注册

聊聊经典,探探未来,扒一扒发动机的发展和未来

信息来源:盖世汽车资讯       发布日期:2018-06-14       分享到:

如果没有“交通”,人类恐怕会停滞不前,再进一步说,如果“交通”、“交通工具”发展的很慢,那么整个人类社会的发展将受到局限和拖延。



从公元元年到十八世纪中叶,人类一直靠自己的双腿、或借助马解放双腿,虽说陆陆续续发明了马鞍、马镫、马车等工具,但这都不算真正意义上的革命,人类依然是“出行基本靠走”,直到出现了蒸汽机。

内燃机,出世!



第一次工业革命开始之前,人类的 GDP 就没怎么变过。而自从第一次工业革命起,人类的 GDP 蹭蹭蹭的往上涨。内燃机作为工业文明的起源,自我革命的同时也在被革命。150多年来,内燃机的结构并没有发生太大的变化,但是内燃机的效率、动力、排放等却一直在进步。因为从内燃机的各个零部件结构、材料以及加工工艺,到电气化控制手段,再到燃烧方式等都经历了巨大的变革。

比如:结构的变化,让内燃机“身材”越来越好;新材料的应用,使得内燃机轻量化,并将热损失降低到极限;控制手段的多样化,使得内燃机总是运行在最合理的工况;燃烧方式及燃料的优化,使得第一滴油都发挥到最佳效率……人类的聪明才智和不懈努力,让内燃机技术的发展突飞猛进。时光流逝,其中也诞生了众多经典。



从经典的大排量,到实用的四缸机

有一些事物,并不会随着时间的流逝而变得暗淡,这就是经典。经典很多,不胜枚举。我们今天单说发动机。世界上汽车工业比较发达的国家和地区,基本上都拥有几款经典发动机,在美国,则以福特、通用两大汽车巨头为代表。



比如,Ford Flathead V8发动机系列,这是福特公司自己设计、制造的第一台V8发动机,诞生于1932年,排量涵盖2.2L-5.5L,采用现在已经很少见的侧置式气门(Side Valve,即进排气门并非安装于汽缸头。该发动机最大的意义是将V8发动机的成本大幅降低,在当时的美国汽车市场,普通消费者只能买到装备4缸或6缸发动机的汽车,大马力的V8动力对于普通人来讲是一种奢求,但是Flathead V8的出现让普通消费者也能享受到V8大马力发动机的魅力,从此,美国人的V8情节也得到了释放和发展。

与Ford Flathead V8发动机匹敌的便是通用small-block发动机,最早于1953年推出,最初排量为4.3L,到1970年,排量最大已达6.6L。随着科技的发展small-block发动机逐步进行技术改进,如用燃油喷射取代化油器,其中量产时间最久的5.7L发动机,从1967年一直生产到2003年,广泛应用于各种不同类型的车辆,成为了通用汽车标准的V8发动机,几乎装备在通用旗下全部品牌的汽车和卡车上。



不仅如此,在small-block发动机基础上,通用推出的LT/LS系列发动机更是被世人所熟知,相比small-block发动机,通用LT/LS系列发动机可谓青出于蓝而胜于蓝,全铝缸体和缸盖设计让这个系列的发动机做到了体积小、重量轻、排量大,并且由于配件和技术资源在美国和澳大利亚都非常丰富,搭配方式种类繁多,大到缸盖总成、发动机总成,小到气门油封,几乎所有的东西都可以按照自己的需求进行自由搭配,所以LT/LS系列发动机的应用极为广泛。

然而属于大排量的美好时代总有结束的那一天。由于环境以及相关政策问题,曾经的八缸、六缸发动机已经逐渐被四缸发动机所取代。客观的讲,缸数更少的四缸机能取代大排量发动机的主要原因有两个,一是体积,二是成本。越来越多的人意识到,想到大空间不一定非得一味的增加车身尺寸,改善车内结构也同样可以达到目的。在技术的不断革新之下,四缸发动机能输出与八缸、六缸同样的动力表现,但能节省更多空间,自然就更有优势了。

以六缸和四缸举例,六缸机比四缸机多了两组活塞,相应地,多出了四道气环、两道油环,接触及磨擦面积增加了30%左右,而增加出来的凸轮轴、气门弹簧、气门油封也在偷偷从你的油箱里“偷油”。四缸发动机比六缸发动机不仅造型紧凑、重量轻,故障率也低很多。同时四缸发动机比六缸发动机在进气效率、升级空间方面拥有更多的优势。

三缸机时代到来

为应对气候变化,推动交通领域节能减排的发展,同时出于维护国家能源安全的需要,美国、欧盟等汽车发展强国或地区先后对汽车油耗进行管理。比如美国政府通过调节车型结构并引导车辆小型化、出台温室气体排放法规与CAFé法规等手段,引导小型车市场发展,并掀起了发动机减缸的热潮;欧盟方面,也通过征收CO2超额排放税、超低排放车辆核算优惠、提高购买大型车使用成本等手段,促使车辆与发动机的小型化进程,间接推动了三缸增压发动机的发展。

其实三缸发动机也并不是什么新鲜事物,追溯历史的话也有几十年了。早些年的很多微型车都是采用三缸机的,不过,那时的三缸多是小排量自吸,排量多在1.0L左右,现在的三缸基本都是涡轮增压机型,且排量可到1.5L。



现在回想,最近一波三缸机在市场上出现大概是2008年前后的事。当时,在熟悉了自然吸气发动机那种逐渐提升的动力响应之后,对小排量涡轮增压发动机所带来的宽泛且直接的动力输出令人耳目一新。但由于那时候技术还不太成熟,低扭不足、抖动以及噪音等问题真的很难让人真正爱起来。不过随着技术的进步,这几年,三缸发动机的优势正在逐渐增加。



新一代的三缸发动机一方面动力表现不俗,甚至有些比四缸还要好;另一方面,从燃油经济性来讲,三缸发动机更加经济实惠。再者,各大主机厂和行业技术公司通过后天的弥补,比如增加平衡轴、偏离一定的角度等设计来减低振动和噪音。还有,由于三缸机重量更轻、体积更小,有利于整车减重设计,节约制造成本。



全球赫赫有名的几个汽车大公司,宝马、大众、通用、福特等,近年来都表示会投入更多的精力研发高效率,低排放的三缸发动机。比如宝马1系,宝马2系多功能旅行车以及MINI Cooper均搭载宝马自主研发的1.5T三缸涡轮增压发动机;福特嘉年华/ST(海外)、福克斯也都搭载了福特1.0T Ecoboost三缸涡轮增压发动机;PSA集团的雪铁龙C4L、标致308S等也都是搭载三缸发动机;再就是别克全新英朗、阅朗、GL6等车型搭载了1.3T三缸涡轮增压发动机。

我们以别克的1.3T三缸发动机为例,该发动机最大马力163匹,峰值扭矩230牛·米(1800-4400rpm),实测1.3T英朗百公里加速只有8秒多。这个数据已经强于大部分的1.6L、1.8L以及1.4T发动机。



那么抖动问题如何解决呢?其中最重要的防抖设计之一就是平衡轴的应用。简单来说就是一个装有偏心重块并随曲轴同步旋转的轴,利用偏心重块所产生的反向振动力,使发动机获得良好的平衡效果,降低发动机振动。

另外这款1.3T发动机采用了双喷射系统和电控泄压阀,对于发动机的动力响应和燃油经济性提升有很大帮助。所谓双喷射,简单讲就是一个缸有两个喷油器,一个缸内直喷,另一个歧管喷射。两者在不同工况下工作,让发动机的动力性和燃油经济性发挥到最佳状态。而电控泄压阀可以保证动力响应的灵敏性。

这也让今年4月随着《狂人日志》视频拍摄团队来到北京的机会,我也刻意借了辆GL6,却不对这帮台湾友人告知这是台三缸发动机情况下。几天实验,仅让《狂人日志》的Vincent从发动机高转速下的声浪能察觉出异样,但对于运转的精致度及动力都直言,根本无从察觉与四缸的区别。



小结:

从上文可以看出,由于环境以及相关政策等原因,未来发动机的发展趋势已经很明显。四缸机目前还是主流,但从2014年开始,已经连续几届的沃德十佳发动机有三缸小排量发动机入选。因此,大排量发动机也许只会是情怀一样的存在,小排量发动机已是大势所趋。