傳統(tǒng)的內(nèi)燃機的現(xiàn)在和未來如何發(fā)展

   如今混合動力汽車，純電動汽車蓬勃發(fā)展，而國家對汽車排放要求越來越嚴苛的條件下，傳統(tǒng)的內(nèi)燃機動力系統(tǒng)會如何發(fā)展呢？ 本篇將簡單的講述一下，傳統(tǒng)內(nèi)燃機的現(xiàn)在和未來。

    在今年上海車展上，當有記者問戴姆勒集團總裁迪特·蔡澈，傳統(tǒng)動力系統(tǒng)的未來發(fā)展的時候，迪特·蔡澈回答說，內(nèi)燃機依然會是今后汽車動力系統(tǒng)的重要一員。因為戴姆勒集團計劃到2025年，電動化汽車整體銷量達到15%~25%，因此到2025年的時候依然有75%~85%的車型會采用內(nèi)燃機。因此傳統(tǒng)內(nèi)燃機依然是主流。

    而未來戴姆勒公司的內(nèi)燃機，朝著渦輪增壓，模塊兒化生產(chǎn)，重視熱效率的方向發(fā)展。這次復活直列6缸發(fā)動機，就是一個例證。在迪特·蔡澈看來，缸內(nèi)直噴+渦輪增壓+模塊兒化是今后內(nèi)燃機的發(fā)展趨勢。

    內(nèi)燃機的發(fā)明源于1886年，卡爾·本茨和戈特利布·戴姆勒的發(fā)明。距今已經(jīng)有131年的歷史了。當年卡爾·本茨發(fā)明的內(nèi)燃機排氣量984cc，最大馬力0.7ps/400rpm。每小時可以行使15km。隨著時間的推移，更大的馬力，更快的速度，就成了各家廠商開發(fā)內(nèi)燃機的目標。因此發(fā)動機的排量越來越大，到1910年，世界上最早突破時速200km/h速度的汽車，搭載的就是奔馳開發(fā)的引擎。

    發(fā)動機排量的降低是從法國GP賽事開始的。最開始就是為了提高發(fā)動機效率，此后逐漸成為比賽規(guī)則的一部分。最早由法國標致賽車為主導，當時搭載7.6升排量發(fā)動機的標致在速度上戰(zhàn)勝了14.1升排量的菲亞特。

    但是要說發(fā)動機排量的降低，不得不說美國。在歐洲之后，美國成為全球汽車生產(chǎn)制造的大國，并且在二戰(zhàn)后確立了超級大國地位。在石油危機后，德國，日本等汽車企業(yè)紛紛推出廉價的，小排量汽車打入美國市場。

    在此過程中，出現(xiàn)了安全問題和環(huán)境的問題。在安全召回方面，由拉爾夫·納德主導，最早促成并完善了汽車召回制度。在環(huán)境層面，1970年，美國通過了內(nèi)燃機排放相關的禁止法令。內(nèi)燃機面臨新的轉(zhuǎn)型，隨后本田便推出了適應新的排放法規(guī)的CVCC低公害發(fā)動機。并且在第一代思域上，驕傲的把CVCC字母寫在了引擎蓋上。

    20世紀末，梅賽德斯 - 奔馳開發(fā)了柴油共軌發(fā)動機系統(tǒng)，柴油發(fā)動機在20世紀出，由柴油發(fā)動機之父魯?shù)婪颉さ屹悹栐?923年推出了第一款柴油發(fā)動機。此后1936年，梅賽德斯 - 奔馳推出了世界上第一臺柴油轎車。

    柴油發(fā)動機由于顆粒物和氮氧化物問題，一直備受詬病。不過隨著共軌系統(tǒng)的使用，以及過濾器等方式減少了污染，因此“清潔柴油”發(fā)動機的需求在歐洲激增。

    戲劇性的事件是在美國加利福尼亞州，1992年宣布完全無污染的法律（清潔空氣法案）。對平均油耗和污染排放進行規(guī)定，從那時起，幾乎所有美國汽車制造商都針對動力總成開發(fā)，確立了新的研發(fā)方向。

    雖然21世紀初，便出現(xiàn)了燃料直接噴入氣缸的缸內(nèi)直噴技術，汽油發(fā)動機和柴油發(fā)動機上都取得了不錯的應用。但是燃油噴射裝置的歷史卻已經(jīng)超過100年了。1898年，德國DMF(Deutsch Motoren Fabrik)公司開始進行研究，1937年，在飛機發(fā)動機上使用了燃油噴射系統(tǒng)，因此改技術用到汽車上，確實花了很長時間。

    最早出現(xiàn)的缸內(nèi)直噴發(fā)動機是博世公司和Gutbrod公司聯(lián)合研發(fā)的缸內(nèi)直噴二沖程汽油發(fā)動機，最大功率約28馬力，最大扭矩為58牛米，搭載在Guliath GP700車型上。

    Guliath GP700對于大多數(shù)人來說就是博物館里的文物，或者根本就沒聽說過。那么緊接著在1954年面世的奔馳300SL或許更具代表性，它也是早期使用搭載了缸內(nèi)直噴技術汽油發(fā)動機的車型之一。不過當時受制于技術限制，并沒有廣泛應用和推廣。

    直噴系統(tǒng)真正應用并普及是從大眾·奧迪汽車開始的。稱之為FSI渦輪增壓發(fā)動機現(xiàn)在已經(jīng)被廣泛使用了。直噴系統(tǒng)與渦輪增壓系統(tǒng)實現(xiàn)了小排量，高動力。從2007年應用之后，目前世界上大多數(shù)汽車公司都采用了這種方式。

    直噴方式由于缸內(nèi)爆震更強，有利于提升燃油效率，降低排放污染。之后有大眾汽車 Blue Motion。寶馬的Blue Efficiency，奔馳的Blue Tec等，歐洲汽車制造商對直噴給予了很高的期待。

    由于燃油直噴和渦輪增壓器的使用，原先需要12缸發(fā)動機才能爆發(fā)的動力，現(xiàn)在8個氣缸就夠了。當然在超級跑車和高端品牌上依然存在12缸發(fā)動機。不過根據(jù)市場反應，在21世紀初，美國8缸汽車發(fā)動機的市場占有率為45%，現(xiàn)在下降到15%。而4缸汽車的占有率提升至70%。

    降低排量的同時提升了動力，消費者可以花比以前更少的費用享受到跑車的快感。就連法拉利也在逐漸使用V型8缸發(fā)動機，而放棄了繼續(xù)使用V12發(fā)動機。未來超跑時代，V8會成為主流。

    不過，直噴發(fā)動機也有其弊端。缸內(nèi)直噴系統(tǒng)的結構，噴油嘴直接固定向氣缸內(nèi)噴油，雖然在高壓泵的驅(qū)使下，燃油的霧化能力更好，但由于燃油直接噴入高溫狀態(tài)的氣缸內(nèi)，致使留給燃油汽化的時間很短促，這也就為排放更多微粒創(chuàng)造了條件。

    因此采用缸內(nèi)直噴技術的發(fā)動機比歧管噴射技術發(fā)動機排放出的微粒濃度要高。換句話說，同級別的兩輛車，搭載直噴發(fā)動機的汽車在排放方面要比采用歧管噴射發(fā)動機的汽車排放出更多的微粒。造成環(huán)境污染。因此日系品牌研制直噴發(fā)動機相對較晚，而且更加專注油電混合動力技術。

    大眾汽車引入模塊化平臺概念其實也涉及到了動力系統(tǒng)，目前知名的MQB模塊兒化平臺雖然有車身制造。但是在動力總成領域，大眾有汽油發(fā)動機MOB（模塊化汽油發(fā)動機系統(tǒng)）平臺和柴油發(fā)動機MDB（模塊兒化柴油發(fā)動機系統(tǒng)）平臺。

    在第三代大眾EA888發(fā)動機上，大眾采用了雙噴射系統(tǒng)，簡言之在低負荷工況時，歧管噴油嘴在氣缸進氣行程時噴油，混合氣進入氣缸，再配合壓縮行程時氣缸內(nèi)噴油嘴噴油，從而實現(xiàn)分層燃燒；高負荷工況時，只在壓縮行程進行缸內(nèi)直噴。這樣一來，不僅可以提高發(fā)動機的工作效率，還避免了上面提到的在低負荷工況下因氧氣過量導致的排放問題。

    但是依然有媒體報道說，采用雙噴射的第三代EA888發(fā)動機依然有氮氧化物（NOx）和顆粒物（PM）排放過高的問題。

    事實上，任何一家主機廠都沒有最完美的發(fā)動機，但它們有更完美的發(fā)動機，新的機器都在為降低燃油消耗、減少排放、提升耐久度等方面著手，在符合政策法規(guī)的同時，也扔消費者享受科技帶來的便利。