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2亿美元买OPOC技术 一汽捡便宜还是亏了

http://auto.sina.com.cn  2014年05月15日 09:56  车云网  王珺 字号:

  在车云菌的主页上搜索发动机,已经有了六页的内容。在这之中,有“动力新王牌”系列,也有关于发动机最新技术的一些介绍,自然吸气的、涡轮增压的、直喷的、多点喷射的、直列的、V型的……不去管那些已经被淘汰了的发动机技术,在至今仍然在使用的那些技术之中,有一项是车云菌一直没有提到的,那就是水平对置发动机(opposite piston opposite cylinder engine,OPOC)。

  何为水平对置?

  所谓水平对置,是相对于直列和V型发动机而言,是发动机气缸的一种排列形式。一般的V型发动机上气缸夹角是60°,而水平对置可以看成是气缸夹角180°的V型发动机。

水平对置发动机水平对置发动机

  水平对置发动机是个让人又爱又恨的“尤物”。

  水平对置发动机的活塞均匀分布在气缸的两侧,发动机的高度降低,整车重心也就降低,对于车辆的稳定性和操控性都有提高。同时,两侧活塞进行相对运动,力矩相互抵消,因此,水平对置发动机的振动和噪音相较于直列和V型都有大幅降低,平衡配重的减少也让发动机的转速有所提升,油耗也会更低。

  但,这只是在人前的光鲜亮丽。不提与V型发动机相同的两套缸头、配气机构和两个缸体,水平对置发动机受重力影响很大。机油由于重力的作用回流到气缸底部,朝上的气缸受到的润滑和冷却就少;活塞在重力的作用下,往复运动过程中与上下部的缸套摩擦程度不同,磨损程度也就不同,下部缸套自然磨损得更严重一些。

  目前水平对置发动机大多用在小型飞机上,比如初教机等。而在汽车上仍然坚持使用的仅有保时捷斯巴鲁。这两个品牌突破了水平对置发动机的技术壁垒,解决了润滑问题,但是对工艺的要求也更高,高精度的制造成本以及后期昂贵的保养成本让剩下的汽车制造商们望而却步。

  不过嘛,迎难而上的人总是不缺的,不怕虎的初生牛犊也是一抓一大把,成立于美国密歇根州的一家新兴公司EcoMotors就是其中之一。EcoMotors在OPOC上的研究成果不仅比尔盖茨看好,今年3月份,EcoMotors与一汽之间已经签约组建合资公司以在中国生产这项产品,一汽出资2亿美元占股51%,EcoMotors纯技术入股49%。

  对于EcoMotors来说,这是一笔好买卖。一分钱不花,就有了海外市场,那么一汽斥巨资买这项技术,是看中了它的什么呢?

  自古工程师多奇葩

  在EcoMotors的这款OPOC发动机上,每个气缸中有两个活塞,而且在缸头处并无配气结构,是一款两冲程的活塞发动机。EcoMotors最终制造的是一款柴油机,所以在视频中只能看到一个喷油嘴而无火花塞。当然,在双气缸的基础之上,发动机也可以使用汽油、天然气以及生物燃料根据EcoMotors的官方介绍,在每个气缸中设计两个活塞可以让活塞只需要走一半的冲程,这样可以增加发动机的动力密度,降低运行消耗,最终的柴油机产品与传统的柴油机相比,燃油效率提高了20%,并且以四缸发动机三分之一的重量输出相同的功率

  在上一篇关于丰田的线性发电机文章中,车云菌提到过两冲程发动机的弊端,那就是换气过程中未燃烧混合气的排出带来的损失。对于柴油机来说,进气阶段进入气缸中的是新鲜空气,而在压缩行程后期才会喷射燃油并在压缩行程结束后燃烧做功。

OPOC发动机结构简图OPOC发动机结构简图

  在结构简图中,以左侧气缸为例,为示区分,我们将靠近曲轴一方的活塞称之为活塞1,远离曲轴一端的活塞称之为活塞2。仅根据视频和结构简图中的结构较难判断出进排气孔分别安排在气缸的哪一端,也就无从知道活塞1和2分别控制着那个换气过程。

  但是根据两冲程发动机的特性,在燃烧做功之后,活塞1右行,活塞2左行。这个过程中,排气孔先开启,开始排气过程,然后在做功结束之前,进气孔开启,新鲜空气进入气缸。做功结束之后,活塞1和活塞2相向运动,开始压缩阶段,此时,进气孔与排气孔先后关闭,压缩终了前喷油嘴将燃油喷入气缸,然后再重复燃烧做功阶段。当然,对于两冲程发动机来说,第一个冲程为活塞1和活塞2反向运动,第二个冲程为活塞1和活塞2相向运动。

  这款发动机采用电控喷油嘴,通过控制喷油嘴的喷油时间来控制燃烧过程并且防止由于喷油过早而使燃油随着废气排出气缸外造成浪费和污染。另外,这款发动机的先进至于在于设有电子离合器,可以在需要的时候关闭其中一个气缸,仅单缸工作以降低油耗。而且由于每个气缸中都有一对活塞,所以即便了关闭其中一个气缸,也不会出现发动机振动过大的情况。

  咳咳,熟悉车云菌的朋友应该知道,介绍完了之后,下面是例行的吐槽时间。

  从最终的结果来说,双活塞设计的好处是很明显的,比如燃烧增加了20%,比如动力密度增加。但是,劣势也相当明显。

  我们可以看到,这款发动机与传统发动机相比的另外一个最大的不同点在于,活塞与气缸之间的间隙很大。这是因为两个活塞都需要通过连杆与曲轴相连,靠近曲轴一方的活塞连杆结构与常规内燃机中并无不同,但是远离曲轴一端的活塞连杆就不能设在活塞中间而必须是在活塞外头了,这样与气缸之间的间隙必然增大,而且是在某一个径向上增大而不是圆周范围同等增大。

  一般的水平对置发动机因为重力作用活塞与气缸的上下部之间磨损尚且不同,此处为了降低上下之间磨损差距,连杆需要安排在横向的某一段,这就造成了活塞与气缸的左右之间磨损程度也不相同。另外,为了避免活塞2与气缸顶部产生运动干涉,在活塞2和气缸之间还需要增加引导槽,增加了设计工作。

  双活塞结构的气缸燃烧室在两个活塞之间,而当活塞与气缸之间间隙增大之后,气缸中的气体也将不仅在燃烧室中而是遍布整个气缸,后果就是燃烧现象也将不仅在燃烧室中发生,可能也会蔓延至活塞处。

  对于活塞和气缸来说,工作温度都会增高,本来两冲程的活塞在冷却上就存在不足,这样一来,气缸内部,尤其是排气孔所在一方的活塞将长期处于高温的工作环境。

  或者通过更加复杂的润滑与冷却设计来降低气缸和活塞的工作温度,或者是不作为,这样发动机的寿命将会大大降低,维护成本也就相应增加。

  而且,虽然省去了配气结构,但是双活塞结构也会是气缸本身的长度增加,发动机的宽度并不能得到降低,甚至有可能更宽,更加不利于发动机在机舱内的布局。

  车云小结:

  一得一失之间,没有具体的数据,车云菌难以定论这款发动机究竟是利大于弊还是弊大于利。但对于消费者来说,发动机本身的价格和维护成本与燃油价格相比,肯定是一个更大项的支出。

  今年3月份,EcoMotors与一汽之间已经签约组建合资公司以生产这项产品,一汽出资2亿美元占股51%,EcoMotors技术入股49%。且不说这种两气缸小排量的柴油机应用前景如何,单看一拖再拖的柴油国四排放标准实施,也知道这家合资公司未来的路至少不会走得太顺。

  嘛,这是车云菌的看法,元芳们,乃们肿么看?

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(编辑:雪宁)

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