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近年來，隨著混合動力、插電混合動力、純電動以及燃料電池車概念的發(fā)酵，讓人們認為新能源將會是未來的核心，前途光明，也因此有人因而拋棄傳統(tǒng)發(fā)動機，認為“發(fā)動機是熟透了的技術”，在新一代汽車（新能源）的沖擊下，發(fā)動機前途暗淡，仿佛發(fā)動機就要進入“冰河期”一般。

    這其實是一個嚴重的誤解，在美國的某些發(fā)動機開發(fā)部門甚至流傳著一個完全相反的笑話，ICEAGE的確會來，但不是冰河期，而是“內燃機時代”，ICE其實是InternalCombustionEngine的縮寫。

    傳統(tǒng)發(fā)動機尚未“熟透”

    更多新型發(fā)動機的誕生，比如大發(fā)、馬自達、通用等企業(yè)相繼開發(fā)出更小排量更新技術，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)動機其實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，全球汽車經(jīng)濟性在過去1999年到2012年期間，油耗提升了7.9%，當然這其中包含了混合動力車型，比如普銳斯、沃藍達，但其實混合動力的真正爆發(fā)點是2008年，所以整量上影響并不大。

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

    在傳統(tǒng)動力上，馬自達運用高壓縮比在第一階段達到了與弱混相當?shù)娜夹?，第二階段可以達到強混相當?shù)娜夹?。這其中發(fā)展的核心點就在于單純利用發(fā)動機實現(xiàn)稀薄燃燒，最終希望內燃機可以在2030年將70%的內燃機汽車二氧化碳排放量相比1990年降低80%。

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

    富士CHIMERA綜研關于2020年世界需求的預測中表示，新能源汽車（含HEVEVFCV）由2010年的1.4%增長到2015年的4.4%，2030年將達到8.6%，也就是說即便到了2030年，依然是傳統(tǒng)內燃機的天下。這主要是因為未來汽車市場增長點主要在發(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，加上購買高等級汽車的階層有限，所以預算不足以購買新能源車型，當他們預算充足了，這些國家也會更愿意購買后驅車型。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。

    當然，HEV混合動力其實也是搭載傳統(tǒng)發(fā)動機的汽車，并不能完全歸于新能源汽車，所以發(fā)動機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)過了一段時間的發(fā)展，現(xiàn)在它的角色正在發(fā)生轉變，大有接過內燃機燃效繼續(xù)深挖的潛質。

    過去渦輪增壓發(fā)動機往往著眼于輸出功率，即在原有排量之上增加渦輪，提高動力，而現(xiàn)在渦輪則更多轉變成減少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)動機了。

    不得不說，燃效渦輪發(fā)動機在全球范圍內，主要由歐美推動，日本要保守很多，幾乎沒有任何動作，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)動機。

    猶記得當初福特和本田發(fā)布的1.0T發(fā)動機，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)動機。可以說，目前在小排量發(fā)動機領域，直接對壘的其實就只有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)動機保持相同程度即可，因此可以減少排量，“小型化發(fā)動機”（Downsizing）也正是由此而來。比如，通用推出的1.0T發(fā)動機最大功率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)動機，以匹配競品的1.6L或者1.8L發(fā)動機。

    通用推出的1.3T則更進一步，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)動機，如此一來，兩款發(fā)動機至少可以帶來5%-10%的燃效提升。

    畢竟減少了排量，相應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變小，泵氣損失也會減少，在負載較小，增壓不發(fā)揮作用的時候，燃效渦輪就相當于一臺小排量發(fā)動機，所以相比較自然吸氣發(fā)動機，節(jié)氣門會微微打開，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，動力懸殊并不大，所以動力上也不會嚴峻。

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

    從全球市場看，德國博世曾經(jīng)預測，小排量渦輪增壓發(fā)動機至少可以提高22%的燃效，現(xiàn)在已經(jīng)有很多發(fā)動機超過了25%，未來可能達到29%，小排渦輪和HEV的差距會進一步縮小。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供應的1.0T發(fā)動機，結合通用本次推出的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)動機的趨勢。

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

    其次，低摩擦會是未來所有發(fā)動機的研究方向，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油消耗量只要同級別的三分之一，降低了摩擦損失。這種涂層也會有越來越多發(fā)動機采用。

    第三，越來越多的電子設備開始進入發(fā)動機，在緊湊的體積內提供更加豐富和準確的操作，這也是小排量發(fā)動機跨越式發(fā)展中最至關重要的一環(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，模塊化會是小排量發(fā)動機的核心。從1.3T發(fā)動機上我們可以看到通用其他發(fā)動機比如1.0T的特點，因為這些發(fā)動機基本都是在模塊化基礎下開發(fā)出來，擺脫了過去某幾款發(fā)動機作為一個整體開發(fā)的概念，通過設計一個比較優(yōu)秀的發(fā)動機單缸，然后將這些單缸發(fā)動機組合得到不同排量的發(fā)動機。

    當然，這種研發(fā)模式導致集成化越來越高。其實從最早缸蓋集成技術，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度會比過往增強許多，以避免單一問題造成更大損失，另外一點是，高集成會大幅減重，比如采用更加緊湊的設計、更加高級別的材料等等。

    從最終結果上看，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依然下注于小排量渦輪發(fā)動機，其實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力總成”，據(jù)說通用準備了不止一款小排量渦輪增壓發(fā)動機。至少在通用看來，未來小排量發(fā)動機會在集成化、電氣化以及降低摩擦方面會有更多的進步，而且從通用對于小排量發(fā)動機的構想上，我們已經(jīng)能看到未來發(fā)動機的發(fā)展趨勢。
來源：雅斯頓