不論被炒得多么熱火朝天，無論是哪種新能源，在占領(lǐng)王座的路上還需要排除千難萬阻，即便萬事俱備，就是走也得走一陣。在這段時間里，發(fā)動機唯一需要關(guān)注的，不是“敵人”走到了哪里，而是要如何去滿足在法規(guī)中表明的日益嚴格的節(jié)能與環(huán)保要求，這樣才能繼續(xù)存活下去。
汽油機：以一看全
多翻幾條相關(guān)新聞，基本上可以為打算繼續(xù)奮斗的發(fā)動機們總結(jié)出一個普適的攻略：減小排量，2.0升發(fā)動機開始挑起大梁成為中堅力量，2.0升以下的小排量渦輪增壓也在蓄勢，預(yù)計三四年后將逐漸成為主力;不忘性能，動力性能不能隨著排量降低而削弱，燃燒效率還得在細節(jié)上一點點往下?lián)?，輕量化設(shè)計或者改善冷卻潤滑，都是常走的路子。
讓發(fā)動機能夠?qū)崿F(xiàn)這些功能的手段很多，但是究其根本，要想降低油耗、提升性能，使用的手段都逃離不開兩個基本點：
1.增加燃燒過程中產(chǎn)生的能量：
讓進入到氣缸中的燃油盡可能燃燒充分，產(chǎn)生更多的能量，燃油也得到了更充分利用，基本是圍繞發(fā)動機的進氣、燃油供給來下手。
2.減少傳動過程中損耗的能量：
燃油在燃燒之后產(chǎn)生的能量其實很大一部分都被消耗在發(fā)動機(以及傳動系統(tǒng)，本文暫不討論)動部件的摩擦之中，如果能夠減小這些損耗，用于驅(qū)動車輛的能量就會更多。這方面則主要涉及到發(fā)動機的輕量化(尤其是動部件)以及發(fā)動機的冷卻與潤滑。
以一款車云菌曾現(xiàn)場觀看過非暴力拆解的發(fā)動機——通用LTG 2.0T為例，這臺發(fā)動機上使用的一些優(yōu)化技術(shù)都可以按照這個方式進行歸類。
ATS-L發(fā)動機拆解后的核心零部件
首先說增加燃燒中產(chǎn)生的能量，一般車企和供應(yīng)商采用方法有兩個：增加進氣量，以及讓燃油與空氣混合更加充分，改善燃燒效果。
前者里面，最常用的則是渦輪增壓器的使用。這臺LTG上就使用了一臺小型雙渦管渦輪增壓器，這一類型的增壓器在現(xiàn)在的發(fā)動機上使用愈加普遍，是為了解決渦輪增壓器存在的渦輪遲滯問題，改善低速下的動力輸出。渦輪增壓器的另外一個問題是高轉(zhuǎn)速帶來的高熱量，凱迪拉克的辦法是給它配備了一套空冷式中冷系統(tǒng)，加強運轉(zhuǎn)時的冷卻能力。據(jù)研發(fā)部門人員表示，這套中冷系統(tǒng)足夠讓渦輪增壓器的溫度保持在要求范圍之內(nèi)。
VVT(可變氣門正時)也是增加進氣量的常用辦法之一，LTG 2.0T上采用雙VVT結(jié)構(gòu)，可調(diào)整角度相比之前的版本提升到了65°，可調(diào)整的角度范圍越大，則系統(tǒng)的適應(yīng)能力更強，更加靈活。
對于后者，LTG 2.0T也從兩個角度雙管齊下，一是加長了進氣道對燃燒室的形狀進行了優(yōu)化，二是采用了博世出產(chǎn)的高壓噴射系統(tǒng)，最大噴射壓力20MPa。
然后是在減少能量損耗上。常規(guī)的輕量化手段比如鋁合金缸體，比如中空的活塞與活塞銷等，在這臺發(fā)動機上均有使用，最具特色的發(fā)動機所使用的凸輪軸并非是傳統(tǒng)樣式的一根整軸，而是將所有凸輪依次嵌入到一根中空的軸上來減輕重量。在凸輪與軸之間通過花鍵配合的方式來進行定位與凸輪的固定。經(jīng)過輕量化之后，整機重量在142公斤。
另一方面，發(fā)動機采用了偏心式可變排量機油泵。這個可變排量表現(xiàn)在兩個方面，一個是偏心式結(jié)構(gòu)本身在運轉(zhuǎn)室，其內(nèi)部就會因為發(fā)動機工況的變化而改變，從而導(dǎo)致供油量隨之改變;另外這個機油泵上單獨設(shè)有一個電子控制器，可以提供油壓反饋，如果發(fā)現(xiàn)油壓并不適合當前的運轉(zhuǎn)工況，則會改變機油泵上控制油量的彈簧的壓縮量，從而改變供油量。從控制角度來說，可以更加精準。
還有一些細節(jié)，比如發(fā)動機上設(shè)有活塞冷卻噴嘴，會在高速工況下將機油噴射到活塞底部對其進行冷卻;排氣門中空充鈉來促進冷卻，降低運轉(zhuǎn)時因為排氣帶來的高溫等。
說起來，上面提到的這些已經(jīng)具體應(yīng)用了的技術(shù)，并沒有哪一項是讓人十分陌生的，其中出鏡比較少的中空凸輪軸也并非是獨此一家，長安去年上市的2014款CX20上所采用的EA14發(fā)動機同樣有使用這項技術(shù)，還有奧迪的第三代TDI。另外，據(jù)研發(fā)人員透露，ATS-L這款發(fā)動機下一代上將使用缸蓋集成式排氣歧管的結(jié)構(gòu)，并正在研發(fā)稀薄燃燒相關(guān)技術(shù)。
這并不是全部，同樣是增壓，使用相對較少的還有機械增壓，以及大排量的變相妥協(xié)：可變排量技術(shù)等等。另外，更為細節(jié)一點的，噴油器側(cè)置或者中置，正時皮帶、正時鏈條、干式或者濕式，對哪個位置輕量化，選材料還是選工藝都值得好好研究一番。
共同的手段之外，秉承不同理念的企業(yè)也會選擇一些不同的路子。比如同樣選擇了小型雙渦管渦輪增壓器的PSA，就并沒有專設(shè)中冷器，而是增加了一個電子水泵，電動控制其運轉(zhuǎn)單獨給渦輪進行冷卻，奧迪就看中了可變尺寸渦輪;馬自達就一直與自然吸氣死磕，挑戰(zhàn)汽油機的最大壓縮比，以此作為提升功率和降低油耗的路徑，相應(yīng)的發(fā)動機上所使用材料、工藝水平、為保證可靠性與壽命的輔助設(shè)計等，都必須同步更上;豐田就是執(zhí)著于阿特金森循環(huán)，并在不同的運用上想盡辦法來揚長避短，并且這種執(zhí)著也感染了其他企業(yè)，通用正在考慮將其應(yīng)用到下一代發(fā)動機上。
柴油機：漸成氣候
大多數(shù)時候，在討論發(fā)動機技術(shù)的時候基本上默認都是汽油機，柴油機則因為大家都懂的原因被各種邊緣化。不過，因為柴油機天然的低能耗優(yōu)勢，在清潔柴油技術(shù)的加成下，一直是歐洲市場的主力軍，最近在美國、日本及韓國市場，都開始發(fā)展起來。
國內(nèi)目前乘用車領(lǐng)域柴油機的市場份額僅僅只有不到1%，不過因為第四階段油耗標準的設(shè)定(2020年新車平均油耗達到5升)與國五標準的實施，油品的問題有得到解決的可能，柴油機在乘用車領(lǐng)域，尤其是SUV與MPV上的應(yīng)用比例，將會逐步增大。
同樣作為發(fā)動機，柴油機與汽油機的本質(zhì)區(qū)別就在于燃燒過程從點火式變成了壓燃(壓縮燃燒，因為柴油的燃點低，可以依然壓縮實現(xiàn)燃燒)，因而，雖然汽油機提升性能的兩個基本點同樣適用于柴油機，但是在手段上卻差距很大。
最為明顯的區(qū)別是在排放情況上，清潔柴油技術(shù)是三管齊下：油品、改善燃燒過程以及尾氣處理上。只看發(fā)動機的話，改善燃燒過程的措施基本上都是圍繞著高壓共軌油路著手。一方面，電控的高壓共軌油路可以通過更精準的控制在合適的時間提供合適的油量，更主要是更高的壓力讓燃油的霧化效果更好。以歐洲市場柴油技術(shù)的主力供應(yīng)商博世的產(chǎn)品為例，高壓共軌系統(tǒng)的最大壓力已經(jīng)達到了200MPa。
博世柴油高壓共軌系統(tǒng)CRS2-20
另外一項使用較多的則是多次噴射的技術(shù)，柴油機中燃油與空氣在氣缸中混合，又是采用壓燃的方式，混合氣的混合質(zhì)量對于燃燒情況有很明顯影響，多次噴射更有利于油氣混合。直噴技術(shù)在汽油機上的應(yīng)用讓多次噴射也同樣得到了移植。
而在燃燒過程之外的技術(shù)，在柴油機與汽油機上就是通用的，輕量化與小排量亦是柴油機的趨勢。需要注意的是，因為燃燒方式的不同，柴油機的壓縮比大于汽油機，單個氣缸的直徑也比汽油機大，發(fā)動機動部件受到的熱負荷更高，因而在某些具體技術(shù)的使用上側(cè)重點會有所不同。
車云小結(jié)：
車云菌曾經(jīng)問過一些發(fā)動機的研發(fā)人員，在技術(shù)如此同質(zhì)化的當下，是什么決定了發(fā)動機性能的不同?得到的回答大同小異：很多技術(shù)其實都是來自于零部件供應(yīng)商，而并非車企自己研發(fā)，基本上來說，能夠得到一款什么樣的發(fā)動機，很大程度上取決于愿意花費多少成本。
它的基礎(chǔ)是一款底子好的發(fā)動機。底子好，錦上添花；底子不好，只能用來彌補短板。
聽到這樣的答案，或許你也會與車云菌一樣暗自在心里感嘆一番。不過，車云菌更想說的是，其實上文中提到的這些技術(shù)都可以算是進階類技術(shù)，就好比渦輪增壓的好處顯而易見，自然吸氣依然不缺少它的堅守者，而你很難說出這兩者的優(yōu)劣，就是因為這并非唯一的影響因素。
那么，究竟發(fā)動機上這些新的技術(shù)寵兒們的能力表現(xiàn)在哪些方面?如何讓一款發(fā)動機從底子上就顯出優(yōu)劣?在電子技術(shù)加成愈多的當下，電控技術(shù)的突破口在哪里?柴油機與汽油機的路線有何不同?敬請關(guān)注車云菌后續(xù)系列報道。
