厂商压箱底的宝贝，漫谈那些独特的发动机核心技术

现如今，汽车的发展日新月异，越来越智能化科技化。各种电子系统层出不穷，例如智能交互系统等。汽车厂商们也愿意应用并分享这些技术，给消费者带来新奇且相似的用车体验。不过对于汽车传统的“三大件”，也就是发动机、变速箱和底盘，则被厂商们当作压箱底的核心技术保护起来，其中又以发动机尤甚。事实上汽车的发展史也可以被看作是发动机的发展史，除了我们常见的直列四缸，六缸，V型六缸，八缸亦或是自然吸气和涡轮增压等常见的发动机技术外，还有许多独特的发动机技术在汽车历史上留下了浓墨重彩的一笔，想知道有哪些？今天小编就带大家来好好的了解一下。

汽车界的“拳击手”：水平对置发动机

为什么称水平对置发动机为“拳击手”？主要是由于其活塞运动方式好似拳击手在出拳搏击，因此得名“Boxer”，中文即译为拳击手。和常见的气缸直列或V型排列的发动机不同，水平对置发动机正如其名，气缸水平排列，发动机活塞平均分布在曲轴两侧，在水平方向上左右运动。换一种更好理解的说法即可以把水平对置发动机看成是夹角为180°的V型发动机。这样做的好处是发动机的高度降低，长度缩短，体积更加紧凑。同时还可降低整车重心，重量分布也更平均，有利于提升车辆弯道行驶的性能。此外，相较于直列和V型发动机，活塞在运动时受到的阻力更小，且由于自平衡的特性，水平对置发动机在工作时的震动也会更小一些，正如其名字中的“Boxer”一样，有力精准。下图就很好的说明了水平对置发动机和直列式发动机之间的区别。水平对置发动机在汽车上的大规模应用最早可追溯到传奇的大众甲壳虫，按理说经过这么多年的发展理应更加普及，但目前直列式发动机仍然是主流，水平对置发动机依旧偏安一隅，仅仅被少数车型使用。原因在于虽然水平对置发动机优点明显，但缺点同样突出。由于其先天结构问题，活塞在水平运动时受重力影响，气缸内上下两部分会出现不同程度的磨损，即偏磨现象，下半部分尤其严重。解决这个问题的办法就是加大机油流量，达到“大力出奇迹”的效果。但由于水平对置发动机机油回流速度较慢，加上更大的机油流量，更易出现烧机油的现象，也更易出现积碳，造成横向力不等，加剧震动。所以说水平对置发动机震动小只是理想情况，实际使用中并不能时刻保持这样的完美状态。为了改善这个问题，只能通过合理的设计以及提高气缸内各零件的匹配度，这就对制造过程中的加工精度提出了更严格的要求，且结构更加复杂，因此无论是在设计制造还是维修保养方面，水平对置发动机相较直列式发动机的成本都要更高。虽然没能成为主流，但水平对置发动机如今仍然被应用在汽车上，搭载它的有大家熟知的保时捷911系列，718系列和斯巴鲁全系车型。保时捷自不必多说，水平对置发动机和后置后驱布局堪称绝配，造就了传奇的911系列车型。而718系列的中置后驱布局虽然布置起来稍稍复杂了一些，例如排气管要从后悬挂中间穿过，但毕竟售价摆在那里，只要多付出一些成本，也并不是问题。而斯巴鲁则更贴近咱们大多数人的生活，在路上经常会见到。“水平对置+全时四驱”一直是斯巴鲁的招牌，也很好的解决了前纵置水平对置发动机和转向系统之间的干扰问题。不过斯巴鲁的车型在国内销量一直处于不温不火，即便是最有名的森林人也是如此，这和其较高的售价密切相关。由于水平对置发动机的成本问题，斯巴鲁在国内的售价相较同级别其他车型要高出几万元，阻挡了许多消费者购买的脚步。如果说国内售价高是因为进口，那么在日本市场也是如此则更能说明问题。虽然有着较为出众的行驶品质，但由于要平衡售价，只能在其他方面做出让步，例如常常被诟病的塑料内饰质感。此外，维修不便也是一大原因。不过瑕不掩瑜，我们还是希望这两个品牌能够继续坚守住这份传承，在未来将更好的水平对置发动机和车型带到我们的生活中。

另辟蹊径：马自达转子发动机

如果说水平对置发动机虽然独特，但至少仍是活塞发动机，那么转子发动机则称得上特立独行，另辟蹊径了。原因就在于其舍弃了活塞，改用转子的运动来驱动车辆。一提到转子发动机，人们首先会想到马自达，但事实上转子发动机最早是在1960年由德国的汪克尔博士所发明。后来马自达为了摆脱被兼并的命运而寻求一种独特的技术，因此在西德的NSU（奥迪前身之一）公司参观学习了转子发动机的相关技术，并在由马自达转子之父山本健一带领的马自达“转子47壮士”经过数年的艰苦研究后实现了转子发动机的量产，并在1967年搭载到马自达CosmoSport 110S上，开启了马自达和转子发动机的不解之缘。实际上，当时并不仅有马自达的车型搭载转子发动机，诸如斯柯达，NSU和雪铁龙等，都曾经研究过转子发动机，甚至有些车型最终量产销售。为什么当时这么多厂家投入转子发动机的研究？这和其优点密切相关。汪克尔博士发明转子发动机的初衷是想寻求一种震动小的发动机，而转子发动机通过转子将发动机内部分成不同的腔室来实现进气，做功等一系列循环，并通过转子的离心运动输出动力，去掉了常规发动机活塞往复带来的震动，动力输出平稳流畅。同时简化了结构，缩小了体积，进而实现重量轻，低重心的特性。且转子发动机具有高马力容积比，即小排量高动力，高转速，这些优点都使其看起来是近乎完美的发动机。那么为何后来仅剩马自达一家在坚持转子发动机，以至于现在销声匿迹了？原因在于转子发动机和水平对置发动机一样优缺点明显，甚至缺点更为严重。首先因为转子发动机的输出轴和转子之间并不像活塞发动机那样是1：1的运动关系，输出轴的转速是转子自转速度的3倍，由此造成转子发动机燃油燃烧不充分，且随着转速升高而加剧，因此和同排量的活塞发动机相比，转子发动机的油耗明显更高。同时由于先天的密封性问题，转子发动机需要向燃烧室内注入机油来保证气密性，不完全燃烧的燃油和机油燃烧后的颗粒物混在一起，使转子发动机的污染尤为严重，这个与当今节能减排的观念是背道而驰的。另一方面，由于转子每次做功时位置是固定的，因此转子和气缸壁之间必然会出现磨损，且由于经常处在高温高转速的工作状态下更是加剧了磨损速度，造成零件寿命短的问题。为此工程师需要做大量研究，采用新技术，新材料来延缓磨损的过程，而用户则需要定期更换易磨损零件，甚至直接更换发动机，因此对于厂家的研发和用户的维修保养，转子发动机都有着高昂的成本。如今，抛开那些早期的车型，我们熟知的搭载转子发动机的汽车都是由马自达生产的，如RX-7，RX-8和那台曾经在勒芒24小时耐力赛中夺冠的787B赛车。正是由于马自达的坚持，才能令我们这代人仍然记得并了解转子发动机。不过，目前马自达也已经不再生产搭载转子发动机的车型了，如果想要购买或体验的话，只能到二手车市场中去碰碰运气，看看能不能找到一辆RX-8，不过在这里奉劝一句，若非拥有足够的热爱和精力，建议还是选择其他车型。网上说的RX-8车主保养靠拉高转，灌机油，维修靠换发动机，还得等3个月的说法虽然有些夸张，但也说明这台车并不是那么好伺候的。油耗高，维修不便，保养吃力都是摆在车主面前的难题，或许这也是转子发动机的命运，与其说没落，不如说从未真正普及过。它的性能优势注定只能迎合小部分人的喜好，并不能满足大多数消费者对于车辆可靠耐用油耗低的需求。马自达对于技术的钻研值得肯定，但我们也要正视其缺点。也许在未来我们有了新的燃料，技术更加先进之时，转子发动机的问题被完美解决后终将被人们接受，不过以目前汽车电气化的进程来看，留给它的时间不多了。

开宗立派：丰田THS Ⅱ混动系统

上面为大家介绍的两种发动机归根结底还是在探索燃油发动机的更多可能性，但接下来要介绍的丰田THS Ⅱ混动系统则将汽车发动机技术带到了新的领域。在上世纪90年代，在经历了石油危机和气候变化等事件后，节能减排的意识逐渐深入人心，人们都想要一台油耗低，排放少的汽车。在这种情况下，丰田萌生了将发动机和电动机结合在一起实现混合动力的想法，并在1993年9月由丰田研发执行副总裁Yoshirio Kimbara发起了G21项目，促成了THS混动系统的诞生，丰田也因此成为混动技术最早的开发者和量产者。而1997年搭载THS混动系统的第一代普锐斯上则成为了世界上第一台量产的混合动力汽车。作为一种新技术，THS混动系统在刚问世时不可避免地要遭受到人们的质疑，但它用实际表现打消了人们的顾虑。当年第一代普锐斯搭载的THS混动系统由1.5升四缸发动机、电动机、CVT变速箱，和具备能量回收，启停功能的丰田EMS能量管理系统组成，搭配低滚阻轮胎，在当年就能实现1升油能跑30公里的目标，几乎是同时期同级别车型的2倍。全球累计销量12.3万台，使丰田像中国武侠小说中的一代宗师一样开宗立派，正式宣告混合动力汽车成为一种独立的汽车种类。经过20多年的发展，丰田混合动力汽车愈发壮大，成为混动汽车领域的领军者。此外，丰田混合动力汽车也还是中国混动市场的引领者和开拓者，2010年第六代凯美瑞混合动力汽车由广汽丰田国产，将混合动力汽车带入国内。十年间不断发展壮大，双擎的名字深入人心，丰田混动系统也发展至THS Ⅱ。目前，国内市场中搭载THS Ⅱ混动系统的代表车型有凯美瑞双擎和雷凌双擎等，越来越多的消费者接受并购买双擎车型，销量平稳上涨，这与其优点是分不开的。以凯美瑞上搭载的THS Ⅱ系统为例，这套系统由一台Dymanic Force系列2.5L自然吸气发动机，E-CVT变速箱，PCU动力控制单元和电池共同组成，是丰田目前技术最先进的混合动力系统。其中，2.5L发动机在这套系统中可以实现41%的热效率，是目前热效率最高的发动机。高热效率意味着燃油的能量能更好地被发动机利用，动力更强，油耗更低。配合带有电动机的E-CVT变速箱，提升动力的同时，实现了百公里4.1L的油耗表现，是同级车中油耗最低的一款。同时在电池这一混动系统的关键部分，THS Ⅱ混动系统也有着自己的考量，没有随波逐流使用锂离子电池，而是采用镍氢电池。虽然锂电池但单位体积下的能量密度更高，但镍氢电池的性能已足够保证THS Ⅱ系统的使用，且更加安全可靠，耐用性也更好，符合丰田一直以来高品质，高可靠性的形象。在丰田之后，有不少厂商也在混合动力汽车领域进行跟进，但丰田依旧是表现更好的那一个，也有了“世界上只有两种混动，一种是丰田，一种是其他”的说法。以本田雅阁混动为例，虽然目的都是为了节油，但更强调运动，更依靠电动机来驱动车辆，发动机参与较少，且排量偏小的2.0L发动机还会带来告诉噪音偏大的问题，4.2L的百公里油耗也略高于凯美瑞双擎。反观凯美瑞双擎，则在动力，油耗和行驶质感之间取得了平衡。起步依靠电动机，轻盈有力，深踩油门发动机立即无缝介入，动力随之而来。而在高速时2.5L大排量自然吸气发动机平稳线性的动力输出也令驾驶者信心倍增。这样的驾驶质感也是凯美瑞双擎高价值感的体现。上文中介绍的其他两种发动机技术是优缺点明显，而THS Ⅱ混动系统则是面面俱到。动力强，省油还可靠，也并没有其他两种发动机技术存在的维修保养困难的问题，避免了重蹈覆辙。在保养时仅需和燃油车型相同的程序即可，而在消费者关心的混动系统，尤其是电池的维修更换方面，广汽丰田还为凯美瑞双擎推出了独有的“电池无忧计划”，可享受不限年限，不限里程的镍氢电池组保障，彻底解决后顾之忧。可以看出，虽然水平对置发动机和转子发动机都有自己的闪光点，但重心低，高转速等特性并不适合大多数消费者的日常生活。对于消费者来说，这些优点并不一定会买单，但耗油，易损，维修难的缺点则一定不会为其买单。而像THS Ⅱ混动系统这样节油可靠的技术，才是真正受大多数消费者接受并为之买单的技术。从数据上来看，凯美瑞进入国内14年以来，销量已超200万台，凯美瑞双擎也逐年增长，丰田混合动力汽车在全球更是有超过1400万的用户。虽然从汽车工业历史中来看丰田混动技术非常年轻，但如此惊人的销量和保有量足以说明其品质和技术的成熟可靠。

总结：

今天和大家一起漫谈了那些在汽车发展历史中出现过的拥有独特核心技术的发动机，也为大家介绍了它们都应用在哪些车型上，看过之后，各位是否已经跃跃欲试了呢？不过正如文中所言，搭载水平对置发动机的车型价格都不是很美丽，斯巴鲁全系进口使其售价偏高，保时捷更不必多言，同时维修保养的成本也是阻碍大多数人和它接近的一大原因。而转子发动机则更是可遇不可求。而搭载丰田混动系统的车型应该是这些拥有独特发动机技术的车中最容易被大家接触到，最贴近生活的了。尤其是凯美瑞双擎，除了独特的发动机，TNGA架构带来的高级感和价值感也会给予车主们有别于一般车型的用车体验。所以如果你想拥有和一般车型不同的用车感受，小编推荐你先从凯美瑞双擎入手，由浅入深，相信你会对汽车工业发展过程中那些举足轻重的高光时刻拥有更加强烈的体会。