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关键词:发动机   

发动机“大手术”前景如何?

2016-10-19    
  2.0升VC-Turbo发动机,通过对连杆结构的重新设计实现了压缩比从8:1到14:1的无级调节。在刚刚落幕的巴黎车展上,英菲尼迪凭借这款被誉为“准量产”的可变压缩比发动机赢得全球瞩目。这台4缸发动机可以时刻保持在最佳压缩比的工作状态下,从而满足更严格的排放法规。
  在新能源汽车碳配额等排放相关政策不断加码以及汽车油耗限值日趋加严的大趋势下,整车及发动机企业面临着动力产品技术再升级、再变革的巨大挑战。仅仅通过降低发动机内部摩擦、提升进排气效率等方式似乎已经不能满足未来的市场需求,可变压缩比、可变排量等对发动机结构进行较大改变的新技术将逐渐从实验室走向量产阶段。但是,汽油机效率提升空间正在缩减,升级成本不断加大,还面临着新能源汽车技术的挑战。“大手术”是否会给传统汽油机技术带来颠覆性的革命?
  ■ 可变压缩比有效提升燃烧效率
  VC-Turbo之所以能实现可变压缩比,是因为这台发动机中连接曲轴和活塞的部分采用了多根连杆,实现对活塞压缩行程的控制和改变。英菲尼迪全球总裁罗兰·克鲁格对这款发动机给予很高评价:“这台具有开创性的新型动力系统代表了发动机发展历程中的一次巨大飞跃。”
  可变压缩比并不是英菲尼迪独有。舍弗勒股份公司副首席执行官兼首席技术官彼得·古兹默在接受《中国汽车报》记者专访时说:“舍弗勒已经储备了两种可变压缩比技术,一种是压缩比连续可变(12~14:1),另一种压缩比实现三种变化(10、11、11.5:1),两者均可使发动机燃烧效率提升10%以上,特定状态下可达到14%。”
  “可变压缩比技术对发动机结构改动较大,能灵活控制压缩比,对发动机节能减排有较大提升,同时它的应用将带来一系列技术的改进和提升。”清华大学汽车工程系教授王建昕说。如同直喷增压技术的普及一样,可变压缩比带来的是进排气系统、散热系统以及缸盖缸体设计上的多处改进。
  中国汽车工程研究院国家燃气汽车工程技术研究中心副主任邹博文对记者说:“可变压缩比技术实现了对发动机运行工况的实时调整,以保证发动机在最适宜工况下运行。全球各大发动机企业及研发机构都在进行新型技术的研究,未来汽油机点火方式都有可能发生改变,汽油机压燃也不是没有可能。”
  ■ “大手术”技术产业化难度大
  企业对革命性新技术的研发从未停止,除了可变压缩比外,可变排量的概念也被诸多企业提及,这包括舍弗勒、博世等企业在研发的针对三缸、四缸汽油机的停缸技术、本田汽车近期申请专利的活塞可变行程技术以及国内发动机技术专家沈勇提出的双1.0L发动机组合技术等。此外,观致汽车今年车展还展出了一台无凸轮轴的Qamfree发动机。
  这些新理念、新技术可以大幅降低油耗,但对汽车动力系统的组成和结构都有较大的改变。诸如此类的发动机“大手术”方案仍在试验当中,基本没能产业化。
  “可变压缩比等一些对发动机改动较大的技术,短期内产业化的可能性不大。”彼得·古兹默说。舍弗勒很多工程师对可变压缩比技术都充满期待,但彼得·古兹默对这项技术持有保守的态度,因为相关配套技术的成熟度、可靠性和零部件制造成本是最大制约。
  舍弗勒贸易(上海)有限公司大中华区电驱动系统高级总监牛铭奎认为,发动机基于主流技术再升级,燃烧效率仍可继续提升,但“大手术”似的技术能否推广确实值得研究。如果发动机本体改动大,无异于打造全新发动机平台,其后续生产条件的改造投资将会很大,企业需要对项目全生命周期价值做谨慎评估。
  王建昕认为,在当今发动机技术路线趋同的形势下,整车及零部件企业应在主流技术之上继续精细化发展和提升。可变压缩比等新型发动机控制技术的出现应用,随之而来的是研发和制造成本的大幅增加,相关企业需要进行更多考量。
  ■ 电机与汽油机融合发展
  尽管未来几年,汽油发动机仍具有不可替代的地位,但不可否认,电机驱动系统的综合竞争力正在提升。这对整车及发动机企业选择发动机技术路线方面产生一定影响,也致使不少企业对传统发动机技术不断升级的热情开始降低。
  “电机及相关配套零部件的成本在下降,几年后将与发动机总成相持平甚至更低,传统发动机再先进也难当主流。”彼得·古兹默认为,当今流行的小排量涡轮增压发动机在低速运转的情况下,动力性能较差,但电驱动系统可以弥补,因此混合动力系统是当前很多整车企业的必然选择。企业应推动电机驱动与传统发动机共同发展。
  沈阳航天三菱汽车发动机制造有限公司总经理助理张卫东认为,未来几年,混合动力市场会逐渐发展起来。比如,丰田双擎已与传统汽油机成本相差无几,且节油效果明显。众多外资企业以及部分自主企业都已经开始规划混动汽车产品。电机与汽油机之间如何更好的融合,可能是整车和零部件企业应该更多思考的“大手术”。
  混动技术的应用被许多业内人士看作为传统内燃机向纯电动发展的过渡,混动技术更能适应当前消费者的使用需求和国家节能减排的相关政策。相对而言,依靠补贴提升销量的纯电动汽车要想大范围普及仍有较大困难,电池及充电设施也需要革命性的突破。

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