从简单的受控爆炸开始,一路以来它在不断的改变汽车工业。
迄今为止,人类一直在制造汽车,并且几乎每个引擎盖下都有内燃机。在过去的 100 年中,内燃机的原理一直保持不变:空气和燃料进入,汽缸中发生爆炸,动力不断向前推进。但是每年,工程师都要「磨练」和「压榨」内燃机,使其运转得更快,更远,比以前更高效,从而产生出以前只能在超级跑车上看到的那种动力。
在过去的一个世纪中,内燃机取得了惊人的发展。在 1970 年前,发动机设计的发展是由对性能的追求和燃油供应中辛烷值的增加推动的。但是从那时起,当务之急是必须满足新的排放和燃油经济性法规。
在汽车发动机技术发展的百余年间,从诞生时的单缸到 4 缸,再从 4 缸到 6 缸、8 缸,乃至更变态的 12 缸、16 缸,工程师不断通过增加气缸数量和排量,致力于发动机性能的提升。
从历史上看,内燃机效率受技术的限制要大于创新。举例来说,汽油直喷等技术的潜力早已经被人发现,而且在 50 年前就开始在生产中进行尝试,但直喷技术仅在最近十年内才在生产中得到广泛应用。
近年来,真正改变游戏规则的是引擎技术,传感器和车载计算能力的改进。这些技术的结合将实现前所未有的燃烧过程控制,进而实现低温燃烧和其他高级策略的实际实现,并提高鲁棒性和燃料灵活性。实际上,技术进步使我们在火花点火和压缩点火发动机之间的历史区分变得模糊。我们将看到新的发动机概念,它们融合了两种类型的发动机的最佳特性,以突破效率的界限,同时满足全球严格的排放法规。向更高效率的发动机发展的趋势将改变排气温度和化学成分,并可能对排放控制技术提出挑战。
如果将堆叠气缸数量和排量提升性能看成是一道 1+1=2 的数学题的话,那么如今厂商们要实现就是 1+1>2,这在技术层面上显然难度更大。
其实目前关于发动机的技术进步,大多数的讨论都集中在开发更好的引擎技术上,这是汽车和引擎制造商都想实现的技术突破。美国能源部和国家实验室甚至还有一个雄心勃勃的计划,希望通过共同优化燃料和发动机技术,以实现最佳性能,同时减少温室气体排放,换句话说,是希望消除当前燃料对发动机设计的限制。
所以在这个已经进行了百年蓬勃发展的技术体系之下。以发动机从指数级技术进步,到逐渐放缓,有了电动化的技术,我们就真的要放弃发动机技术继续向前探索的路了吗?
汽车「心脏」的迭代
就像自汽车诞生以来,人们对于动力和速度的追求一直心向往之。发动机是汽车的「心脏」,汽车的发展与发动机的进步有着直接的联系。消费者期望以及内燃机与先进车辆架构的不断变化的结合,对下一代发动机和快速发展的驱动技术的需求不断增长。
一位汽车业高管最近表示,「在过去 10 年发动机的变化比在过去 100 年中的变化更大。」现在,同一款发动机,如何调校能够让它时而如猛兽般适应极端越野,时而如绅士般平稳有力,甚至还能动静相宜?
捷豹路虎是一个最好的例子。这个来自英国的豪华汽车品牌,除了悠久的历史、硬朗的造型以及奢华的做工之外,强悍的越野性能更是大家对该品牌的主要印象之一。但在这些表象背后,最关键的技术就是发动机。
2019 年 4 月,由捷豹路虎自主设计、研发并制造的 Ingenium 发动机家族正式公布其中文命名——「英杰力」。英杰力发动机家族是捷豹路虎有史以来自主研发的最先进的发动机家族,也是捷豹路虎低排放动力总成战略的核心。
英杰力发动机家族采用独特的模块化设计,实现了灵活的适配特性,不仅可满足捷豹路虎不同车型的生产需求,还为未来捷豹路虎丰富的产品布局奠定了基础。而依靠完整的基础设施及体系实力,奇瑞捷豹路虎常熟生产基地还第一时间将英杰力发动机家族引入中国。
Ingenium 的含义很简单,一是天才、天赋;二是指天才人物。可见捷豹路虎对这一发动机的重视。
虽然捷豹路虎在 2014 年就已经研发出第一款 Ingenium 系列发动机,但却是一台柴油机,由于中国柴油乘用车的市场占有率较小,所以国内市场上销售的捷豹路虎车型依旧使用着 EcoBoost 汽油发动机。直到 2016 年,这台 2.0T Ingenium 系列汽油发动机的诞生直接奠定了捷豹路虎在中国市场上的竞争力,2018 款发现神行也升级为拥有 6 款全新的车型。在发动机核心技术上,Ecoboost 2.0T 有三大黑科技,高压直喷技术、涡轮增压技术以及双可变气门正时技术。而在 Ingenium 2.0T 上,这三大技术均被进一步加强。
五个月之后,路虎携 2020 款揽胜家族正式亮相。其中新增的全新直列 6 缸 3.0T 英杰力双增压发动机成 2020 款揽胜家族最大亮点。
英杰力的这台 3.0T 发动机采用直列六缸的设计,直列 6 缸发动机向来不缺忠实的拥簇者,捷豹、宝马就是其中的代表。相比 V6,直 6 拥有更好的平衡性,发动机在工作时不会产生不均衡的惯性力,从而保证了动力输出的平顺性。
在这台 3.0T 发动机上,捷豹路虎运用了连续可变气门升程技术、可变凸轮正时、双涡管涡轮增压器、电子增压器和 48V 轻度混合动力系统等核心技术。
大量轻量化技术在降低发动机重量、提升性能的同时,能大幅降低排放并提供出色的燃油经济性。由 48 伏电动机直接驱动的电子增压器可瞬时为汽车提供增压压力,从而在低转速下即可提供充足的扭矩输出,提高发动机的瞬时响应。
其中连续可变气门升程(CVVL)通过电动液压系统优化气门正时和扬程,从而降低发动机的泵送损失,使得发动机在每种运行条件下均可实现最大效率进气。简单理解就是通过智能的系统来调节进气量,使发动机在高速区和低速区都能得到满足需求的进气量,从而优化了发动机性能,提升了燃油经济性。
发展至今,英杰力发动机已经实现了模块化生产,家族已经拥有了 2.0T 和 3.0T 两种排量的发动机,并且已经搭载在捷豹路虎旗下多款车型上。
该系列发动机基于 PTA 平台生产,模块化的生产让发动机的研发加便捷,用车企研发的说法「只要轻微的调校就能提供不同功率的发动机来匹配车型需求」。这其实为车企的燃油引擎的研发带来了新思路。这不仅是多项捷豹路虎的创新技术的集合,更是捷豹路虎最核心 DNA 的源头。
相信电动技术将完全取代以前的内燃机是错误的。相反,在可预见的将来,内燃机将继续成为人员和货物运输不可或缺的组成部分。
即便捷豹推出了全新豪华纯电动汽车 I-PACE,但它依旧没有忘记传统的燃油发动机。
即使过了一个世纪,即便有了替代燃料和发动机的新方法,但内燃机仍然是这个产业里最大的技术基础。这么久之后,也许的基本逻辑没有改变,但是总会有一家汽车公司愿意推出新的东西,这种持续的改进对于保持内燃机在未来几年中的适用性至关重要。
在这个多变的,似乎已经被电气化转移注意力的汽车行业,我们依旧需要关注这个曾今最核心的技术升级,而捷豹路虎提醒了我们,这一代的核心技术能够获得再次突破。
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