西方集团退出新能源车研发的背后：“超级发动机”的问世

2024年将是风云变幻的一年，先是丰田发布要研发超级发动机， 用于对抗新能源汽车，彻底颠覆整个汽车市场的格局，继而苹果宣布放弃百亿造车计划，老牌燃油车品牌奔驰、宝马等也陆续宣布退出电动汽车研发。

西方集团退出新能源车研发的背后，是由于在该赛道上卷不过中国了吗？还是有更厉害的迭代技术出现反反超新能源汽车？我们一起来了解一下“超级发动机”的秘密。

技术背景

传统活塞式燃油发动机，是利用燃油的燃烧推动活塞进行往复运动从而带动曲轴的转动进行输出；新能源动力，则是利用电能驱动电机进行输出；混动发动机则是通过动力分配将两者进行串联或并联进行结合，这类技术都有一个共同的特点就是：都以静态的发动机外壳或电机外壳作为反作用力支撑。

电机的特点是响应速度快，转化效率高，在额定功率工作时转速与扭矩成反比；内燃机的特点是功率大，输出扭力大。如果内燃机建立在电机输出端上再输出，是否可以实现两者特点的最佳结合？

变换参照物，将原本静态的发动机外壳建立在动态的电机输出端上再对外输出，是“超级发动机”的基本原理，如图所示：

增扭型内燃机，是建立在电机输出端转动的基础上输出的，采用内外双转子叶片驱动的结构形式，外转子与电机输出端连接，内转子以外转子为参照物进行燃烧膨胀对外做功，转动止逆器冲抵爆燃反作用力所做功，其原理如图所示：

在介绍增扭型内燃机前先介绍“转动止逆器”的结构特点：类似于惯性飞轮，轴心部位内置可控离合和主动转动180度以内的转动驱动装置，可控离合器用于控制轴心部与惯性飞轮外轮廓的啮合与分离，转动驱动装置用于使轴心部可相对于飞轮外轮廓转动180度以内。

增扭型内燃机的外转子，相当于传统发动机的机壳，由于该外转子与转动止逆器的轴心部相连（转动止逆器的飞轮外轮廓与电机输出端相连），则可将原固定的机壳化为可主动运动的，该内燃机执行四冲程运动，各冲程运动两转子及燃烧室的状态分别为：

初始工作：进气口、排气口都打开；转动止逆器的可控离合啮合；电机在额定功率下转速与扭矩成反比关系，在电机较低初速时增扭型内燃机不工作，内转子与外转子相啮合，相当于联轴器的作用，直接传递电机转速及扭矩进行输出。

吸气冲程：进气口打开、排气口关闭；转动止逆器的可控离合分离，轴心部分内置的转动驱动装置工作，轴心部相对于飞轮外轮廓反向转动180度以内，带动相连接的外转子相对于内转子反向转动180度以内，内转子在惯性作用下继续正向转动，内转子与外转子所形成的燃烧室空间主动张大，吸入可燃混合油气体。

压缩冲程：进气口、排气口都关闭；转动止逆器的可控离合啮合，轴心部分在吸气冲程时主动反转180度以内时带来的转速降低瞬间被飞轮外轮廓的转动惯性带动提高，回复到电机输出转速，而内转子由于对外输出的反作用力，转速逐降，反作用力矩使得燃烧室空间缩小，可燃混合油气体得以压缩。

做功冲程：进气口、排气口都关闭，燃烧室内置火花塞进行点火；转动止逆器的可控离合啮合，外转子与惯性飞轮相对固定转动，由于飞轮有较大质量的惯性，外转子有很大的转动惯量，参考动量守恒和能量守恒，燃烧室爆燃时的产生的作用力主要推动了内转子的正向转动。

排气冲程：进气口关闭、排气口打开；转动止逆器的可控离合啮合，外转子与惯性飞轮相对固定转动即与电机输出转速相同，而内转子由于对外输出的反作用力，转速逐降，反作用力矩使得燃烧室空间缩小，燃烧后废气得以排放。

进入周而复始的循环工作，这就是“超级发动机”的运动原理，但是，“超级”一词何以体现“彻底颠覆整个汽车市场的格局”这一能力呢？下面的问答能一一体现。

热效率高吗？

从上述运动原理的介绍中可以看到，增扭型内燃机的运动与传统活塞式发动机的运动方式完全不同，取消了活塞及连杆的往复运动，取而代之的是完全正向转动的直接输出，充分地利用了每一冲程的惯性储能，避免了传统发动机需要浪费大量能量使活塞及连杆往复运动；没有曲轴，燃烧做功冲程时，爆燃气体都是垂直推动内转子叶片，避免了传统发动机爆燃时曲轴连杆夹角小带来的对曲轴做无用功的损耗；高效智能的变频压缩比，吸气冲程时的吸气量可根据输出扭矩的需要实时变频；横比活塞式发动机在热效率上做减法改变，热效率的提升非常大。

应用什么燃料？环保吗？

对比传统内燃机，包括汽油、柴油、液化气类型的，增扭型内燃机的结构特点最大的不同在于，没有固定的上止点和下止点，混合油气体的进气量由输出扭力需求在每个吸气冲程中变频决定，压缩后任意压缩比都可以进行点燃，由于都是完全正向转动的直接输出结构，不存在早爆现象，因此，燃料的选择上可在不改变设备结构仅改变控制参数的情况下，增扭型内燃机可应用汽油、柴油、液化气等传统燃料、更可以应用环保的例如氢气、氨气、醇等清洁燃料，能充分满足节能减排、低碳需求。

密封性好吗？耐久度如何？会不会有三角转子发动机的问题？

三角转子发动机的主要问题在于密封性、耐久度不高、尾气排放不达标，这是由于偏心转动所引起的，并且没有润滑机油的回路空间，而增扭型内燃机是完全的同轴心转动，不存在跳动带来的磨损，因而具备很好的密封性及耐久度，结构上，缓冲室内置机油并且与外置机油箱形成内循环。

能满足智能驾驶的汽车需求吗？

增扭型内燃机，属于一款正真意义的混合动力发动机，内燃机部分是在驱动电机扭力不足的情况下才加入工作，在低扭需求的工作情景下，属于纯电力工作，因此内置动力电池组容量大，能适应汽车快速反应及持续大量电力消耗的需求，能更好地适应智能驾驶需求。

“超级发动机”是传统燃油发动机和新能源电车的最佳结合，从上述的分析可以看得到该发动机具有摧枯拉朽的颠覆能力，相信丰田豪言“彻底颠覆整个汽车市场的格局”并非空穴来风，西方集团退出新能源研发值得我们警惕，希望国产车企重视本技术改革，跟进创新步伐。