发动机技术趋势:小排量,大功率

S-MAX

　　第35届维也纳发动机技术研讨会上的趋势非常清楚：未来的轿车将主要是三缸和四缸发动机的天下。几乎所有的OEM厂商都加强了小排量发动机的研发。纯电力驱动的车辆则出现了相反态势：其研发呈下降趋势。
　　在2014年维也纳发动机技术研讨会上，内燃机技术呈现出很强的生命力。但未来的动力系统是多种多样的：在今后的几年里仍然会有许多不同的汽车驱动系统出现，但刚刚进入市场不久的纯电驱动的车辆（BEV）类型却呈现了要说“再见”的意思：价格太高、重量太大、续驶里程太短，因此用户对它们的认可程度非常低。
　　

　　图1 未来，我们还将经历多种不同动力驱动方案并存的时代
　　奥地利汽车技术协会主席、维也纳发动机技术研讨会领导人Hans Peter Lenz教授汇总了研讨会的五个重要结论：
　　（1）为了减少未来汽车的燃油消耗，汽车生产厂家越来越多地采用小排量的发动机——1.0～1.5L燃烧室容积的三缸涡轮增压发动机；
　　（2）为了满足未来的尾气排放、燃油消耗要求和汽车消费者的愿望，需要像起停系统、气缸关闭系统或者汽车的热机控制管理技术等；
　　（3）全球不同的消费者要求汽车有多种不同的驱动技术方案：汽油机、柴油机、气体机、插电式混合动力和增程系统等。OEM厂商之间密切合作，共同开发这些系统，降低生产成本将是非常有意义的；
　　（4）合成燃料、可再生燃料和目前尚处在研发阶段的CO2中性的燃料生产能够满足几百年的燃料需求，它们可以作为汽油或者柴油的添加成分或者是它们的替代品；
　　（5）欧洲能源生产方式决定了发电排放出来的CO2比汽车发动机技术优化后的车辆排放的CO2要多，因此蓄电池驱动车辆的发展在欧洲遇到了麻烦，引进电动轿车的前提是利用可再生能源发电。
　　

　　图2 奥迪公司董事长Rupert Stadler先生认为，插电式混合动力驱动系统有着最好的日常应用
　　并驾齐驱的不同动力驱动方案
　　奥迪公司董事长Rupert Stadler先生在他的主题发言中提出了一个问题：我们未来最有效的汽车动力驱动方案是什么？在回答这一问题时，Rupert Stadler先生总结道：“我们还将经历各种不同方案并存的时代，而且每一种车辆的驱动方案各有所长。”
　　根据当前的调查研究，到2030年时所有轿车和轻型货车的新车型中将会有40%的车型采用电力驱动或者部分电力驱动。其中2/3将会是混合动力的驱动方式。这也就意味着，80%多的车型将像以前一样仍然是内燃机驱动的车辆。Rupert Stadler先生甚至还预测说：到2020年时，汽油机和柴油机的效率将会再提高15%。
　　他表示，下一个研发步骤将会是电力驱动的增压技术，也就是E-Lader。“48V的汽车起动电网能够毫无延迟地提供所需的功率和转矩。”Rupert Stadler先生介绍道，“一款带有Power柴油机和E-Lader的高端车型不久即可上市。”
　　Rupert Stadler先生将电动汽车视为“可持续发展的未来型车辆中的一个核心技术组合。”但在当前的情况下，常常把技术组合理解为发动机舱盖下的东西，即“核心技术组合”指的是一种车辆机动性的总体方案。
　　除了对OEM厂商提出了许多要求和挑战之外，技术组合也对城市规划设计师、建筑开发商、电力供应商和其他许多企业提出了新的要求和挑战。
　　

　　图3 丰田公司研发生产的新型汽油机无需直喷技术、增压技术就在A级轿车中实现了CO2排放90g/km的目标
　　一个技术的成功或者失败最终是由市场来决定的。因此，电动汽车生产厂家不应只是单纯的为用户提供电力驱动的车辆。奥迪公司设计生产的是插电式混合动力汽车（PHEV）。奥迪公司认为，这一技术在城市交通中得到了最好的日常应用。因为PHEV电动轿车在续驶里程、安全性和质量保证方面均没有妥协。
　　Rupert Stadler先生说道：“这种混合动力车型战略还有两大优势：首先是它可以在整个车型平台中推广使用。在每年的维也纳研讨会上，奥迪都推出自己新的e-tron电力驱动的车型。第二个优点，是奥迪公司可以在现有的生产线中像生产传统轿车那样生产电动轿车。按照这种生产组织方式就可以根据用户的订单和需要组织生产，从而把企业的风险降到最低。”
　　所有的都是三缸发动机
　　汽车工业企业越来越多的利用节油的三缸发动机、小型的四缸增压发动机来降低燃油消耗、满足未来越来越严格的CO2排放法规。
　　丰田发动机很高的热效率是它们的一个重要指标。它们新研发的三缸发动机Yaris和Aygo效率都增加了2%，提高到37%以上，在不损失功率的前提下把燃油消耗也降低了7%。它们是通过很高的滚流充气，将25%的发动机废气冷却，回收再利用以及减少发动机内部的摩擦损耗来实现的。通过这些措施，使得A级车辆的CO2排放减少到90g/km以下，而且发动机并未采用直接喷射和增压技术。
　　

　　图4 大众公司新型的1.4L三缸TDI发动机有55kW、66kW和77kW三个功率等级
　　通用公司全新设计的汽油机系列由1.0～1.5L气缸容积的三缸发动机和四缸发动机组成（55～120kW），并据此而撤销了原来的三种发动机机型。从驱动舒适性方面来讲，这些新型发动机将树立起新的标准——低噪声、运行平稳是这些发动机的设计目标。
　　日产公司也展示了它们对两款现有的
　　1.6L GDI四缸增压发动机进行降低CO2排放技术改造的成果。他们通过增压技术把增压比提高到了10.5：1，从而提高了这些发动机的热效率。利用这些技术改进的发动机，日产的Juke轿车CO2排放减少了10%，同时也满足了欧Ⅵ排放标准。
　　宝马公司喜爱的是三缸发动机。新一代的发动机预计会是三缸汽油机和柴油机。在功率相同的情况下，三缸发动机的各个主要性能都超过了原来的四缸发动机。这里的主要性能包括CO2排放、发动机的重量、生产成本和费用及更加紧凑的体等方面。新的1.5L Mini Cooper D型三缸柴油机的CO2排放比原来的四缸发动机减少了许多，从99g/km减少到92g/km，但却有着更好的行驶性能。从2015年开始，宝马1系列轿车也将配备三缸发动机。
　　宝马公司首次在同一车型模块中也开始使用三缸汽油机。“我们的三缸汽油机是迄今为止更高效、更低重量、功率更大的紧凑型发动机，其燃油消耗降低了17%。”宝马公司研发领导人Herbert Diess博士说道。新一代发动机将首先替代宝马Mini轿车中的三缸和四缸发动机，将来也会在其他系列的车型中使用。
　　

　　图5 宝马公司的三缸发动机既可纵置，也可横置，在宝马i8轿车中的最大功率可达170kW
　　三缸发动机的魅力也深深地吸引了PSA标致－雪铁龙公司。为了遵守自己2021年时将欧洲车型的CO2排放降低到95g/km的承诺，这家法国汽车公司研发设计了新一代的三缸发动机。这种新型三缸发动机被命名为PureTech系列的发动机，有气缸容量为1.0L 和1.2L的PFI自然吸气的发动机和1.2L增压直喷发动机等品种，其功率范围覆盖了50～100kW的范围。
　　大众公司首先计划在其Polo和Golf车型中使用新型三缸1.0L TSI发动机，然后在大众公司其他车型中逐步推广。这种三缸发动机采用了增压技术和直喷技术，使三缸发动机的功率可以提高到85kW，最大输出转矩高达200Nm。在Golf BlueMotion轿车中，新型发动机的CO2排放为99g/km，在Polo BlueMotion轿车中的排放仅为94g/km。另外，在大众公司的另一份报告中还介绍了一款三缸柴油机——与其前辈相比其质量减轻了11kg，与原来的四缸发动机相比其质量减轻了30kg。
　　向每升容积200 kW功率的目标迈进
　　2014年4月，大众公司在北京国际车展（AUTO China 2014）中就Golf R 400轿车的一项调查研究表明：单缸功率至85kW的三缸TSI发动机略显功率不足。2.0L四缸TSI发动机提供的功率为295kW（400hp），也就是燃烧室每升容积可以提供147kW（200hp）的动力。这几乎达到了超级跑车的动力水平——但这还不是最终结局。“我们向着汽油机每升容积200kW功率的目标前进。”大众公司研发总经理Heinz-Jakob Neußer博士说道。
　　

asdf天空

挺好的解说，顶一下。

龙城Q少

很厉害啊，先回复再看完

aaacxj

这确实是个好消息，各大家族都变得现实了 许多，未来将是 混合动力的 天下

旺仔咖啡

楼主怎么看气缸关闭系统的应用问题？

hehua3615

让大家了解未来发动机的发展方向

jeasa

增压、小型化，配合BSG。

acq521

还是大排量的帅，像米国那样，城市开就小排量吧