新型內(nèi)燃機技術(shù)老兵不死

自從大眾汽車的排放門丑聞之后，內(nèi)燃機、尤其是柴油機的形象一落千丈。然而，在人們能夠買到廉價、可靠并且有足夠長續(xù)航里程的電動車之前，內(nèi)燃機仍然不可替代。在汽車誕生130年之后，內(nèi)燃機仍然具有很大的潛力

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塵、霧霾、嚴重的污染！內(nèi)燃發(fā)動機的發(fā)展應(yīng)該馬上被叫停？有一部分人是這么認為的。而對于其他人——比如像戴姆勒研發(fā)董事托馬斯·韋伯來說，內(nèi)燃機仍然處于它最好的時代。這并非盲目的樂觀，一個足夠充分的證據(jù)是戴姆勒為其新型內(nèi)燃機項目投入了30億歐元的巨資（約合220億人民幣），這將使未來的發(fā)動機比目前的產(chǎn)品變得更加節(jié)油而且環(huán)保。從2017年春季開始，在新一代E級車中裝備的4缸柴油發(fā)動機是這個項目的第一款發(fā)動機，并且已經(jīng)在ams的若干測試中嶄露頭角。

柴油發(fā)動機也可以很干凈

這臺代號為OM654的發(fā)動機氮氧化物排放（NOX）量低得讓人目瞪口呆。這種污染物是除了顆粒物排放之外柴油發(fā)動機目前最主要的污染問題。當我們測試過的絕大多數(shù)柴油機都還在苦苦探尋如何才能將氮氧化物排放量控制在歐洲6號標準之下時，E級車已經(jīng)在真實的行駛中只排放出了規(guī)定允許的每公里80毫克一半的氮氧化物。一個被安裝在距離發(fā)動機非常近的、大尺寸的尾氣再處理裝置以及更精密的燃燒過程促成了它實現(xiàn)這樣的目標：汽缸內(nèi)均勻的燃燒能夠減少氮氧化物的產(chǎn)生，再讓已經(jīng)大大減少了的有害成分進入到SCR-Kat催化器中，最終氮氧化物的排放就變得相當輕微。對于將在2017年上市的從4缸發(fā)動機演化出的直列6缸發(fā)動機，奔馳承諾它將具有相似的低氮氧化物排放量。此外，代號為OM656 3.0升柴油發(fā)動機將擁有超過300馬力的最大功率以及超過650?！っ椎淖畲笈ぞ?。無論是4個還是6個汽缸，所有新的發(fā)動機都擁有每個汽缸0.5升的排量以及90毫米的活塞沖程，這樣統(tǒng)一的規(guī)格會節(jié)省研發(fā)和生產(chǎn)成本。

直列6缸機即將到來

同樣的事情也將在奔馳的汽油機上發(fā)生：S級在2017年小改款的時候能夠得到新的M256型直列6缸發(fā)動機，它得到了一個安裝在曲軸上、能提供最多15千瓦（20.4馬力）以及220?！っ最~外動力的輔助電動機的幫助。

強勁的電動機不僅可以提供更強的牽引力以及快如閃電的發(fā)動機啟動速度，它還可以在制動的過程中成為發(fā)電機，并且將一部分動能儲存到容量為0.5千瓦·時的鋰離子電池中。盡管奔馳6缸汽油發(fā)動機的功率預(yù)計不會超過400馬力很多，但它應(yīng)該會比已經(jīng)頗為強勁的、333馬力的上一代V6發(fā)動機要節(jié)油15%。同樣超乎尋常的是：奔馳要為新型的汽油發(fā)動機也配備一個迄今為止都是應(yīng)用在柴油發(fā)動機上的顆粒過濾器。先進而且節(jié)油的直噴發(fā)動機與柴油機類似，比較容易產(chǎn)生顆粒污染物。

不同于昂貴的高電壓混合動力系統(tǒng)，在M256系列發(fā)動機上配備的是一個部分采用48伏電壓的電氣系統(tǒng)，它不僅為電動機供能，還為消耗動力的輔助設(shè)備例如水泵、空調(diào)壓縮機或者電子輔助壓縮機提供能量。一個來自于博格華納公司的獨立于發(fā)動機運行狀態(tài)的電動增壓器將會成為傳統(tǒng)廢氣渦輪增壓器的補充，為其建立起近乎于沒有遲滯的增壓壓力。

對于電能要求不那么高的組件，例如照明或者是控制單元，一如既往地采用傳統(tǒng)的12伏電氣系統(tǒng)，一個分壓器將對整車電路的兩部分進行連接。通過輔助設(shè)備的電氣化，它們的傳動皮帶將會取消，從而讓這臺直列6缸發(fā)動機的長度比類似的發(fā)動機變得更短。

到目前為止，48伏電壓的汽車電氣系統(tǒng)還處于起步階段，應(yīng)用的產(chǎn)品也還不多，但人們能夠清晰地感到，這項技術(shù)將是這個行業(yè)的趨勢，反過來它還能讓內(nèi)燃機變得更簡單、更便宜。

更便宜的混合動力系統(tǒng)

德國馬牌公司研發(fā)出了一個電動模塊，可以用一個水冷的48伏特電動機代替起動機。可以在短時間內(nèi)就達到10千瓦（13.6馬力）功率的電動機允許內(nèi)燃機進行快速而平穩(wěn)的啟動，這就允許發(fā)動機可以遠比現(xiàn)在更頻繁的關(guān)閉和重新啟動——比如當駕駛者的腳掌從從油門踏板抬起的時候。在發(fā)動機動力恢復(fù)的一瞬間，發(fā)動機將被電動機調(diào)整到合適的轉(zhuǎn)速，以減輕啟動時的沖擊力。必要的電能在重啟之前就已經(jīng)通過能量回收自行產(chǎn)生。它的第一代產(chǎn)品、命名為P0的48伏特混合動力將首先在新款雷諾風(fēng)景上投入批量使用，大陸公司表示其節(jié)油潛力可以達到13%。

在雷根斯堡的測試場，ams有機會去對馬牌公司以48伏特電壓為基礎(chǔ)的下一代（P2）混合動力系統(tǒng)進行試駕。馬牌公司與福特汽車合作，將一輛手動擋的福克斯1.0 Ecoboost改造成為混合動力。研發(fā)者通過皮帶在3汽缸發(fā)動機和變速箱之間增加了一個15千瓦（20.4馬力）的電動機。兩個電動觸發(fā)的離合器片在電動機前后使得不同的駕駛模式如能量回收、滑行或者增壓成為可能。通過斷開內(nèi)燃機，進入純電動駕駛狀態(tài)都不是什么難題。

在測試中，電機事實上可以毫不費力地讓汽車保持在50公里/小時的速度，這是一個城市駕駛中內(nèi)燃機經(jīng)常走走停停的速度。15公里也足夠在停車或者在交通擁堵中，每次只向前移動幾米的情況。如果強烈的踩動踏板，強力的皮帶發(fā)電機就會迅速而且毫無沖擊的啟動汽油發(fā)動機。馬牌公司并沒有透露出什么時候這種智能的混合動力模式會進入量產(chǎn)，但是這種技術(shù)幾乎適用于每一臺傳統(tǒng)的內(nèi)燃機，可以節(jié)省下最多25%的油耗，價格并不會超過1000歐元（約合7300人民幣）。

即使整個行業(yè)都在致力于48伏特電氣系統(tǒng)以及其他類似技術(shù)的研究，但純內(nèi)燃機在其應(yīng)用到汽車上130年之后，仍然遠沒有抵達技術(shù)的終點。馬自達計劃為下一代馬自達3加入一項很多廠商都在研發(fā)的技術(shù)：壓燃式汽油發(fā)動機。通過高達18：1的壓縮比，汽油發(fā)動機的燃燒將如同柴油機一樣無需火花塞點火。因為活塞能被極為稀薄的混合氣驅(qū)動，油耗將驚人地降低30%之多，同時在燃燒過程中只產(chǎn)生一點點氮氧化物。奔馳將這種表現(xiàn)稱之為“Diesotto”柴油型汽油機，在幾年前就已經(jīng)發(fā)布，然而從沒有量產(chǎn)過。

博世的水直噴

水直噴技術(shù)也是發(fā)動機研發(fā)的一個經(jīng)典案例，這早在薩博公司還存在時就已經(jīng)投入到了量產(chǎn)之中。博世現(xiàn)在重拾這種方案，將極少量的水噴射入燃燒室來進行冷卻。這樣就不必浪費額外的燃油來防止發(fā)動機的過熱問題——首先體現(xiàn)在解決小排量發(fā)動機在高速運轉(zhuǎn)中的過熱問題。下一代BMW M3應(yīng)該就會配備水直噴技術(shù)。

但是即使是大規(guī)模量產(chǎn)的發(fā)動機，比如生產(chǎn)量以百萬計的大眾汽車TSI發(fā)動機也可以通過VTG增壓器或者等離子涂層的汽缸壁達到更先進更節(jié)油的目的。然而，是否能夠達到英菲尼迪那種可變壓縮比的復(fù)雜量產(chǎn)化結(jié)構(gòu)，尚不得而知。

仍然任重而道遠

柴油機以及汽油機已經(jīng)進入到它們生命的最后階段這個論點，非常值得懷疑。就目前昂貴而且續(xù)航里程非常有限的電動車來看，內(nèi)燃機仍然將存在很長時間。但是經(jīng)過分析，老世界和新世界根本不存在沖突，48伏特的車載電氣系統(tǒng)可以幫助內(nèi)燃發(fā)動機以一種便宜的方式，去緩解它最主要的弱點：剎車能量的浪費。如果再結(jié)合上不僅在測試場才起作用的尾氣處理系統(tǒng)，內(nèi)燃發(fā)動機絕對能夠成為人們通往電動時代的橋梁。