气缸压力双重身份的火花塞是这台高压缩比压燃发动机的核心技术之一。机械增压器、高压缩比发动机以及1000Bar喷射压力的供油系统(一般直喷发动机的喷油压力仅为200Bar左右)同样为压燃提供了充足条件。如果马自达能把这台发动机引进国内,再加之其动人的“颜值”,相信又会俘获不少年轻消费者。

如果说您觉得这两款发动机的改动有些大,那么采用奔驰的这台3.0T+48V微混动力系统也可以说是非常先进了。这套动力总成你可以在奔驰的S级和CLS上见到,未来还会在全新的奔驰C级上配备2.0T+48V微混动力系统。

这台采用直列六缸布局的3.0T发动机,奔驰并未给它配备皮带,原本用皮带传动的附件如今全部使用电动部件代替,如电子水泵和电动空调压缩机。同时它还配备了电子增压器,来消除涡轮迟滞问题。在发动机与变速箱中间,它还布置了一个22马力的同轴电机,这台电机不仅可以实现发动机启动和动能回收,在需要急加速的工况下,还能充当一台对外输出动力的电动机,以提供更大的扭矩输出。

而这一切都得益于48V电气系统的支持,不要简单的认为这这是提高了“电瓶”电压而已,实际上要做的工作有很多,首先安全方面,因为48V电源电压更高,所以在整个电器系统的短路与绝缘保护等各个方面都有重新考虑重新设计;其次,如今绝大多数车型上的用电器还处在匹配12V车用电源系统阶段,电压提升后,这些用电器的供应商们也都要做出相应的改变。

不过,不得不说48V微混系统从经济性角度看,还是有着非常大优势的,综合工况7.8L/100km的油耗对于一辆使用3.0升涡轮增压发动机的奔驰CLS而言,绝对能和丰田的一些混动车型一较高下。同时在后期维护上,48V微混系统也要比如今市面上的一些混动车型更划算。


在汽车工程师的眼中,每一滴汽油都要压榨出最多的能量,无论是使用小排量涡轮增压、缸内直喷技术,还是在压缩比、燃烧方式以及轻混的方式上动脑筋,中心思想都是希望燃油发动机能有更大的功效。

倘若有一天,工程师们研发出了一台非常高效的燃油发动机,当普通燃油车的用车成本比电动车的用车成本还低时,你会选择谁?

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汽车 工程师 
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