2013年世界发动机年度大奖

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  2013年度国际发动机大奖(International Engine of the Year Awards)近期在德国斯图加特公布,这是全球主流汽车制造商以及消费者关注的一项重要奖项,名列前茅的发动机亦会成为各国消费者购买汽车时的重要参考依据。
  福特
  福特1.0升直列3缸涡轮增压直喷汽油机
  这是福特在该奖项创立14年来第二次获得国际年度发动机大奖,而福特去年也是通过该小排量发动机荣登榜首。
  这款1.0升EcoBoost发动机的投影面积仅为一张A4纸大小,是由福特在英国的唐顿技术中心和在德国的Merkenich技术中心共同设计开发的,由福特在罗马尼亚克拉约瓦和德国科隆的工厂率先进行生产,并且这款发动机也将在中国进行生产。
  1.0升EcoBoost发动机采用低惯量涡轮增压器,在风门开启、转速较低时可快速输出动力,并可在转速从1500转/分钟~4200转/分钟时输出170牛·米的最高扭矩。这款发动机的创新还有:集成在气缸盖上的排气歧管,有助于降低排气温度,从而在更宽泛的发动机转速区间优化油气混合比;铸铁缸体比传统的铝制缸体在热车时有很大优势,节约了50%的热车能量,有效提升燃油经济性;两条浸油式主发动机皮带,运转更为安静、高效;刻意保持“非平衡状态”的飞轮与滑轮设计,而没有加装平衡轴,这能增强发动机效能。
  尽管排量更低、体积更小,但是1.0升EcoBoost发动机的动力输出和性能却能与普通的1.6升自然吸气发动机媲美,并且拥有更加出色的燃油经济性。这款拥有125马力最大功率、170牛·米峰值扭矩输出的发动机,已经让海外那些节俭但有追求驾驶乐趣的新福克斯车主体验到了激情,更能让全新福特翼搏这种SUV也做到动力与节能兼顾。
  福特EcoBoost发动机是公司近期可持续发展战略的重要基石。该战略旨在向全球广大消费者提供大量广受青睐的物超所值、节能省油的汽车产品。到2012年,福特汽车将在全球范围内实现年产130万台EcoBoost发动机。2013年,全球90%的福特产品将配备EcoBoost发动机。
  大众
  1.4升直列4缸双增压直喷汽油机
  大众的EA111系列1.4TSi双增压发动机已经是连续第八年赢得1.4升组别冠军的殊荣了,这就是其实力的最好证明。
  这台双增压发动机登场时间已经不短(全球第一台双增压发动机),在大众旗下的众多车型上都有使用,这是一款使用混合增压技术的发动机,同时具有涡轮增压以及机械增压的特点。这两种增压呈互补的态势,时刻提供足够的动力输出。
  这款发动机的工作原理是,当发动机启动之后,直接引入机械增压,随着发动机转速的提升而增加增压压力;当转速超过1500转/分的时候,涡轮增压器开始介入工作,这时候机械和涡轮同时工作,从而让发动机的增压值超过2.0巴(Bar),因此发动机的功率表现惊人。此外,发动机还解决了机械增压模式在高转速下的功率损耗问题,当达到一定转速的时候通过电控的电磁离合器来逐步断开机械增压器同发动机之间的连接,当转速达到3500转/分钟的时候完全分离,从而让发动机时时刻刻都保持在最佳状态。
  再来看看发动机的实际表现,1500转/分的时候就可以输出最大220牛·米的扭矩,并且这个扭矩可以持续到4500转/分,而其最大功率达到160马力,甚至达到了很多2.4-2.5升自然进气4缸发动机的水准。当然,如果有需要,大众还可以轻易地将功率上调至180马力以上。但是,由于生产成本太高,大众并不打算将该发动机进行全面推广。
  EA211系列的1.4升双增压发动机也参与了今年的角逐,但是成绩差强人意,主要是因为新发动机的动力调校过于保守,只有EA111系双增压发动机的八成。不过新发动机也有亮点,那就是自重比老发动机要轻22千克,而且四个气缸中的两个可以根据负荷情况自行启停以进一步降低油耗。
  宝马
  宝马2.0升直列4缸涡轮增压直喷汽油机
  去年就已经获过奖的宝马N20发动机今年再次登榜,它的任务就是取代宝马经典的自然吸气式直列6缸发动机(N52),它目前已经广泛搭载在宝马的3系、5系、X1等车型上,装配到具体车型上又分为高功版和低功版。
  N20发动机的曲轴箱由两部分组成,一个为曲轴箱主体,另一个为底板,底板通过螺栓与缸体连接,其主要用来固定曲轴。与普通发动机只通过轴瓦盖来进行固定的方式相比,这种设计能为缸体提供足够的扭转刚性,同时可以对高转速下的曲轴提供更为精确的支承。N20发动机还采用了与N55发动机相同的第三代Valvetronic电子气门升程系统,它的特点是带动偏心轴旋转的伺服电机尺寸更小,同时用来检测偏心轴旋转角度的传感器也集成在了伺服电机内。除此之外,它的工作原理没有任何变化,依然是可以对进气门侧的气门升程进行从0.3毫米到9.9毫米之间的无级调节。此外,N20发动机排气门侧的气门应用了气门充钠技术,这种技术将气门杆设计为中空结构,然后将金属钠充入其中。在发动机正常的工作温度下,处于液态的金属钠会随着气门的开闭而上下运动。由于钠的比热容较大,所以它能够很好地吸收来自气门头部的热量并进行传导,这就降低了气门在恶劣工作环境下的温度。
  N20使用了一台与N55发动机相同的双涡管涡轮增压器,所谓的双涡管是指有两条互不干涉的管路都通向废气涡轮侧。对于四缸发动机来说,根据1-3-4-2的气缸做功顺序,将1、4缸组成一条管路,2、3缸组成另一条管路。这种双涡管的结构设计可以减小排气干涉,让排气压力更为平稳持续,同时双涡管的结构减小了每个涡管的截面积,从而提高了排气气流的速度,最终起到减小涡轮迟滞和提升增压的效果。N20发动机应用了缸内直喷技术,其中高压油泵由排气凸轮轴驱动,喷油器则由博世提供,其最高可承受200Bar的喷射压力。除此之外,N20发动机还应用了可变排量机油泵、平衡轴、独立的电动水泵、曲轴偏置技术等,这些都确保了发动机运转时的高效与平稳。   保时捷
  保时捷2.7升水平对置6缸直喷汽油机
  宝马的3.0升直列6缸双涡轮增压发动机和单涡轮增压发动机多年来一直是2.5-3.0升组别的领头羊,但今年这份荣誉属于保时捷。
  燃油直喷外加自然吸气,大缸径加短冲程,很典型的保时捷式的设计,让这台偏向高转速的2.7升水平对置发动机的最大功率在6700转/分钟时达到了275马力,280牛·米的最大扭矩从4500转/分钟保持至6500转/分钟转速,使得Boxster能在5.5秒从0加速到100公里/小时,极速达到了264公里/小时。保时捷这次引入了升级版的VarioCam智能热管理系统,电气系统的能量回收率得到了提升,自动启停也成为了标配,所以配备该2.7升发动机的Boxster在提供无穷驾驶乐趣的同时,能耗也表现得十分卓越,其每公里的二氧化碳排放量甚至还不到200克!
  法拉利
  法拉利6.3升V12直喷汽油机
  增压技术的日益完善让一些人提出了这样的质疑,“我们是否还需要那些大排量发动机?”极端的环保人士更是经常借助某些平台呼吁社会应该抵制这些生产厂商,而在坚持者眼中,火种的传承则是不容辱没的使命。
  虽然贵为大排量自然吸气发动机,但这台6.3升V12发动机仍少不了被人拿来与排量更小的涡轮增压发动机相互比较一番。均衡的整车调校与强大的动力输出让F12仅用3.1秒就可从静止加速至100公里/小时。虽然,自然吸气发动机无法像涡轮增压发动机那样获取足够宽泛的高扭矩输出平台,但在评委们看来,F12那种线性的加速感受是令人心醉的,这正是自然吸气高转速发动机的魅力所在。这台发动机的压缩比做到13.5:1绝非易事,燃油直喷系统的喷油压力最大提升至200Bar,这在某种程度可化解一些高转速和高速压缩比的“矛盾”。在发动机控制方面,多重点火的点火系统可在三个不同的时间释放出不同强度的火花,以此满足不同工况下的燃烧需求。
  在降低发动机内耗方面,法拉利的工程师也做了很多工作,从进气和排气的能量损失到活塞裙部表面低摩擦力材料涂层的运用,再到部件本身采用超高精度加工工艺。发动机的润滑系统在降低内耗环节也有直接的贡献,四个直径较小的叶片式机油泵可按需进行工作,在满足发动机润滑需求的前提下做到尽可能的不耗费多余动力。这些技术在无形当中也就提高了发动机的工作效率。
  宝马
  宝马/PSA 1.6升直列4缸涡轮增压发动机
  随着这款1.6升发动机的量产,宝马和PSA集团对这款发动机都采用了独立的命名,宝马按照自家的发动机编号,将其称为N13系列,而PSA集团则将其命名为THP系列。随后,宝马将这台发动机主要应用在旗下的MINI车型以及1系车型上,而PSA集团主要将其应用在标致208、308、3008、雪铁龙C4等车型上。宝马与PSA合作开发的这款发动机在缸体结构上大同小异,拥有相同的缸径和行程。
  在技术装备上,它们都采用单涡轮双涡管技术,根据匹配车型的不同,它的动力参数被两个厂商分别进行了不同的调校。此外它们还应用了缸内直喷技术,可以确保每一滴燃油都可以被高效利用。宝马还将自家的Valvetronic电子气门升程系统加入其中,不过PSA集团的THP发动机或许是没有得到授权,所以其只拥有CVVT连续可变气门正时系统,而没有可变气门升程技术。可以说,N13发动机与N20发动机在技术装备上几乎完全一致,而THP发动机是在基础架构上增加了一些更适合自己特性的技术,比如离合式水泵、电子节温器、可变排量机油泵等。
  迈凯伦
  迈凯伦3.8升V8双涡轮增压直喷汽油机
  迈凯伦的名字破天荒地出现在了年度发动机大奖的榜单中,尽管排名并不靠前,但它干掉了争霸多年的宝马4.0升V8发动机。去年在国际发动机年度大奖评审过程中,迈凯轮的3.7升的TwinTurbo动力总成以微弱的劣势排在了法拉利458的V8发动机之后,但该发动机经过重新打造后,成为了今年最出色的V8发动机。
  这台车厂代号为M838T的发动机自重只有199公斤,涡轮增压器来自三菱,在7500转/分钟时能输出高达625马力的最大功率,600牛·米的峰值扭矩从3000转/分钟保持到7000转/分钟。该发动机还采用了干式油底壳设计,这能进一步降低车辆的重心。
  让人欣喜的是,这台V8发动机的能耗并不如大家想象得厉害,MP4的百公里油耗为11.6升,每公里的二氧化碳排放量为279克,比大多数超级跑车都要环保得多。
  奥迪
  奥迪2.5升直列5缸涡轮增压直喷汽油机
  奥迪的TFSI5缸燃油直喷涡轮增压发动机继2010年、2011年、2012年获得最佳称号之后,今年再获此殊荣。这款发动机实际排量为2.48升,压缩比为10:1,缸径82.5×92.8毫米。在配合燃油直喷技术之后,其可以在5400-6500转/分钟的时候输出340马力的最大功率,同时可以在1600-5300转/分钟的宽泛转速下稳定输出450牛·米的最大扭矩。
  发动机的升功率高达136马力/升,这在同类型发动机中并不多见,目前这款发动机主要应用在奥迪TT RS以及奥迪RS3中,可以带来极为强势的性能表现,两款车型0-100公里/小时加速均仅需4.6秒,在这个排量的发动机中绝对是令人惊讶的成绩。只靠动力表现并不能打动所有评委,该发动机之所以能蝉联三年榜首自然还有其它原因,那就是它的燃油经济性也很不错,完全不会像竞争对手那样离谱。此外,该发动机迷人的工作声和排气声也是对手不能比拟的。
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