各具特色 法兰克福车展新势动力汇总

2011-09-19 18:06:10来源: 互联网

  动力系统汽车最重要的部件,如何平衡高性能和低能耗这对冤家,是各大厂商永远为之努力的方向。对于法兰克福车展这种汽车界的全球盛事,各种表现优异的动力系统自然是众星云集,接下来编辑会着重介绍一下,一款款性能出众的发动机,以及电力系统。

马自达
创驰蓝天技术

  “创驰蓝天”(SKYACTIV),这是马自达提出的一个美好愿景,而非单独一款发动机。它包含了先进的汽油机、柴油机、变速器、甚至是悬挂系统。而接下来我们要讲的是其中两款发动机。比较奇特的是其汽油机和柴油机的压缩比都为14。

SKYACTIV-G汽油发动机

  压缩比是汽车发动机的一个性能指标,通常压缩比越高燃油经济性越好,但也越不容易控制。例如汽油机压缩比太高容易发生爆震,而柴油机压缩比太高则震动加剧。当前主流自然吸气汽油机的压缩比在10左右,价格较低的车型上装备的发动机在9-10,可以使用93#汽油,而稍微高端一些的车辆的发动机在10-11,或者更高,需加97#以上的汽油。

  图中这款马自达SKYACTIV-G汽油发动机的压缩比竟然高达14!这对研发部门来说是个极大的挑战,不过他们做成了。利用加长排气歧管的方式改善了各缸尾气的互相干扰问题,减少尾气窜入;提高喷油压力,以便缩短燃油时间等一系列避免爆震的技术,最终达到让汽油可以在压缩比14的情况下正常燃烧的目标。由于涉及很多保密的东西,这款发动机的更多技术亮点还不得而知,不过据说在2012年,装备SKYACTIV-G发动机的车辆会开入国内。

SKYACTIV-D柴油发动机

  而上图这款SKYACTIV-D柴油发动机则是大反其道,将压缩比降低至14,要知道通常乘用车柴油机压缩比在16-20,商用车在20以上,发电机、火车头及大型船用发动机则更高。SKYACTIV-D发动机将压缩比降低至14似乎是种不可理喻的事情,不过更重要的一个特性让SKYACTIV-D成了柴油机界的一个“叛徒”,那就是它使用了HCCI均质充量压缩着火技术技术。

  这种点火方式非常类似汽油机的“爆震”工况。不同于传统发动机,SKYACTIV-D很早就开始喷油,甚至在吸气冲程就开始,而在压缩到上止点之前的很长一段时间便停止喷油,在上止点附近时,内部温度升高到柴油自燃点,混合气便开始燃烧,进入做功冲程。这个技术最大的特点便是均质燃烧,混合气中柴油大部分为汽化状态,而传统直喷为喷射油束并雾化颗粒,相比直喷,均质燃烧可以更充分的燃烧,减少颗粒排放。而且因为没有以油粒为中心的火核,温度也大幅降低,氮氧化物排放也随之降低(不过碳氢化物及一氧化碳会相应提高一些,不过相比前面两者,这不是什么大事,一个三元催化就解决了)。这种技术的最大难点便是控制气缸内点火的时机,具体怎样操作以后会有文章详细介绍,对于这款发动机的描述,简单地说还是我们的主题:节能环保。

  此外,采用创驰蓝天技术的发动机在轻量化和减少机械阻力方面也进行了技术改良。活塞和活塞销质量减少约20%、活塞环张力减少37%,曲轴主轴颈的直径减少6%,宽度减少8%,并采用滚轮从动件(节气门摩擦力减少50%以上)及电控可变油压小型油泵(燃油泵送时损失减少约45%)。

  编辑点评:创驰蓝天研发的这两款发动机实在是让人眼前一亮,而高压缩比汽油机和低压缩比柴油机是否能成为主流还不得而知。马自达在发动机领域经常可以搞出各种“奇葩”(例如米勒循环发动机、转子发动机)但都没能坚持到底,但愿这两款发动机能够量产并长存。

起亚
1.0升kappa发动机

  韩国起亚在本次车展展出了多款发动机,但最吸引人的要数下面这款1.0升3缸涡轮增压发动机。

  此kappa非服装品牌“狗男女”那个kappa,而是一款发动机的命名。现代起亚经常以希腊字母命名发动机,例如“γ”(伽马)、“δ”(德尔塔),而发展到该款时,“k”(卡帕)这个希腊字母无法与英文字母区分,索性使用“kappa”的英文注音,与服装真没有什么关系。

  该款1.0升3缸发动机体型较小,适合小型车甚至更小级别车型装备,但在涡轮增压器的辅助下,可以输出110马力(81千瓦)功率和137牛米的扭矩,这一数字甚至可与一些1.6升排量的发动机匹敌。

  编辑点评:小排量大动力,这是个很诱人的机器。试想将这款发动机装在QQ、F0等微车上面会是怎样场面?环保的方面就不用提了,小排量胜于一切。

奥迪
4.0T高性能低能耗发动机

  在“环保”和“排放”的概念已渐渐渗入高性能轿车产品领域的大背景下,奥迪再一次成为了先行者。这一次,工程师们为即将加入“S”阵营的S6、S7以及S8带来了全新的V8发动机,不仅动力澎湃,而且更加经济节能。

 『S6/S6 Avant以及S7都将搭载4.0TFSI发动机』

  这台90°夹角的4.0升V8 TFSI发动机拥有高低功率两种不同版本的调校:在奥迪S6(含旅行版)、S7车型上搭载的是低功率版,拥有420马力(309千瓦)的最大功率和550牛·米的最大扭矩,而S8车型搭载的高功率版本可输出520马力(382千瓦),扭矩也达到了650牛·米,轻松超越了上一代使用5.2升V10自然吸气发动机的S8车型。匹配7速Stronic双离合变速箱或8速自动变速箱。而未来这台4.0TFSI还将应用到宾利欧陆GT上。

 『S8搭载的是高功率版本的4.0TFSI发动机
520马力的漂亮数据已经超越了老款上面的5.2V10』

『高功率版本4.0TFSI发动机的工况图』

  当然,强劲的动力并不是这台4.0TFSI双涡轮增压发动机的所有卖点,它之所以引人注目,还因为它搭载了诸多奥迪最新推出的先进技术,“cylinder on demand system”便是其中之一。

  这套“cylinder on demand system”可以理解为按需气缸管理系统,顾名思义,是一套依靠对车辆动力需求(发动机负荷)的判断,来对发动机的工况进行相应调整的系统。在发动机负荷较低的情况下,系统会关闭发动机的4个气缸,使发动机仅以4个气缸来工作,这其实就是我们比较熟悉的“可变排量控制系统”,在不同的厂商,它有多中不同的叫法,“VCM、MDS、AFM”等等...在奔驰、本田、通用、克莱斯勒等品牌的产品上都有这种通过关闭气缸来节约能耗的技术。

  在实现手段上,“cylinder on demand system”也与其它厂商的方法大同小异,它的实现是依靠升级版的奥迪可变气门升程控制系统--“AVS”,在其凸轮轴增加了一套“零升程”的凸轮而实现的。当切换到这套“零升程”凸轮时,凸轮轴将无法驱动气门运动,2、3、5、8四个气缸的进排气门便处于关闭状态。

  要实现关闭气缸运行,需要发动机的工况满足以下诸多条件:第一是发动机的转速高于怠速,在960~3500rpm之间,发动机输出扭矩在峰值扭矩的25%~40%之间,,其次冷却液的温度要高于30℃,而且变速箱的挡位要处在3挡以上。而变速箱的“运动模式”并不会影响“cylinder on demand”系统的工作。

  在即将登场的新“S”系列奥迪车型上,将会全部搭载“start-stop”智能启停系统,进一步提升产品的经济性表现,它帮助奥迪产品减少的二氧化碳排放量高达24克/公里。“cylinder on demand”与智能启停联合作用使发动机整体经济性提升12%,平均油耗可达10升/100公里甚至更低。

  编辑点评:除了可变排量的气缸管理技术之外,这台全新的4.0TFSI双涡轮增压发动机还有诸多技术亮点,比如主动的发动机悬置系统---进一步减少车厢的震动,提升舒适性;减少活塞往复阻力的DLC类金刚石碳涂层、更高效的发动机热管理系统等等,使得这台双涡轮增压V8发动机在平顺性、经济性和动力性能方面都能拿出优越的表现。

大众
可变气缸技术的1.4升TSI

  可变气缸技术并不是一个很稀罕的技术,奔驰、本田,克莱斯勒等公司都拥有,但是更多的是应用在大排量发动机上。日前,大众针对1.4TSI四缸发动机推出了可变气缸技术,发动机会在低速行驶中关闭两个气缸,仅用两个气缸工作,大大提高燃油经济性。

  大众的这项技术,是首个应用于4缸发动机的可变气缸技术。当载货或者需要较少时,该技术会关闭两个气缸,当搭配启停技术后,可以降低百公里0.6升的油耗。

  气缸的这种钝化作用的时间是从发动机转速在1400rpm到4000rpm,扭矩在25-75N·m之间,适用于车速较低的情况。如果以50km/h的时速进行巡航,挡位在3挡或者4挡,那么通过这项技术可以每百公里节省1升的燃油。此外,该系统还有学习功能,可记录驾驶者的驾驶习惯。

  编辑点评:应对日益严格的排放标准,大众也在想尽办法提高自己车型的表现。编辑认为这项技术更多还是主要面向走走停停的城市交通,此外我们更加关注的是这项技术的实际驾驶感受如何,以及是否会搭配到国产车型上。更多消息,我们将继续关注。

  众所周知,柴油机的燃油经济型要优于汽油机。在欧洲,节能环保的柴油车备受推崇。而另外一种环保低碳的动力形式便是混合动力,比起插电形式的纯电动车,混合动力在续航里程,使用成本等方面更为优异。而通常接触到的混合动力系统的发动机部分都是汽油机,是否有人将柴油机作为主体,研发柴油版本的混合动力呢?当然有,下面就是两款柴油混合动力系统。

标致/雪铁龙
Hybrid4混动系统

  这套系统由一台163马力的2.0升柴油发动机,和37马力的电动机组成,组合在一起可输出200马力的最大功率和500牛米的峰值扭矩。单单从柴油机来说,油耗就可以比相当的汽油机低30%,而加入了混动系统之后,能耗再进一步降低。

  一年之前,这套系统曾首次亮相于3008Hybrid4车型上,并号称自己是第一套装备于量产车上的混动系统。而在本次车展展出的508RXH上,也装备了这套系统。虽为亲身验证,但现实表明这套混动系统实际表现应该不错,在之后的日子里Hybrid4应该会陆续出现在PSA集团下的混动车型上。

大众
装备于XL1车型上的0.8升柴油混动系统

  大众曾经搞出一款车,百公里油耗仅需0.9升!如此低油耗的车型,其发动机又是怎样的呢?我们来看一下。

  这套混动系统的主体发动机是一套……0.8升双缸柴油发动机,可输出35千瓦动力和120牛米的扭矩(怎么这么像拖拉机发动机)。电机可输出20千瓦,共计55千瓦的动力水平还算不错。值得一提的是,这套混动发动机可与大众7速DSG相匹配。

  其实这个0.8升双缸柴油机并不陌生,就是1.6升柴油机“锯掉一半”的结果。如此高效的系统在XL1装车后会有怎样的表现呢?让我们来看一下出现在试驾文章中的文字:

  柴油发动机和电动机的配合不错,拥有11.9秒的0-100公里/小时加速成绩,纯电动模式下可行驶35公里,当电池充满电(在360V电压下只需半小时,在220V电压下也只需75分钟)后最大续航里程达到550公里,首个100公里仅仅消耗0.9升燃油(这意味着两缸柴油发动机的百公里油耗只有2升左右),每公里二氧化碳排放仅仅24克。

  如此看来,0.9升只不过是个噱头,不过这样的能耗表现已经很不错了,我们不必刻意苛求现阶段的车型会有多么变态的低油耗,由传统动力向混合动力的一小步,有着低碳意识的重要进步。

  编辑点评:而随着柴油机在现代科技不断研发,其工作特性也在向汽油机靠拢(反向思考汽油机,岂不一样在朝柴油机方向发展?),而将柴油机作为混动系统中的一员,势必会有更抢眼的节能优势。

  纯电动力有着“零排放”(仅从单车角度而言)的魅力,这种魅力也成了各大厂商的源动力。对于开发一款纯电车型,目前看来已经不是什么难题,几乎国内外任何一个主流厂商都有着自己的产品。所以我们无需逐一列举,只针对有特点的车型来介绍一下。

smart forvision concept概念车
以太阳能作为输入能量

  smart forvision concept概念车拜托了纯电车型的外界能源,借助车顶的太阳能电池板,晒一晒太阳就可以为自己提供并储存用来行走的能量。

  该款smart有着无法言喻的设计感,仿生学式的动感造型中又融入了钻石切割的元素,编辑手头尚无设计师对其理念的解读,但从实际视觉效果来看,还是有一定的美感。车顶多处六角形空洞下方为太阳能电池的夹层,只需电池来负责储存电能,无需内燃机或外接电源的介入,除却制造工序的能量消耗,之后的用车环节可是千真万确的“零排放”!假如对续航里程没有太高要求的话,假如一年四季都有阳光普照,作为车主的你(大胆假设吧)完全可以和爱车每天一起晒晒更健康。


  内饰的部分不必多说,似乎每辆并不急于放入量产议程的概念车都有极为梦幻的一面。此辆smart除了方向盘中央的标志之外,看不出有任何一处与现款smart相关的地方。这种塑料感极强的内部也许不会有太好的用户体验,但谁也不能保证在人类演化多年之后,会有怎样的身体特征。

  编辑点评:太阳能这种电力解决方案在整体上摆脱了很多外部负担,不过现阶段的光伏电池板的能效问题和电池储能问题尚未有效解决。因此这种设计在实际生活中实用性较差,但这两个问题一旦突破,并降低生产成本,太阳能电池车势必会形成一种趋势,来应对能源危机。

BRABUS版纯电四驱奔驰E级
一向打造高性能车的改装部门,居然玩起了电动

  了解改装的读者都会知道BRABUS,这个品牌以打造高性能奔驰量产车为宗旨,将轰鸣的动力传达于世界各地。不过BRABUS近日推出的一款E级则一反常态,告别了燃油动力,而转为纯电动力。不过BRABUS终究是BRABUS,即便是电力驱动,性能依然威猛,而且还是四驱的。

  这款改装E级将传统发动机变速器等动力系统全然不顾,使用四只位于车轮中的轮毂电机提供动力,最大总功率达到了320千瓦,而峰值扭矩则达到了吓人的3200牛米(受限于电力输出的形式,该数值意义与燃油动力汽车相比有些浮夸),仅需6.9秒就可以加速到100公里的时速,值得一提的是,由于使用了电力系统,整车质量达到了2190公斤。为了合理利用能源,四只轮毂电机通过改变电流方向以形成制动器,并且可以280千瓦的输出功率回收动能并提供制动力。

  在经济模式下(最大输出功率被限制在200千瓦),56千瓦时的锂离子电池组可以最多350公里的续航里程。专用的充电机可以在1.5小时内充入50千瓦时的电能。而自带的充电器则能力有限,5个小时仅可充满12.4千瓦时,在市电的环境下有些欠缺。

  编辑点评:该款电动E级在短期内还不会量产上市,BRABUS推出此重磅产品似乎有些玩儿票的嫌疑,不过电动车始终是各大厂商努力的一个方向,在经济环保之余,出色的运动性能也是关键的一笔,如此看来,BRABUS在改装领域算是先行了一步,即便是通常被认为“缺乏激情”的电动汽车,也会拥有“热血”的一面。

总结:

  能源对于人来来说至关重要,世界上的经济,或者说世界上的金钱、货币从源头上来说都是由能源转化而成的。节能,从另外一种意义来讲就是在造钱。虽然当前还有很多技术问题尚待解决,不过相信在能源枯竭那一天之前,会有解决之道,而在彻底解决之前,利用现有的节能技术,延缓能源的枯竭,是现阶段的重点,希望一款款概念产品,能真正转变成街头巷尾的实物。

 

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编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/qcdz/2011/0919/article_4401.html
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