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近年來，隨著混合動(dòng)力、插電混合動(dòng)力、純電動(dòng)以及燃料電池車概念的發(fā)酵，讓人們認(rèn)為新能源將會(huì)是未來的核心，前途光明，也因此有人因而拋棄傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)，認(rèn)為“發(fā)動(dòng)機(jī)是熟透了的技術(shù)”，在新一代汽車（新能源）的沖擊下，發(fā)動(dòng)機(jī)前途暗淡，仿佛發(fā)動(dòng)機(jī)就要進(jìn)入“冰河期”一般。

    這其實(shí)是一個(gè)嚴(yán)重的誤解，在美國的某些發(fā)動(dòng)機(jī)開發(fā)部門甚至流傳著一個(gè)完全相反的笑話，ICEAGE的確會(huì)來，但不是冰河期，而是“內(nèi)燃機(jī)時(shí)代”，ICE其實(shí)是InternalCombustionEngine的縮寫。

    傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)尚未“熟透”

    更多新型發(fā)動(dòng)機(jī)的誕生，比如大發(fā)、馬自達(dá)、通用等企業(yè)相繼開發(fā)出更小排量更新技術(shù)，燃效相比以往至少提升22%以上，即便扣除自啟停帶來的油耗優(yōu)勢，也能看出傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)其實(shí)還有很大的挖掘潛力，可以繼續(xù)茁壯成長。

    根據(jù)今年的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球汽車經(jīng)濟(jì)性在過去1999年到2012年期間，油耗提升了7.9%，當(dāng)然這其中包含了混合動(dòng)力車型，比如普銳斯、沃藍(lán)達(dá)，但其實(shí)混合動(dòng)力的真正爆發(fā)點(diǎn)是2008年，所以整量上影響并不大。

    代表發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)步的一個(gè)指標(biāo)是尾氣損失、冷卻損失，如今很多傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣溫度大概在600℃左右，但是新型追求燃效的發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)可以降低到接近500℃，并且發(fā)動(dòng)機(jī)排氣歧管、缸壁表面也幾乎不會(huì)出現(xiàn)溫度升高的情況，這也就意味著大部分能量都用于驅(qū)動(dòng)車輛了。

    在傳統(tǒng)動(dòng)力上，馬自達(dá)運(yùn)用高壓縮比在第一階段達(dá)到了與弱混相當(dāng)?shù)娜夹?，第二階段可以達(dá)到強(qiáng)混相當(dāng)?shù)娜夹?。這其中發(fā)展的核心點(diǎn)就在于單純利用發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)稀薄燃燒，最終希望內(nèi)燃機(jī)可以在2030年將70%的內(nèi)燃機(jī)汽車二氧化碳排放量相比1990年降低80%。

    關(guān)于發(fā)動(dòng)機(jī)前途暗淡的討論，我們雖然能看到中國政府在鼓勵(lì)PHEV、EV甚至FCEV的發(fā)展，并且希望這些車型能快速提高份額，但實(shí)際上這種提高其實(shí)是政府一直在主觀引導(dǎo)，而在全球市場看來，一旦2020年放開補(bǔ)貼，那么全球市場的發(fā)展絕不僅僅是消費(fèi)者希望的那樣。

    富士CHIMERA綜研關(guān)于2020年世界需求的預(yù)測中表示，新能源汽車（含HEVEVFCV）由2010年的1.4%增長到2015年的4.4%，2030年將達(dá)到8.6%，也就是說即便到了2030年，依然是傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)的天下。這主要是因?yàn)槲磥砥囀袌鲈鲩L點(diǎn)主要在發(fā)展中國家，又以中國、泰國、印度、巴西、俄羅斯、墨西哥等為甚。

    新興市場國家消費(fèi)者通常比較保守，他們特別抗拒可靠性比較差的產(chǎn)品，加上購買高等級(jí)汽車的階層有限，所以預(yù)算不足以購買新能源車型，當(dāng)他們預(yù)算充足了，這些國家也會(huì)更愿意購買后驅(qū)車型。另外，新興國家大都行駛距離更長，并不像日本這些國家，單純EV擁有100-200km的續(xù)航即可。

    當(dāng)然，HEV混合動(dòng)力其實(shí)也是搭載傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)的汽車，并不能完全歸于新能源汽車，所以發(fā)動(dòng)機(jī)依然可以在高壓縮比、燃效方面繼續(xù)發(fā)展。

    歐美狂熱追求燃效渦輪

    渦輪增壓已經(jīng)不是新生事物了，而且也經(jīng)過了一段時(shí)間的發(fā)展，現(xiàn)在它的角色正在發(fā)生轉(zhuǎn)變，大有接過內(nèi)燃機(jī)燃效繼續(xù)深挖的潛質(zhì)。

    過去渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)往往著眼于輸出功率，即在原有排量之上增加渦輪，提高動(dòng)力，而現(xiàn)在渦輪則更多轉(zhuǎn)變成減少20%-50%的排量，利用渦輪增壓徹底增高壓力，這就是燃效渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)了。

    不得不說，燃效渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)在全球范圍內(nèi)，主要由歐美推動(dòng)，日本要保守很多，幾乎沒有任何動(dòng)作，除了豐田推出了一款添加97#汽油的2.0T以及英菲尼迪利用可變壓縮比概念推出的2.0T發(fā)動(dòng)機(jī)。

    猶記得當(dāng)初福特和本田發(fā)布的1.0T發(fā)動(dòng)機(jī)，共同采購自德國FEV，通用則自己發(fā)布了1.0T和1.3T小排量渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)。可以說，目前在小排量發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域，直接對(duì)壘的其實(shí)就只有FEV和通用兩家，而后面還有大眾陸續(xù)加入，這些企業(yè)其實(shí)都在卯足力量爭奪世界汽車銷量冠軍。

    這種燃效渦輪和輸出渦輪不同，不求最大輸出功率，只求和原本發(fā)動(dòng)機(jī)保持相同程度即可，因此可以減少排量，“小型化發(fā)動(dòng)機(jī)”（Downsizing）也正是由此而來。比如，通用推出的1.0T發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率92kW最大扭矩170Nm，顯而易見是要代替目前在服役的1.5L自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)，以匹配競品的1.6L或者1.8L發(fā)動(dòng)機(jī)。

    通用推出的1.3T則更進(jìn)一步，最大功率120kW最大扭矩230Nm，完全是在匹配競品的2.0-2.4L發(fā)動(dòng)機(jī)，如此一來，兩款發(fā)動(dòng)機(jī)至少可以帶來5%-10%的燃效提升。

    畢竟減少了排量，相應(yīng)的可以縮小所有部件，降低摩擦阻力，缸徑和沖程都變小的話，活塞和氣缸摩擦的面積以及摩擦的沖程都會(huì)變小，泵氣損失也會(huì)減少，在負(fù)載較小，增壓不發(fā)揮作用的時(shí)候，燃效渦輪就相當(dāng)于一臺(tái)小排量發(fā)動(dòng)機(jī)，所以相比較自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)，節(jié)氣門會(huì)微微打開，這樣一來泵氣損失就減少了。加之，小排量在渦輪作用前和作用后，動(dòng)力懸殊并不大，所以動(dòng)力上也不會(huì)嚴(yán)峻。

    如今看來，小排量三缸渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的主要問題就是震動(dòng)和NVH了，但顯然目前也有了一些改進(jìn)方法，暫且不提。

    從全球市場看，德國博世曾經(jīng)預(yù)測，小排量渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)至少可以提高22%的燃效，現(xiàn)在已經(jīng)有很多發(fā)動(dòng)機(jī)超過了25%，未來可能達(dá)到29%，小排渦輪和HEV的差距會(huì)進(jìn)一步縮小。此外的優(yōu)勢是，小排渦輪更容易減重，通用1.0T比1.5L減輕24公斤，1.3T也比1.4T減重25公斤，減幅20%，新能源配備電池、馬達(dá)和逆變器之后，車重至少100kg以上，小排量也就更容易開發(fā)節(jié)能車。

    小排渦輪增壓未來的規(guī)律

    從此前FEV供應(yīng)的1.0T發(fā)動(dòng)機(jī)，結(jié)合通用本次推出的1.0T引擎和1.3T引擎，我們在其中可以看到未來一些小排量渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的趨勢。

    首先，目前大多數(shù)三缸小排量渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)大存在抖動(dòng)、噪音等問題，其中又以寶馬1.5T三缸機(jī)為甚。為了抑制噪音和抖動(dòng)，多數(shù)車企在發(fā)動(dòng)機(jī)懸置方面進(jìn)行了大量的功課。通用這次在1.3T發(fā)動(dòng)機(jī)上把傳統(tǒng)系統(tǒng)中安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱之間的剛性飛輪“一分為二”，通過一個(gè)彈簧減震連接，這樣可以吸收部分發(fā)動(dòng)機(jī)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。

    其次，低摩擦?xí)俏磥硭邪l(fā)動(dòng)機(jī)的研究方向，比如DLC涂層。DLC涂層比鋼材的硬度、耐磨性都要更高，相比過去的PVD涂層，硬度提升一倍，耐磨性提升八成，如此一來，小排量渦輪增壓引擎機(jī)油消耗量只要同級(jí)別的三分之一，降低了摩擦損失。這種涂層也會(huì)有越來越多發(fā)動(dòng)機(jī)采用。

    第三，越來越多的電子設(shè)備開始進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)，在緊湊的體積內(nèi)提供更加豐富和準(zhǔn)確的操作，這也是小排量發(fā)動(dòng)機(jī)跨越式發(fā)展中最至關(guān)重要的一環(huán)。比如，通用為了讓1.3T引擎的渦輪增壓器更快提供正壓，不僅使用了低慣量渦輪還采用了電子渦輪。

    最后，模塊化會(huì)是小排量發(fā)動(dòng)機(jī)的核心。從1.3T發(fā)動(dòng)機(jī)上我們可以看到通用其他發(fā)動(dòng)機(jī)比如1.0T的特點(diǎn)，因?yàn)檫@些發(fā)動(dòng)機(jī)基本都是在模塊化基礎(chǔ)下開發(fā)出來，擺脫了過去某幾款發(fā)動(dòng)機(jī)作為一個(gè)整體開發(fā)的概念，通過設(shè)計(jì)一個(gè)比較優(yōu)秀的發(fā)動(dòng)機(jī)單缸，然后將這些單缸發(fā)動(dòng)機(jī)組合得到不同排量的發(fā)動(dòng)機(jī)。

    當(dāng)然，這種研發(fā)模式導(dǎo)致集成化越來越高。其實(shí)從最早缸蓋集成技術(shù)，我們就已經(jīng)可以看到這種跡象。隨之而來的是，車企耐久性可靠性的測試強(qiáng)度會(huì)比過往增強(qiáng)許多，以避免單一問題造成更大損失，另外一點(diǎn)是，高集成會(huì)大幅減重，比如采用更加緊湊的設(shè)計(jì)、更加高級(jí)別的材料等等。

    從最終結(jié)果上看，我們不難理解，通用、福特、大眾這些國際大廠，在新能源如日中天時(shí)依然下注于小排量渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其實(shí)也恰恰是依然看好傳統(tǒng)引擎的發(fā)展前景。這其中通用還宣稱“未來沒有通用不涉及的動(dòng)力總成”，據(jù)說通用準(zhǔn)備了不止一款小排量渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)。至少在通用看來，未來小排量發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)在集成化、電氣化以及降低摩擦方面會(huì)有更多的進(jìn)步，而且從通用對(duì)于小排量發(fā)動(dòng)機(jī)的構(gòu)想上，我們已經(jīng)能看到未來發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展趨勢。
來源：雅斯頓