别担心!至少在我们还活着的时候,内燃机是不会都进博物馆的


其实内燃机和电动机从来都没所谓真正的对立,就像马是马,汽车是汽车一样。

低端的代步工具方面,永远会选择效率更高、能耗更低、续航与质量更稳定的代步工具——以后是内燃机、还是电动机、甚至是氢能源动力都难说,尚无定论。

也许最终颠覆内燃机车的,是另外一种出行方式,都不一定会被称为车。

高端的驾驶机器方面,目前看来还是内燃机占主流,毕竟机械表才是收藏的主流,那些走时精准的电子表,某种程度上还不如手机。

驾驶感受和乐趣这种东西,加速的快慢只是一种衡量标准,但并不是全部。

不过,既然是捍卫内燃机的尊严,那些有心有力的工程师们其中很大部分也是赌上了自己的热爱,毕竟学习车辆相关专业并从事工程师工作的,有很大一部都是因为热爱,尤其是那些能够掌握话语权,创造奇迹的工程师们,必须的热爱的力量。

所以,为了捍卫内燃机的尊严,工程师们想了哪些办法呢?



# 柯尼塞格的黑科技 #


尽管混动和电动的浪潮势不可挡,以及小排量化也似乎走到了极限,我们挚爱的内燃机在环保的大趋势下已经渐显颓势,然而有着不断创新,追求突破自己极限的优秀企业在,有执着的优秀工程师在,内燃机的火种就不会轻易熄灭。

# 1 #
主动关闭气缸

我们喜欢内燃机轰鸣的声音,排气的声浪如此美妙,V12带来的高亢的嘶吼,似乎是一种不能抗拒的美妙。


不过也正因如此,我们希望汽油能够以正确的方式使用,而不是白白浪费掉。

我们都知道汽车在频繁加减速的时候才是比较耗油和高排放的,而匀速的时候,比如巡航时则并不需要引擎全负荷工作(基本只需要发挥约30%的实力)。


既然如此,为什么不能让ECU去判断来找到一个合适的临界点,在恰当的时候主动关闭一些气缸来提高燃烧效率呢?

当原厂ECU检测到驾驶员踩油门的深度比较小,并且比较稳定之时,位于汽缸头内的感应线圈会将气门驱动装置卡住,因此若干个汽缸的进排气门将不再开启。


无论是OHV还是SOHC/DOHC型的引擎,都能做到这一点,前者可以通过动态调整气门挺杆的方式来达成,后者可以采用锁止摇臂的方式来实现。

这意味着没有任何空气和燃料能进入这些被关闭了的汽缸,因此减小了有效排气量。


我想肯定有朋友会问,为什么要把进排气门都关死呢?

不喷油不点火不就好了么?

绝对不行!

就算不喷油也不点火,往复运动的活塞依然会将新鲜空气吸进来,压缩之后再排出去,这样频繁地对空气做功,汽车专业术语称为“泵气损失”,泵气损失会消耗其它汽缸做的功,变相的增加了引擎的负担,对降低油耗不利。


其实这个技术已经得到了很好的应用,比如在宾利的W12引擎上来降低排放和提高燃油消耗的效率:

事实上,大众集团旗下的好多引擎都有对应的这种技术,上到宾利,下到Polo。考虑到活塞的往复运动,闭缸需要考虑维持引擎的平衡。


如果是4缸引擎可以锁止两个对称的气缸,而V12则可以变成V6,这样一来,震动可以得到有效的控制,引擎内部零件的磨损也会比较平均。

# 2 #
无凸轮轴引擎

这个技术首先由Koenigsegg的姊妹公司Freevalve提出。

实际上,无凸轮轴的引擎可以有效地减少气门驱动结构中的能源消耗。


在传统的引擎中,气门的开关由凸轮轴控制,而凸轮轴依靠曲轴来带动,变相的消耗了一部分发动机扭矩。

而这个技术则通过气动装置(压缩空气来进行推动操作)代替传统的凸轮轴和摇臂装置。


传统凸轮轴结构的局限性在于,只有在凸轮转到顶端附近时,气门才能完全打开。

而这个新技术则利用电子控制系统来驱策气动装置控制气门(气门杆上有一个弹簧帮助气门回归关闭状态)的开闭。


这种控制结构使得工程师们,可以有更大的自由度来操控气门的开闭,因此得到更大的效率。

比如在高转速区间,利用这种技术可以在进气和排气冲程保持气门完全开放(尽可能),这样可以大大提高高转速时候的进气,燃油以及排气的量,因此可以明显提升高转速时候的输出。


而在低转速可以利用这个控制系统控制气门升程,减小气门开度,增加燃烧室内空气的流动速度,形成更强的湍流,使得空气和燃油的混合更加充分,燃烧的更加彻底,达到效率和环保双赢!

这一定是超级版的Vtec!

这就像Honda的VTEC技术,不过目前最先进的VTEC只有三段可以切换,而这项无凸轮轴的技术,如果调教得宜,相当于有无限段的VTEC!


随着可以控制的自由度明显变多,整颗引擎的特性因此会大大改善。

此外这个技术还可以和上述的主动式关闭气缸的技术相结合,达到更高的运转效率。


无凸轮轴引擎,不仅可以减少驱动凸轮轴带来的动力损失,还能随心所欲的控制气门动作,然后摒弃了一套正时链条,凸轮轴,摇臂系统还能大幅减轻引擎重量,真是一举多得!


事实上,不仅仅是Koenigsegg在研究这个技术,Renault,BMW,Lotus等厂商都对此有所涉足,只不过目前该技术还没有能够大面积应用到量产内燃机上,期待该技术能够经过大的车厂进行普及、量产开来。

# 3 #
Variable compression engine
可变压缩比引擎

火花塞点火的引擎的有个问题是高压缩比时候的爆震(马自达干脆在汽油机上放弃了火花塞的设定),并且在增压机上的爆震效应还会被进一步放大,这也是为什么增压引擎会适当减小压缩比的原因。


日产给这个问题的解决方案是所谓的可变压缩比引擎。

原理是通过一个复杂的连杆装置改变曲轴的方向来调节压缩比。因此呢,这样的引擎可以在效率见长的高压缩比和性能取胜的低压缩比之间连续切换。

根据曲轴的位置,英菲尼迪的这颗殷勤可以在8:1-14:1之间连续切换。

和上面的无凸轮轴引擎一样,堪称效率和性能方面“多才多艺”。

# 内燃机火种不灭 #


# 4 #
HCCI

HCCI的全称叫做:Homogeneous Charge Compression Ignition,是一个在汽油机上取消火花塞设定的技术,放弃了火花塞而采用超高压缩比来点燃混合气体。


柴油机的压缩点火是把然后直接喷射进高温压缩空气中直接点燃,该技术与之不同的是,点火前瞬间的空气和燃油的混合气体是均匀同质的(Homogeneous),在压缩之前是预先已经混合好的。


火花塞系统点火是产生一个火花,然后再迅速在气缸中将火焰传递,该技术和火花塞不同的是,这部门均匀混合好的气体是各个地方同时开始燃烧。


由于这个原理,可以有效地减少NOx等气体的排放。所以不仅仅燃烧更充分,效率更高,同时排放也会更加环保。

因为汽油的特质,必须要采用相当高的压缩比(马自达的18:1),这也会带来很多难题。比如如何有效地控制引擎的温度。


过低的温度会导致点火的问题,而过高的温度则会引起不必要的爆震和大大消耗引擎寿命。

后记

其实不必太在意内燃机和电动机的问题,出行的事情,最本质是出行,所以其实可能颠覆内燃机的东西,根本就不是一种叫车的东西。

最后的结果,出行是出行的工具,车是车。

看时间的从来不是手表,手表绝对不是用来看时间的。

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