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四缸发动机,世界还需要你吗?

  • 来源:互联网
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  • 2016-04-11
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号称“发动机先生”的人见光夫一语惊人:“配备小型化(Downsizing)发动机的汽车,其实际燃效往往会变差”。

但他同时也给出了信服的解释“加大发动机排量可以轻松吸入更多的空气,实现有助于改善燃效的超稀薄燃烧。虽然发动机形体变大,制造材料费用会增加,但与小型化不同的是不需要增压器,整体成本上比小型化更具优势”。

笔者更愿意汽车朝着人见光夫的理论前进,可惜这种理论丝毫没有影响到欧洲和已经逐渐沦为欧洲的美国汽车商们,甚至连日本大本营都未能幸免。在日经BP社最近出版的《发动机技术大全》中,日本媒体提出了一个更加耸人听闻的观点——“世界不再需要四缸”。当然,全球车企在减少发动机缸数上进行着令人发指的研究,少气缸的车型已然走进我们生活,然而各家减少发动机气缸的做法却不尽相同,于是逐渐演变成了两个派别。

一招鲜,吃遍天

这一派以沃尔沃和PSA为代表。他们的做法是只研发一款发动机,调校出不同动力输出功率,达到适用不同定位车型的目的,其中又以沃尔沃为甚。

PSA的核心是与宝马合作开发的1.6THP发动机。这款发动机根据需要可以提供115千瓦、128千瓦、147千瓦三个版本,在此之外,他们还针对中国开发了一款120千瓦的版本。于是我们见到PSA在中国投放的车型中,小到308S大到508,从雪铁龙到标致再到DS都搭载了这么一款发动机。其中DS5就搭载了120千瓦和147千瓦两个版本的1.6THP,120千瓦作为低端版本,147千瓦作为高端车型。至于1.6升以下排量的小型车,PSA打算采用一款1.2T三缸发动机代替。这就是我们现在在308S上看到的,未来标致301也将搭载的三缸发动机。

当然,PSA有它的局限性,它没有大型、豪华车型,因此把发动机局限在四缸的这种方法,我们接受起来还没有多少困难。这也是我们会说沃尔沃在这一派更具代表性的原因。

近期上市的XC90搭载了一款高功率的四缸发动机,最大功率235千瓦,最大扭矩400牛米。将这么一款四缸发动机搭载在中大型豪华SUV上,实属罕见,要知道宝马X5和奔驰M级还依然把3.0T作为起点呢。

万万没想到的是,欧洲豪华品牌对于小排量装上大车型的热情比我们想象的还要高。在刚刚结束的成都车展媒体日上,宝马X5和X6也引入了其当家花旦——四缸增压N20发动机,并命名为xDrive28i,售价75.58万。不过,相对来说宝马此番推出的2.0T有着打击平行进口车的嫌疑,同时在技术层面也没有太多新鲜感。

沃尔沃是今年2月26日宣布将Drive-E发动机族群引入中国的。Drive-E策略下,沃尔沃势必会大范围普及四缸发动机。这些四缸发动机在沃尔沃手里经过了长时间的设计研发,官方宣称油耗可以提升12%-35%,同时动力没有下降。

只是,我们仔细查看沃尔沃Drive-E系列发动机,似乎也找不出特别亮眼的技术。那些技术都是大家已经耳熟能详的,近乎许多厂商都在用,但沃尔沃全新2.0T发动机依然比很多2.0T发动机抢眼。原来,沃尔沃Drive-E的开发原则与马自达Skyactiv(创驰蓝天技术)类似,他们都是通过一系列的优化并集成,达到最终提高输出功率和经济性的目的。因此,Drive-E发动机不亮眼的技术背后更多的是是轻量化、低摩擦、小型化、模块化的设计理念。

这是不是意味着,新技术开发的脚步慢了下来,不断优化开始成为主旋律?

实际上,Drive-E发动机族群一共有三套不同的设计方向。

第一套是我们在沃尔沃XC60和新款S60L上见到的单涡轮增压。这台发动机有着多种功率调教,同时可以匹配爱信8AT和6AT,倾向于平顺性和燃油经济性的表现。其中代号为B4204T11的高功率单增压版本,实现了媲美宝马N20B20的动力表现。

第二套是沃尔沃XC90 T6车型上的,代号为B4204T27的双涡轮增压,采用了机械增压+涡轮增压的两套结构,在低转速区域表现甚至优于许多3.0T发动机。然而,这套发动机舱内的构造明显比单增压复杂了许多,从而在故障率上有很大风险。难道,可靠性被誉为欧洲日产的沃尔沃,未来可靠性要下滑了?

更为复杂的,还有暂未上市的XC90 T8车型。Drive-E发动机在设计之初就充分考虑了电气化布局,使得T8车型顺理成章地在常规燃油动力之外多拥有一台电动机。因此,XC90 T8的发动机动力作用于前轮,电动机动力用于驱动后轮,其燃油经济性和动力性能都值得期待。

开发这样一款四缸发动机族群,沃尔沃显然是有利的,否则他也不会押上性命。至于消费者能否接受,恐怕还需要时间考验。靠着沃尔沃在北欧的号召力,沃尔沃或许还真有这种底气。沃尔沃拥有了这款通用四缸发动机之后,他可以将SPA模块化贯彻到底,发动机尺寸不再变化,车型的各项参数也就不用用变化,设计通用化更强,增加了模块化的适用范围。

可只有一款四缸发动机是不够的。PSA低端车型配备了一款1.2T三缸发动机,未来的沃尔沃40低端车系或者吉利也可能会用到三缸发动机,这样一来沃尔沃和PSA还要重新投入研发,有没有一种更彻底的解决方案呢?

无招胜有招

我们知道汽车变小后,发动机排量也可以减少,可问题是应该优先减少气缸数量还是优先压缩排量体积呢?主机厂也一直存在这么一种争论。对于这种问题,车企需要考虑热效率、尺寸、震动等多个方面。对于热效率,他们试图寻找发现每个气缸的最优值。

热效率,着重考虑气缸表面积除以容积的比值。表面积和容积比值最小,燃效率会越高。如果气缸排量过小,那么燃烧室内气缸表面积与容积的比值会变大,导致表面冷却损失增加,相反,如果排量过大,火焰传播距离会延长,燃烧时间就会增加,从而导致热效率下降。倘若时间过长、活塞过于下降,热能还会无法做工。

所以,一定存在这么一个最优值。日产汽车在2010年做了一次这种测试,实验结果表明单个气缸从300毫升上升至400毫升,热效率可以提升2.0%,当提升至500毫升时,热效率最高。因此,日产认为两缸发动机最优排量值应该是0.8升-1.2升,三缸发动机应该是1.2升-1.8升。

三缸发动机对于宝马已经不是新闻了,只是善于思考的宝马在考虑另外一个问题,我能不能只设计一个气缸,这样以后我需要四缸发动机的时候,直接拼一个四缸,需要三缸,直接拼一个三缸出来。这样岂不是更彻底?

宝马工程师也进行了日产那样类似的研究,最终他们决定将发动机单气缸排量值限制在500毫升,这意味着未来宝马发动机要么是1.5升,要么是2.0升,2.5升这种0.5升的倍数了吗?

在确定了发动机单气缸排量限值之后,宝马就可以利用各项技术对单气缸输出功率做进一步研究,他们可以通过不同的调校得出不同的动力输出,比如其最新的UKL平台推出的宝马2系Active Tour三缸发动机就可以达到100千瓦的数值。

宝马的这种设计思路似乎让发动机制造走进了一个新时代。这样一来,发动机的设计研发步伐完全可以追的上产品线阵容的拓展速度,而且时间和金钱花费更少。所有的发动机可以共用一套零部件,光想想都能美醒,不是嘛?

世界就是这样:从四缸到三缸,从三缸到双杠,越来越多以低油耗为卖点的小型车开始搭载少气缸的发动机,但没想到如今那些庞然大物们也开始减少气缸数量了。难道,未来的发动机一定都得变小?难道,人见光夫的理论不再有人拥簇?

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