心之所向：發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)

在過(guò)去的2021年，汽車(chē)中國(guó)的余溫沒(méi)有下降，這不僅給我們帶來(lái)了一場(chǎng)汽車(chē)設(shè)計(jì)的視覺(jué)盛宴，也像往常一樣，在技術(shù)領(lǐng)域百家爭(zhēng)鳴。雖然每年還是有幾類(lèi)技術(shù)進(jìn)步，但就其近年來(lái)的發(fā)展來(lái)看，在很多方面都有符合未來(lái)時(shí)代趨勢(shì)的新趨勢(shì)。在本次車(chē)展的技術(shù)盤(pán)點(diǎn)中，我們來(lái)談?wù)勂?chē)技術(shù)未來(lái)的走向。

作為一輛車(chē)，它簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)無(wú)非就是那些零件:車(chē)身、底盤(pán)、發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器和內(nèi)飾。如今，這些在街上跑的普通車(chē)型已經(jīng)徹底研究了這些點(diǎn)，新技術(shù)正在一步步改變這些部件的結(jié)構(gòu)和概念。這時(shí)可能有人會(huì)問(wèn):想法？除了結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)汽車(chē)結(jié)構(gòu)的很多概念會(huì)隨著科技的發(fā)展而改變嗎？

說(shuō)到這樣的變化，相信大家更關(guān)心的是汽車(chē)技術(shù)未來(lái)的發(fā)展方向。別急，讓我們一步一步來(lái)，從車(chē)輛的心臟:發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)始。

●面向思維的引擎技術(shù)

從今年的車(chē)展來(lái)看，各家汽車(chē)公司在發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域的創(chuàng)新保持不變，但與以往大相徑庭，本次車(chē)展的一些汽車(chē)公司更傾向于嘗試許多新鮮的結(jié)構(gòu)，改變基于傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)升級(jí)，甚至說(shuō)這是一次發(fā)動(dòng)機(jī)的變革。

當(dāng)然，并不是所有的發(fā)動(dòng)機(jī)都經(jīng)歷了這樣革命性的變化，主流技術(shù)的普及也是今年車(chē)展可以看到的方向。說(shuō)到主流，汽油發(fā)動(dòng)機(jī)仍然是當(dāng)今世界，所以在這一部分，讓我們從傳統(tǒng)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)始。

或許在十幾年前，大眾和三菱的這種做法真的很前衛(wèi):不是在進(jìn)氣歧管內(nèi)噴射燃油，而是直接在氣缸內(nèi)噴射，提高熱效率，推廣到量產(chǎn)車(chē)。與歧管?chē)娚湎啾龋眹娋哂懈叩膰娚鋲毫?、更好的霧化效果和更靈活、精確的噴射控制。但是在多次噴射的過(guò)程中，可能會(huì)多次噴射，一次噴射的部分油霧只起到散熱的作用，所以在一定工況下并不省油。

從技術(shù)上講，原則上實(shí)現(xiàn)這個(gè)措施并不難。柴油發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期使用這種結(jié)構(gòu)。然而，由于它們需要依賴一套高壓燃油噴射裝置，對(duì)燃油的高要求以及如何控制排放成為了它們發(fā)展中的難題。直到最近幾年，人們才把直噴和歧管?chē)娚浠旌掀饋?lái)實(shí)現(xiàn)雙噴射，這個(gè)問(wèn)題可以看作是未來(lái)發(fā)展的一個(gè)解決方案。

經(jīng)過(guò)十幾年的演變，這項(xiàng)技術(shù)不再是當(dāng)年的“黑科技粉米直噴發(fā)動(dòng)機(jī)”，隨之而來(lái)的是由于技術(shù)成熟而大規(guī)模普及。有句話說(shuō):技術(shù)取決于需求和發(fā)展。的確，小排量+小慣性渦輪的直噴技術(shù)，國(guó)內(nèi)外正在普及的一體化理念，混合歧管?chē)娚涞闹眹娤到y(tǒng)，都是為了同一個(gè)目標(biāo):排放標(biāo)準(zhǔn)越來(lái)越嚴(yán)格。

改變環(huán)境和生活，在工業(yè)化的現(xiàn)代社會(huì)，空空氣污染絕對(duì)是全世界亟待解決的問(wèn)題，我在北京的時(shí)候一定深受其影響。如果有微風(fēng)吹散霧霾，在這一天給自己放個(gè)假是合適的。然后，為了解決這個(gè)問(wèn)題，很多國(guó)家通過(guò)限制車(chē)輛排放，增加排放測(cè)試難度，鼓勵(lì)小排量汽車(chē)和新能源汽車(chē)的發(fā)展，從而控制空氣體環(huán)境。先不說(shuō)這個(gè)方案的合理性，從某個(gè)角度來(lái)說(shuō)，確實(shí)讓小排量渦輪直噴發(fā)動(dòng)機(jī)如魚(yú)得水，這些技術(shù)被廣泛應(yīng)用也就不足為奇了。

這種發(fā)展趨勢(shì)在中國(guó)已經(jīng)成為主流，但并不意味著所有車(chē)企都在走這條路。觀致與科尼賽克的合作，為汽油機(jī)未來(lái)的發(fā)展提供了新思路:取消凸輪軸的設(shè)計(jì)，使用帶油壓和氣壓的控制單元來(lái)控制執(zhí)行閥的開(kāi)啟、關(guān)閉和升程。從結(jié)構(gòu)上看，某種程度上可以看出，未來(lái)的發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)將聚焦于電控領(lǐng)域，簡(jiǎn)化機(jī)械結(jié)構(gòu)，將更多的機(jī)械設(shè)計(jì)變?yōu)楹?jiǎn)單的電控單元來(lái)替代。并且利用電磁閥實(shí)現(xiàn)原有凸輪軸的功能，可以實(shí)現(xiàn)更精確的正時(shí)和升程控制，優(yōu)化空燃油比，使歧管?chē)娚浒l(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率和直噴發(fā)動(dòng)機(jī)一樣好，也有很好的減重效果。

以科尼賽克和庫(kù)羅斯的發(fā)動(dòng)機(jī)為例。取消凸輪軸和傳統(tǒng)氣門(mén)正時(shí)后，發(fā)動(dòng)機(jī)上部體積明顯縮小，缸蓋部分可減少多達(dá)50%，整體質(zhì)量也可減少30%。

從機(jī)械到電子，這樣做的好處是簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，減輕重量，并且在響應(yīng)時(shí)間和精確控制方面有優(yōu)勢(shì)。同樣，由于對(duì)電子控制的依賴性越來(lái)越大，未來(lái)的發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)很可能與電子控制邏輯領(lǐng)域而不是機(jī)械結(jié)構(gòu)領(lǐng)域展開(kāi)競(jìng)爭(zhēng)。

未來(lái)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)依靠電控技術(shù)，大面積簡(jiǎn)化機(jī)械結(jié)構(gòu)，極有可能成為未來(lái)發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展的主流趨勢(shì)。我們猜測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)會(huì)變得越來(lái)越簡(jiǎn)單，通過(guò)調(diào)整不同的電控程序來(lái)實(shí)現(xiàn)不同的控制邏輯，使發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到不同的輸出特性。

筋骨之道：傳動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)

●筋骨之道——傳動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)

從汽車(chē)的角度來(lái)看，要實(shí)現(xiàn)高效率、高輸出，一方面要靠心臟出色的運(yùn)轉(zhuǎn)效率；另一方面，空也不能用盡全力使出來(lái)，這也將是力量發(fā)揮的障礙。從這個(gè)角度來(lái)看，一套高效的傳動(dòng)系統(tǒng)可以讓一臺(tái)好的發(fā)動(dòng)機(jī)最大限度地發(fā)揮其應(yīng)有的能力，而所謂“好馬配好鞍”就是這個(gè)道理。

在傳動(dòng)系統(tǒng)方面，汽油車(chē)/柴油車(chē)領(lǐng)域只靠如何優(yōu)化變速箱，降低傳動(dòng)損耗來(lái)提高傳動(dòng)效率。當(dāng)然，實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)的方法并不是唯一的。部分車(chē)企采用更換原有變速箱的形式來(lái)優(yōu)化傳動(dòng)系統(tǒng)，即采用不同的變速箱。包括無(wú)級(jí)變速器和離散余弦變換在內(nèi)的許多形式也各有優(yōu)缺點(diǎn)。就目前的技術(shù)而言，實(shí)現(xiàn)它們并不難。

話說(shuō)回來(lái)，既然傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)需要依靠變速箱來(lái)達(dá)到“減速增扭”的效果，那么效率的優(yōu)化確實(shí)是最重要的。從本次車(chē)展來(lái)看，國(guó)內(nèi)外各大汽車(chē)公司對(duì)變速箱優(yōu)化都有自己獨(dú)特的理解，但就大類(lèi)而言，一般分為兩個(gè)方向。

部分車(chē)企選擇采用雙離合變速箱方案，可以在換擋時(shí)不中斷動(dòng)力輸出的情況下實(shí)現(xiàn)快速換擋，滿足高效快速的動(dòng)力傳遞需求，但在舒適性方面存在一些問(wèn)題。然而，一些汽車(chē)公司采用傳統(tǒng)的自動(dòng)變速器方案，檔位較多。通過(guò)細(xì)化傳動(dòng)比，發(fā)動(dòng)機(jī)工況幾乎可以一直保持相對(duì)最優(yōu)，從而實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的高效率。但大部分AT在換擋時(shí)間上稍遜一籌，而大部分傳統(tǒng)的鋼帶或鏈條驅(qū)動(dòng)的CVT，由于鋼帶和皮帶輪壓緊的方式，可能會(huì)打滑。

雖然看似完美，但凡事都有利弊。這么復(fù)雜的變速箱可靠性如何？雖然我個(gè)人很信任雷克薩斯的品控，但是這么復(fù)雜的結(jié)構(gòu)能保證嗎？

混合動(dòng)力不僅改變了動(dòng)力單元和變速箱，也改變了驅(qū)動(dòng)形式:“混合四輪驅(qū)動(dòng)”的概念是一種逐漸成為主流的驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)。我們熟悉混合動(dòng)力的概念。在傳統(tǒng)汽油/柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上，結(jié)合電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，達(dá)到動(dòng)力互補(bǔ)的效果，降低油耗，提高駕駛效率。混合動(dòng)力四驅(qū)的結(jié)構(gòu)其實(shí)并不復(fù)雜，早在10年前，雷克薩斯RX（查成交價(jià)|參配|優(yōu)惠政策） 400h就有類(lèi)似的結(jié)構(gòu)。這種混合動(dòng)力四輪驅(qū)動(dòng)可以在汽油車(chē)的前身平臺(tái)上進(jìn)行開(kāi)發(fā)，是很多廠商開(kāi)發(fā)混合動(dòng)力SUV的主流方法。確實(shí)，SUV市場(chǎng)已經(jīng)火熱了，加上混合動(dòng)力四驅(qū)簡(jiǎn)單有效的技術(shù)，節(jié)能高效，何樂(lè)而不為呢？從群眾中逐漸成為主流也是有道理的。

但這并不意味著它是完美的。和發(fā)動(dòng)機(jī)的電控一樣，這種混合動(dòng)力四驅(qū)結(jié)構(gòu)也依賴于復(fù)雜的控制邏輯，即回歸到電控問(wèn)題:如何協(xié)調(diào)汽油機(jī)驅(qū)動(dòng)的前橋端和電機(jī)驅(qū)動(dòng)的后輪軸端，是未來(lái)各大廠商的難題。目前在一些低端產(chǎn)品中，采用的方法類(lèi)似于電子限滑差速器的原理，即車(chē)身穩(wěn)定系統(tǒng)的導(dǎo)數(shù)函數(shù)，通過(guò)車(chē)身穩(wěn)定系統(tǒng)制動(dòng)車(chē)輪，防止打滑。但是在前端和后輪軸端的驅(qū)動(dòng)配合方面，似乎每個(gè)廠商的控制邏輯都不一樣。

這確實(shí)為我們的未來(lái)提供了一些新的思路:不僅是混合動(dòng)力四輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，傳動(dòng)效率高等。，而且復(fù)合變速箱也給我們提供了一些啟發(fā)。為什么不在難以平衡的時(shí)候把它們整合在一起呢？

腦部開(kāi)發(fā)：電子化與自動(dòng)駕駛

●大腦發(fā)育——電子和自動(dòng)駕駛

說(shuō)到未來(lái)技術(shù)，電子技術(shù)是大勢(shì)所趨。越來(lái)越多的傳統(tǒng)機(jī)械零件將被更多的電子零件所取代。未來(lái)，開(kāi)車(chē)會(huì)變得更簡(jiǎn)單。

事實(shí)上，汽車(chē)電子化的概念并不是一個(gè)新產(chǎn)品。20世紀(jì)（查成交價(jià)|參配|優(yōu)惠政策），隨著電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)的普及，可以看出未來(lái)汽車(chē)的發(fā)展必然離不開(kāi)與電子系統(tǒng)的關(guān)系。從ESC到如今各種先進(jìn)的駕駛輔助系統(tǒng)和各種科技化的車(chē)內(nèi)舒適配置，每一次進(jìn)步都在詮釋著“科技改變未來(lái)”這句話。

在本次車(chē)展上，如果你只看到越來(lái)越大的中控臺(tái)屏幕和越來(lái)越集成的功能配置，那么你將是“花樣圖森壞了”。事實(shí)上，在駕駛體驗(yàn)的諸多方面，高度電子化的改善也在悄然進(jìn)行。例如，我們有幸采訪了賓利董事會(huì)負(fù)責(zé)技術(shù)的羅爾夫·弗萊徹先生，與他就電子領(lǐng)域的未來(lái)發(fā)展交換了一些看法。

從單個(gè)品牌的角度來(lái)看電子發(fā)展歷程雖然不全面，但從更廣闊的角度來(lái)看，將是每一家車(chē)企強(qiáng)化電子基礎(chǔ)領(lǐng)域的必由之路，讓計(jì)算機(jī)控制復(fù)雜的機(jī)械操作。從純機(jī)械化到電子機(jī)械化，這種轉(zhuǎn)變需要電子技術(shù)和機(jī)械結(jié)構(gòu)的配合，從而完成輔助控制和驅(qū)動(dòng)方向的改變。

也就是說(shuō)，對(duì)于一些品牌來(lái)說(shuō)，致力于開(kāi)發(fā)電子產(chǎn)品來(lái)改善控制體驗(yàn)，而不是抹殺這種快感，將是未來(lái)的一個(gè)方向。很多電子改造，比如電子渦輪和主動(dòng)懸掛系統(tǒng)，其實(shí)都是為了讓駕駛者更容易體驗(yàn)到駕駛樂(lè)趣。

除了電子機(jī)械結(jié)構(gòu)的一些問(wèn)題之外，從另一個(gè)角度來(lái)看，高電子化車(chē)輛的一些電子安全輔助功能比低電子化車(chē)輛更容易實(shí)現(xiàn)。比如要實(shí)現(xiàn)車(chē)道保持功能，必然會(huì)涉及到轉(zhuǎn)向的問(wèn)題。既然要使其能夠獨(dú)立依靠電子驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向功能，那么基于電子助力轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)開(kāi)發(fā)這一功能必然會(huì)更容易。

在另一個(gè)領(lǐng)域——自動(dòng)駕駛，完全可以理解為電子技術(shù)進(jìn)步的總結(jié)。要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛，首先要讓汽車(chē)具有認(rèn)知意識(shí)、判斷意識(shí)和執(zhí)行意識(shí)。這三個(gè)方面高度依賴于電子控制技術(shù)，而不是復(fù)雜機(jī)械能夠完成的簡(jiǎn)單邏輯過(guò)程。

讓電腦代替司機(jī)。從本次車(chē)展展臺(tái)上的一些展品中，我們也可以看到一些關(guān)于實(shí)現(xiàn)這一未來(lái)趨勢(shì)的想法。對(duì)于法雷奧、博世這樣的零部件企業(yè)來(lái)說(shuō)，他們想要做的不僅僅是完成這些高精度傳感器的量產(chǎn)，解決成本對(duì)自動(dòng)駕駛領(lǐng)域的影響，更重要的是實(shí)現(xiàn)如何讓這些安全輔助系統(tǒng)和駕駛輔助系統(tǒng)相互配合，在現(xiàn)有技術(shù)水平下完成自動(dòng)駕駛操作。

現(xiàn)階段，先進(jìn)的駕駛員輔助系統(tǒng)實(shí)際上已經(jīng)能夠完成許多簡(jiǎn)單的駕駛功能，但從高端車(chē)型的技術(shù)分散來(lái)看，仍有許多成本問(wèn)題需要解決。而且，無(wú)人駕駛和自動(dòng)駕駛在概念上有一些區(qū)別:自動(dòng)駕駛是指車(chē)輛能夠自主駕駛，實(shí)現(xiàn)自主判斷和控制，在某些需要人為干預(yù)的情況下依靠駕駛員自身；無(wú)人駕駛是一個(gè)完全允許汽車(chē)獨(dú)立判斷和操作的概念，無(wú)需人為干預(yù)。所以上圖提到的長(zhǎng)安無(wú)人駕駛，現(xiàn)階段只能算是一個(gè)自動(dòng)駕駛實(shí)驗(yàn)，但它的進(jìn)步是毋庸置疑的。

除了現(xiàn)階段的自動(dòng)駕駛暫時(shí)無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜工況的正確判斷之外，這背后還有一個(gè)非常重要的問(wèn)題需要考慮:法律問(wèn)題。自動(dòng)駕駛系統(tǒng)能算司機(jī)嗎？當(dāng)發(fā)生事故時(shí)，我們應(yīng)該如何承擔(dān)責(zé)任？在這個(gè)問(wèn)題上，法律一方面需要完善，但另一方面也需要各大汽車(chē)公司和零配件廠商的配合。合作？這方面如何合作？其實(shí)很簡(jiǎn)單:如果車(chē)輛之間可以互通，這件事不就解決了嗎？為了實(shí)現(xiàn)通信，車(chē)與車(chē)之間互聯(lián)網(wǎng)的建立也是未來(lái)發(fā)展的重點(diǎn)之一。

通過(guò)本次車(chē)展對(duì)電子技術(shù)的參觀，建立電子機(jī)械化、自動(dòng)駕駛和車(chē)聯(lián)網(wǎng)，這三個(gè)方面一定是未來(lái)發(fā)展的重要趨勢(shì)。第三個(gè)方面是互補(bǔ)關(guān)系，不僅國(guó)外公司非常重視這三個(gè)方面，國(guó)內(nèi)很多車(chē)企也在加緊研究開(kāi)發(fā)。

編輯評(píng)論:

在本次車(chē)展上，技術(shù)領(lǐng)域的展示不僅展示了各大廠商對(duì)技術(shù)的不同理解，也展示了未來(lái)發(fā)展的一些大致方向:電子控制領(lǐng)域。無(wú)論從發(fā)動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系統(tǒng)還是電子流程來(lái)看，未來(lái)汽車(chē)研發(fā)過(guò)程中，電子控制的重要性都將占主導(dǎo)地位，所有依賴于它的技術(shù)升級(jí)甚至?xí)谖磥?lái)改變我們的用車(chē)習(xí)慣。這不是幻想。如果你仔細(xì)看，它們實(shí)際上已經(jīng)悄悄地發(fā)生了。