油价在继续飚升,汽油发动机似乎要承担起一切的责任,但作为最传统、运用最广泛的内燃机,它也一直在通过各种新技术的应用来提高效率。更省油却能释放出更高的功率是汽车生产商共同努力的方向。
近几年汽车发展所面临的问题,主要是油价的攀升和日趋严格的环保法规。所以生产商不得不加大在动力开发上的投资,这包括短期替代的油电混合动力和长期发展的燃料电池等等。不过,传统的内燃机已有近百年的历史,短时间内仍有不可取代的地位,其实汽油机还有着很强的进化能力,而高效率与节能正是进化的方向。
就全球的发展趋势来看,虽然乘用车引擎逐渐向燃费较低的柴油设计靠拢,但新一代的汽油引擎也更加省油,唯一的不利点只是油价略高而已。不过,如果把柴油车的差价也计算进去的话,开汽油车的总开销不见得会高出多少,所以未来汽油发动机的市场占有率仍然会高于柴油发动机。
首先汽油发动机的输出特性是高转速大功率,这意味着其具有速度上的优势,另外较高的后备功率也让汽油机可以随时随地的给你十足的“推背感”,这是柴油机难以达到的,因此高性能车辆一定得采用汽油机作为动力,此外低转速可产生大扭矩的柴油引擎,在小型车上并无法突显省油优势,所以A级以下的小排量车型也是汽油引擎的拥护者。
既然汽油引擎依旧是未来市场上的主力,这次我们就来谈谈有哪些新技术让它有更高的效能。从发展趋势来看,我们可以归纳为轻量化、可变机构控制、电子化、进气增压四大技术的运用。
材料革命硅铝技术带来的低摩擦耗损与轻量化
谈到轻量化,大家一定会马上联想到铝合金缸体的普及化,铝合金的优点除了是重量轻以外,还有着绝佳的散热性。不过这里所说的轻量化,主要是活塞、连杆、曲轴这些往复式机件使用锻造品的减重措施,这样便能减轻运转时的转动惯量,使反应更直接、临界转速也变得更高,进而能发挥最大的输出功率,各大汽车商的新一代V8高性能汽油机便是得利于高转速,平均升功率都达到了70千瓦以上。
要让引擎的反应轻快、最高转速更高,活塞、连杆、曲轴的轻量化起到关键性作用
同时有越来越多的高级车在缸套融入硅铝技术,强调的重点有低摩擦、高强度、恒温性与轻量化(每缸可减轻约500克),像的AMG的6.2LV8发动机、宝马M系列V8发动机的缸体采用了低膨胀的全硅铝合金材质取代了缸套的设计,因此像前者的引擎净重仅199公斤,对于车身的平衡也有极大帮助。值得一提的是,在没有缸套的前提下,AMG6.2是在缸壁采用TWAS的双金属丝弧形扩散覆盖加工,M-Power则是镀上一层硅晶材质,这样不但能大幅减少摩擦阻力,强度也达到了铸铁缸套的两倍,甚至可以媲美F1发动机的水平了。
发动机的轻量化当然必须对每个零件都斤斤计较,回转机构的减轻会反应在动力与油耗表现上,而整体的重量的控制则能使整车前后配重更理想,而提高车辆的操控性能,所以讲究者还会用上局部的镁合金。另外由于前中置设计与驾乘空间极大化的设计理念的盛行,发动机除了要轻之外体积也得小才行,这点又牵涉到发动机的高度及重心位置。
发动机的小型与轻量化除了利于车身、底盘设计外,对于前后轴荷的合理分配也有着莫大的帮助