豪華品牌的2.0T,還會有新花樣么?

豪華品牌的2.0T,還會有新花樣么?

在發動機Downsizing以及渦輪化的這條路上,各大豪華品牌產品線,上至旗艦級轎車A8L、7系,下至緊湊級轎車A3、1系,都不約而同地出現了2.0T發動機的身影。然而在這件看似巧合的事情裡面,其實還隱藏了蠻多必然的因素。估計很多人都會有疑問,既然要達到低油耗和動力性能的兼顧,為何只能從2.0L這個排量入手,而不是1.8L、1.5L又或者是2.5L甚至更高的呢?

最簡單的理由就是利潤。2008年9月1日,我國正式調整汽車消費稅,大幅度提升大排量的稅率,3.0~4.0升排量稅率為25%,4.0升以上更是高達40%,無形中給廠商增加了很大的成本。從下圖中也不難看出,2.0升排量是一個明顯的分水嶺。作為全球最大的汽車消費市場之一,各大汽車廠商怎麼會放任利潤白白流失。

毋庸置疑,當今的汽車行業已成為諸多國家的經濟命脈之一,而不斷更新的法規對於行業發展有著極大的影響。不管是歐標、LEV還是國標,都對汽車尾氣排放量和尾氣中的氣體含量有越來越嚴苛的限制,這也是吻合節能減排的環保大趨勢。

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加州LEVIII標準,2015年開始實施。

歐6,2014年開始實施。

節能減排這個命題不只是要限制汽車尾氣中各種有害氣體的排放,最終的目的還是要控制汽車尾氣的總體排放量。而為了實現降低油耗的目的,還是得從發動機入手。但是,動力輸出和燃油經濟性成反比這個道理我想大家都懂的,總不能要求馬跑得快,又不給馬吃草吧,而中大排量的自吸發動機儘管在動力上具備優勢,卻不得不面臨排量、油耗、排放等因素的制約,所以,各種提高燃油經濟性的技術都會考慮保障動力性,渦輪增壓技術逐漸被許多廠商運用。

不得不承認,基礎排量更高的前提下再加入渦輪增壓技術,確實能在保證動力輸出的平順性之餘,又能把發動機的潛力挖掘出來。

同時,還有另一個關鍵因素,整車的輕量化對於提高燃油經濟性和實現環保同樣重要。研究表明,汽車輕量化對燃油與排放的影響如下表所示。

這也是為什麼某些豪華品牌開始在車體骨架中融合了CFRP碳纖維強化樹脂、鋁合金和鋼板這三種材料。同時不要忘記,排量更高的發動機其自身質量也會水漲船高,放在緊湊級乃至中級車上,也不利於前後重量的配比。因此,重量相對較輕的四缸發動機順理成章地成為主流之選。

如此一來,發動機層面的減重對於整車減重的作用不言而喻了。

發動機減重並不是一個新鮮的概念,自發動機誕生以來,發動機的小型化,輕量化技術一直在發展,輕量化活塞,中空曲柄、凸輪軸,缸體改鋁合金,還有一些附件使用高溫非金屬材料。發動機技術發展至今,不是沒有出現過多缸體或者大排量的油老虎,但最終,歷史還是選擇了平順性,重量,油耗都達到了優秀四缸發動機機。

在四缸發動機中,除了2.0T發動機之外, 2.5T排量的體積過大、而1.5T升排量級別的渦輪增壓發動機,確實能通過更大的渦輪或者增壓值來保證動力的輸出,不過相應的也會帶來渦輪遲滯以及高溫散熱等問題,噪音,平順性,行駛質感也存在這樣那樣的問題。故而2.0升排量的發動機在經濟性、環保和價格方面有天然的優勢,更重要的是,這個排量的動力、穩定性也是值得肯定的。所以說2.0升正好是相對平衡且高效的位置。當然了,更關鍵的是為了避免發動機的爆震發生,壓縮比要控制在合適範圍內,也就是壓縮比不能過高。

無怪乎,我們曆數在售的從20幾萬到豪華車系,從轎車到SUV,從合資到進口竟有40多款車型搭載了2.0T發動機,可見2.0T實為各大廠商從價格、性能、節能排放等角度考慮的平衡之選。

不得不承認的是,過往的2.0T發動機也存在隱形矛盾點,油耗相對於小排量渦輪來說,在低轉下並無優勢,相對自吸車型,則在布置,溫度上面臨更大的考驗。2.0T的技術近年來亦限於增壓技術本身的發展,除了搭載較大增壓器,使用雙渦管,或者機械與渦輪「雙增壓」這些技術中排列組合,似乎也遭遇了發展的瓶頸。而這些瓶頸暫時也無可迴避,譬如各類增壓技術在高轉情況下扭矩提升的疲軟。而大渦輪,雙增壓帶來的高溫,耐久性等問題,亦困擾著發動機性能的進一步提升

歸根到底,汽油發動機還是得不斷往更高壓縮比推進,力求達到更高的熱效率,來達到提升燃油經濟性的目的。所以說,避免爆震和更高的熱效率,魚和熊掌兼得一直是工程師們畢生努力的目標。只是現實告訴我們這個目標只能不斷靠近,始終在期待真正意義上的兩全其美。

一些廠商把努力方向擺在了實現汽油發動機的HCCI(均質燃燒)上,然而HCCI亦可能也只在有限的工況實現,其量產預期在2019年,實際效果有待考察。而相比之下,令人驚喜的英菲尼迪VC-Turbo可變壓縮比發動機可謂當下更接近完美且已經量產的解決方案,至少在即將進入國內的全新QX50上,我們已經看見這台發動機的身影了,而不是還停留於試驗階段的產物。

可變壓縮比發動機,顧名思義,其壓縮比實現了8:1到14:1之間任意比率的變化。看似簡單的比率變化,裡頭卻蘊含了英菲尼迪工程師們將近三十年反覆驗證的時間。要知道發動機氣缸內的工作環境相當苛刻,在實現壓縮比可變的過程中得面對包括可靠性、NVH控制以及發動機體積重量等一系列的難題,畢竟發動機在活塞連桿之間增加了Multil-ink連桿機構,從而改變活塞桿長度,進而達到改變活塞上止點的效果以後,許多相關部件都要進行耐久試驗,才能保證發動機最終的量產裝機。

有了可變壓縮比技術的加持,就能在發動機低負載時使用高壓縮比提高效率,高負載時降低壓縮比以免爆震的發生。以往只存在理論上的可能,如今被英菲尼迪變為現實。這也解決了當今2.0T發動機的油耗與性能之間的最大矛盾。

這樣還不夠,工程師還在這台發動機上採用了缸內直噴+歧管噴射、奧拓/阿特金森巡航切換、進排氣可變正時氣門、可變排量機油泵等技術,其思路就像自適應懸掛那樣,通過各種可變系統的存在,讓發動機在不同的工況之下依然能保持最佳的壓縮比和燃效。另外,機腳位置增加了主動式降噪支架來優化發動機的NVH。

因此,在全新QX50上,發動機的峰值功率達到了200kW(272PS)、峰值扭矩直奔380N?m。更可貴之處在於,這台VC-Turbo 2.0T發動機相比此前的V6發動機而言,前驅版效能提升了35%,四驅版效能提升了30%。換言之,在保證性能的前提下,通過可變壓縮比這個黑科技,讓發動機兼顧了出色的燃油經濟性。不僅如此,橫置的布局既能適應前驅結構,也能迎合四驅系統的需要,在應用適應性方面也頗為稱道。

已在今年北京車展上亮相發布的全新QX50正可謂英菲尼迪攜汽油發動機領域的一次革命而來,2.0T也終於迎來傳奇新篇。隨著VC-Turbo 2.0T這一動力黑科技走入千萬家,是時候甩開對6缸發動機的念想,更不必再糾結2.0T哪家強,關於動力的談資就在這裡。


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