心之所向：發(fā)動機(jī)技術(shù)

在過去的2021年，汽車中國的余溫沒有下降，這不僅給我們帶來了一場汽車設(shè)計的視覺盛宴，也像往常一樣，在技術(shù)領(lǐng)域百家爭鳴。雖然每年還是有幾類技術(shù)進(jìn)步，但就其近年來的發(fā)展來看，在很多方面都有符合未來時代趨勢的新趨勢。在本次車展的技術(shù)盤點中，我們來談?wù)勂嚰夹g(shù)未來的走向。

作為一輛車，它簡單的結(jié)構(gòu)無非就是那些零件:車身、底盤、發(fā)動機(jī)、變速器和內(nèi)飾。如今，這些在街上跑的普通車型已經(jīng)徹底研究了這些點，新技術(shù)正在一步步改變這些部件的結(jié)構(gòu)和概念。這時可能有人會問:想法？除了結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)汽車結(jié)構(gòu)的很多概念會隨著科技的發(fā)展而改變嗎？

說到這樣的變化，相信大家更關(guān)心的是汽車技術(shù)未來的發(fā)展方向。別急，讓我們一步一步來，從車輛的心臟:發(fā)動機(jī)開始。

●面向思維的引擎技術(shù)

從今年的車展來看，各家汽車公司在發(fā)動機(jī)領(lǐng)域的創(chuàng)新保持不變，但與以往大相徑庭，本次車展的一些汽車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)動機(jī)的技術(shù)升級，甚至說這是一次發(fā)動機(jī)的變革。

當(dāng)然，并不是所有的發(fā)動機(jī)都經(jīng)歷了這樣革命性的變化，主流技術(shù)的普及也是今年車展可以看到的方向。說到主流，汽油發(fā)動機(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)動機(jī)開始。

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。與歧管噴射相比，直噴具有更高的噴射壓力、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程中，可能會多次噴射，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，原則上實現(xiàn)這個措施并不難。柴油發(fā)動機(jī)長期使用這種結(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噴射混合起來實現(xiàn)雙噴射，這個問題可以看作是未來發(fā)展的一個解決方案。

經(jīng)過十幾年的演變，這項技術(shù)不再是當(dāng)年的“黑科技粉米直噴發(fā)動機(jī)”，隨之而來的是由于技術(shù)成熟而大規(guī)模普及。有句話說: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)，國內(nèi)外正在普及的一體化理念，混合歧管噴射的直噴系統(tǒng)，都是為了同一個目標(biāo):排放標(biāo)準(zhǔn)越來越嚴(yán)格。

改變環(huán)境和生活，在工業(yè)化的現(xiàn)代社會，空空氣污染絕對是全世界亟待解決的問題，我在北京的時候一定深受其影響。如果有微風(fēng)吹散霧霾，在這一天給自己放個假是合適的。然后，為了解決這個問題，很多國家通過限制車輛排放，增加排放測試難度，鼓勵小排量汽車和新能源汽車的發(fā)展，從而控制空氣體環(huán)境。先不說這個方案的合理性，從某個角度來說，確實讓小排量渦輪直噴發(fā)動機(jī)如魚得水，這些技術(shù)被廣泛應(yīng)用也就不足為奇了。

這種發(fā)展趨勢在中國已經(jīng)成為主流，但并不意味著所有車企都在走這條路。觀致與科尼賽克的合作，為汽油機(jī)未來的發(fā)展提供了新思路:取消凸輪軸的設(shè)計，使用帶油壓和氣壓的控制單元來控制執(zhí)行閥的開啟、關(guān)閉和升程。從結(jié)構(gòu)上看，某種程度上可以看出，未來的發(fā)動機(jī)技術(shù)將聚焦于電控領(lǐng)域，簡化機(jī)械結(jié)構(gòu)，將更多的機(jī)械設(shè)計變?yōu)楹唵蔚碾娍貑卧獊硖娲?。并且利用電磁閥實現(xiàn)原有凸輪軸的功能，可以實現(xiàn)更精確的正時和升程控制，優(yōu)化空燃油比，使歧管噴射發(fā)動機(jī)的熱效率和直噴發(fā)動機(jī)一樣好，也有很好的減重效果。

以科尼賽克和庫羅斯的發(fā)動機(jī)為例。取消凸輪軸和傳統(tǒng)氣門正時后，發(fā)動機(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，這樣做的好處是簡化結(jié)構(gòu)，減輕重量，并且在響應(yīng)時間和精確控制方面有優(yōu)勢。同樣，由于對電子控制的依賴性越來越大，未來的發(fā)動機(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)域展開競爭。

未來發(fā)動機(jī)技術(shù)依靠電控技術(shù)，大面積簡化機(jī)械結(jié)構(gòu)，極有可能成為未來發(fā)動機(jī)發(fā)展的主流趨勢。我們猜測發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)會變得越來越簡單，通過調(diào)整不同的電控程序來實現(xiàn)不同的控制邏輯，使發(fā)動機(jī)達(dá)到不同的輸出特性。

筋骨之道：傳動系統(tǒng)技術(shù)

●筋骨之道——傳動系統(tǒng)技術(shù)

從汽車的角度來看，要實現(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，這也將是力量發(fā)揮的障礙。從這個角度來看，一套高效的傳動系統(tǒng)可以讓一臺好的發(fā)動機(jī)最大限度地發(fā)揮其應(yīng)有的能力，而所謂“好馬配好鞍”就是這個道理。

在傳動系統(tǒng)方面，汽油車/柴油車領(lǐng)域只靠如何優(yōu)化變速箱，降低傳動損耗來提高傳動效率。當(dāng)然，實現(xiàn)這個目標(biāo)的方法并不是唯一的。部分車企采用更換原有變速箱的形式來優(yōu)化傳動系統(tǒng)，即采用不同的變速箱。包括無級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。就目前的技術(shù)而言，實現(xiàn)它們并不難。

話說回來，既然傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)需要依靠變速箱來達(dá)到“減速增扭”的效果，那么效率的優(yōu)化確實是最重要的。從本次車展來看，國內(nèi)外各大汽車公司對變速箱優(yōu)化都有自己獨特的理解，但就大類而言，一般分為兩個方向。

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

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？

混合動力不僅改變了動力單元和變速箱，也改變了驅(qū)動形式:“混合四輪驅(qū)動”的概念是一種逐漸成為主流的驅(qū)動結(jié)構(gòu)。我們熟悉混合動力的概念。在傳統(tǒng)汽油/柴油發(fā)動機(jī)的基礎(chǔ)上，結(jié)合電驅(qū)動系統(tǒng)，達(dá)到動力互補(bǔ)的效果，降低油耗，提高駕駛效率?；旌蟿恿λ尿?qū)的結(jié)構(gòu)其實并不復(fù)雜，早在10年前，雷克薩斯RX（查成交價|參配|優(yōu)惠政策） 400h就有類似的結(jié)構(gòu)。這種混合動力四輪驅(qū)動可以在汽油車的前身平臺上進(jìn)行開發(fā)，是很多廠商開發(fā)混合動力SUV的主流方法。確實，SUV市場已經(jīng)火熱了，加上混合動力四驅(qū)簡單有效的技術(shù)，節(jié)能高效，何樂而不為呢？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)動機(jī)的電控一樣，這種混合動力四驅(qū)結(jié)構(gòu)也依賴于復(fù)雜的控制邏輯，即回歸到電控問題:如何協(xié)調(diào)汽油機(jī)驅(qū)動的前橋端和電機(jī)驅(qū)動的后輪軸端，是未來各大廠商的難題。目前在一些低端產(chǎn)品中，采用的方法類似于電子限滑差速器的原理，即車身穩(wěn)定系統(tǒng)的導(dǎo)數(shù)函數(shù)，通過車身穩(wěn)定系統(tǒng)制動車輪，防止打滑。但是在前端和后輪軸端的驅(qū)動配合方面，似乎每個廠商的控制邏輯都不一樣。

這確實為我們的未來提供了一些新的思路:不僅是混合動力四輪驅(qū)動系統(tǒng)，傳動效率高等。，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候把它們整合在一起呢？

腦部開發(fā)：電子化與自動駕駛

●大腦發(fā)育——電子和自動駕駛

說到未來技術(shù)，電子技術(shù)是大勢所趨。越來越多的傳統(tǒng)機(jī)械零件將被更多的電子零件所取代。未來，開車會變得更簡單。

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

在本次車展上，如果你只看到越來越大的中控臺屏幕和越來越集成的功能配置，那么你將是“花樣圖森壞了”。事實上，在駕駛體驗的諸多方面，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)域的未來發(fā)展交換了一些看法。

從單個品牌的角度來看電子發(fā)展歷程雖然不全面，但從更廣闊的角度來看，將是每一家車企強(qiáng)化電子基礎(chǔ)領(lǐng)域的必由之路，讓計算機(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)動方向的改變。

也就是說，對于一些品牌來說，致力于開發(fā)電子產(chǎn)品來改善控制體驗，而不是抹殺這種快感，將是未來的一個方向。很多電子改造，比如電子渦輪和主動懸掛系統(tǒng)，其實都是為了讓駕駛者更容易體驗到駕駛樂趣。

除了電子機(jī)械結(jié)構(gòu)的一些問題之外，從另一個角度來看，高電子化車輛的一些電子安全輔助功能比低電子化車輛更容易實現(xiàn)。比如要實現(xiàn)車道保持功能，必然會涉及到轉(zhuǎn)向的問題。既然要使其能夠獨立依靠電子驅(qū)動實現(xiàn)轉(zhuǎn)向功能，那么基于電子助力轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)開發(fā)這一功能必然會更容易。

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

讓電腦代替司機(jī)。從本次車展展臺上的一些展品中，我們也可以看到一些關(guān)于實現(xiàn)這一未來趨勢的想法。對于法雷奧、博世這樣的零部件企業(yè)來說，他們想要做的不僅僅是完成這些高精度傳感器的量產(chǎn)，解決成本對自動駕駛領(lǐng)域的影響，更重要的是實現(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)水平下完成自動駕駛操作。

現(xiàn)階段，先進(jìn)的駕駛員輔助系統(tǒng)實際上已經(jīng)能夠完成許多簡單的駕駛功能，但從高端車型的技術(shù)分散來看，仍有許多成本問題需要解決。而且，無人駕駛和自動駕駛在概念上有一些區(qū)別:自動駕駛是指車輛能夠自主駕駛，實現(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；無人駕駛是一個完全允許汽車獨立判斷和操作的概念，無需人為干預(yù)。所以上圖提到的長安無人駕駛，現(xiàn)階段只能算是一個自動駕駛實驗，但它的進(jìn)步是毋庸置疑的。

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

通過本次車展對電子技術(shù)的參觀，建立電子機(jī)械化、自動駕駛和車聯(lián)網(wǎng)，這三個方面一定是未來發(fā)展的重要趨勢。第三個方面是互補(bǔ)關(guān)系，不僅國外公司非常重視這三個方面，國內(nèi)很多車企也在加緊研究開發(fā)。

編輯評論:

在本次車展上，技術(shù)領(lǐng)域的展示不僅展示了各大廠商對技術(shù)的不同理解，也展示了未來發(fā)展的一些大致方向:電子控制領(lǐng)域。無論從發(fā)動機(jī)、傳動系統(tǒng)還是電子流程來看，未來汽車研發(fā)過程中，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)升級甚至?xí)谖磥砀淖兾覀兊挠密嚵?xí)慣。這不是幻想。如果你仔細(xì)看，它們實際上已經(jīng)悄悄地發(fā)生了。