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日系三巨头重启发动机研发:水平对置和转子发动机有希望吗?

近日,丰田汽车联合斯巴鲁与马自达举办多路径技术说明会,三家车企各自公布全新发动机计划。

丰田社长佐藤恒治称:

我们对电动车很认真,对内燃机也很认真,但依旧认为纯电不是唯一路径,要让发动机重生。

三家车企均认可碳中和战略但也都认为零碳不是一蹴而就的,客观上确实如此,否则现在也不会有占比很高的插电混动类汽车;但是就丰田汽车探索的氢燃料汽车方向还是“点错了科技树”,氢燃料电池堆的本质是发电器,是通过氢氧反应的方式来发电,车辆采用的驱动系统是纯粹的电驱平台。也就是说氢能汽车的本质是增程汽车,与普通增程车的差异主要是采用了氢燃料电池而非内燃机发电;但是氢能的制备、运输和储存成本都非常高,想要普及应用是不现实的。

所以焦点围绕在斯巴鲁的水平对置发动机和马自达的转子发动机,这两种发动机还有希望吗?

H型发动机的优缺点

全球范围内还在使用水平对置发动机的汽车制造商已屈指可数,也就是斯巴鲁和部分保时捷汽车还在使用;在摩托车领域里也只是少数车企使用,其中知名度最高的是宝马摩托,近期热度很高的长城灵魂摩托所搭载的八缸发动机也是这种类型。

绝大多数车企的选择是直列或V型发动机,以四缸机为主,六缸机以为主。

为何很少有车企选择水平对置发动机呢?

参考下图,这是水平对置发动机的结构特点。

水平对置发动机也叫做H型发动机,俗称“拳击手发动机”,其气缸位于曲轴两侧,可以理解为“把发动机拍平”。这种设计的优势是降低发动机的厚度,H型发动机都很薄,于是用这种发动机即可有效降低车辆的重心与质心;提高车辆操控性的基础方式正是降低重心,随后才是综合性的调校,所以追求操控性的车辆确实适合这种发动机。比如保时捷911的3.0T-H6和3.7T-H6都是水平对置六缸机,不过其普通车型却选择了发动机,参考保时捷帕拉梅拉,其搭载的是2.9T-V6和4.0T-V8,为何普通车型不用H型发动机呢?

凡事都是有利有弊,水平对置发动机可以降低车辆重心,但是其特有的气缸排布方式容易造成气缸与活塞的磨损,从而造成较为严重的发动机烧机油。跑车行驶里程普遍偏少,用户对车辆品质的包容度也更高,其用户更注重车辆性能与操控,所以用H型发动机比较恰当;反之,普通车辆用户的需求恰恰相反,所以用可靠性和耐用性更高的或L型发动机更合适。

斯巴鲁品牌的车子基本都是普通轿车和SUV,所采用的发动机又以自然吸气机型为主,动力表现平平无奇;所以即便斯巴鲁继续推出新的水平对置发动机也很难有所作为,斯巴鲁注定是二线品牌。

转子发动机的优缺点

马自达的转子发动机非常适合高性能车,但绝对不适合普通代步车型。

其特点与H型发动机类似,缺点是耐用性很差且油耗高,优点是升功率和升扭矩、以及非常高的转速。转子发动机有别于普通活塞往复式发动机,不论是直列、还是H型发动机都属于活塞往复式,其曲轴转两圈做功一次;而转子发动机是一个三角形的转子不停转动,在转动过程中完成进气、压缩、做功和排气四个冲程,转子每转一圈可以做功三次!这就是转子发动机的绝对优势。

但是转子发动机的缺点也非常突出,首先是目前还没有已广泛应用的材料可以保证转子的耐磨性,所以其使用寿命确实低;其次是转子发动机的扭矩普遍偏小,进气量和喷油器不够大,扭矩小则只能以高转速实现高功率(大马力)。而转子发动机转一圈就要做功三次,每次做功都要耗油,此时再以高转速运转的单位时间耗油量必然会很高。

所以有一款采用转子发动机的马自达混动汽车在耗油量方面的表现甚至不如同级燃油车,远远高于采用直列四缸发动机的同级插电混动汽车。

总结:

马自达的转子发动机并不适合普通代步车,在混动汽车之上也难有发挥的空间;水平对置发动机也是小众机型,斯巴鲁也很难探索出新的方向。

日本汽车制造商偶尔会有些天马行空的设想,也确实敢于尝试,可是主流汽车用户市场所需要的还是主流的技术方案;目前看来只有丰田的E-CVT架构加直列四缸或六缸发动机方案最适合当下市场用户,诸多自主品牌的插混平台正是借鉴该方案,只是丰田汽车并不足够重视这项技术。

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