秋　霜

執(zhí)行／kula

發(fā)動(dòng)機(jī)是汽車的心臟。車上這顆澎湃的器官?zèng)Q定著整車性能的強(qiáng)健與否以及壽命長短。根據(jù)不同的品牌種族，這顆心臟也有好多種組成形式。直列式布置的自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)是最沒有創(chuàng)意的平民化選擇，人們更喜歡關(guān)注那些標(biāo)新立異的少數(shù)派：馬自達(dá)Rx-8的轉(zhuǎn)子式，體積小馬力大；位于地球兩端的保時(shí)捷和斯巴魯車型里都不約而同地跳動(dòng)著一顆水平對(duì)置的心；增壓式發(fā)動(dòng)機(jī)在排量不變的基礎(chǔ)上壓榨出更多的馬力，它們又分為機(jī)械和渦輪增壓；當(dāng)然，還有直噴式發(fā)動(dòng)機(jī)，或許它將在未來取代直列式成為普及率最高的發(fā)動(dòng)機(jī)。

水平對(duì)置發(fā)動(dòng)機(jī)

水平對(duì)置發(fā)動(dòng)機(jī)的英文名為BOXER，BOXER原意是拳擊手，這種引擎汽缸分成成左右兩邊，每邊2或3個(gè)汽缸，左右兩邊的活塞作180度的對(duì)向運(yùn)動(dòng)，猶如拳擊手出拳對(duì)打，因而得此稱呼。目前世界上只有富士重工，德國保時(shí)捷才有這種發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)。

保時(shí)捷和斯巴魯?shù)乃綄?duì)置引擎之間最大的區(qū)別其實(shí)在于安裝方式：斯巴魯是前縱置引擎、前輪驅(qū)動(dòng)或者四輪驅(qū)動(dòng)。跟一般的前橫置引擎前輪驅(qū)動(dòng)車型不一樣，斯巴魯?shù)囊鎸?shí)際上跟奧迪的V型引擎+Ouadro的布局很相似，是非常典型的左右對(duì)稱四驅(qū)輸出。而保時(shí)捷則是中置或者后縱置后驅(qū)或者四驅(qū)輸出。

水平對(duì)置發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞平均分布在曲軸兩側(cè)，在水平方向上左右運(yùn)動(dòng)，而不同于普通直列發(fā)動(dòng)機(jī)活塞上下運(yùn)動(dòng)，或者V型排列發(fā)動(dòng)機(jī)活塞成一定夾角運(yùn)動(dòng)。這種設(shè)計(jì)使得水平對(duì)置發(fā)動(dòng)機(jī)的整體高度大大降低，長度有所縮短，發(fā)動(dòng)機(jī)外形看上去更為扁小，帶來的直接優(yōu)點(diǎn)就是降低了整車重心，令車輛行駛更加平穩(wěn)，實(shí)現(xiàn)了汽車應(yīng)有的敏捷性，降低了側(cè)翻的可能。

此外，水平對(duì)置發(fā)動(dòng)機(jī)安裝在整車的中心線上，兩側(cè)活塞產(chǎn)生的力矩相互抵消，能夠大大降低車輛在行駛中的振動(dòng)，能夠從一定程度上降低發(fā)動(dòng)機(jī)噪音?；钊\(yùn)動(dòng)的平衡良好(180度左右抵消)，相比直列發(fā)動(dòng)機(jī)，在曲軸方面所需的平衡配重減少，有助于轉(zhuǎn)速提升，而相比其他發(fā)動(dòng)機(jī)油耗也更低些。

獨(dú)特的設(shè)計(jì)除了為水平對(duì)置發(fā)動(dòng)機(jī)帶來了眾多的優(yōu)勢(shì)，也為其推廣普及造成一定的不利因素。此外，水平對(duì)置發(fā)動(dòng)機(jī)各部分的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)工藝均要求相當(dāng)苛刻，因此制造成本相比常見的直列或V型發(fā)動(dòng)機(jī)高出不少。因此，采用水平對(duì)置發(fā)動(dòng)機(jī)的車型價(jià)格往往也較同級(jí)別、同排量車型高出不少。最近斯巴魯更是推出了柴油版本的水平對(duì)置發(fā)動(dòng)機(jī)，分別裝備在其森林人、力獅等主力車型身上。

機(jī)械增壓發(fā)動(dòng)機(jī)

機(jī)械增壓的出現(xiàn)與汽車王國-——美國息息相關(guān)。美國人熱衷于擁有一輛加速強(qiáng)勁有力、大而沉的大型豪華車。在這種迷戀動(dòng)力性能的大環(huán)境下，美國人最先想到的當(dāng)然是加大排量，這是實(shí)現(xiàn)低轉(zhuǎn)速大扭矩的最簡單方式。但作為民用車，排量不能是無限制的，而且自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)速?zèng)]有達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，動(dòng)力還是比峰值時(shí)差很多。當(dāng)大排量走到了發(fā)展的極限，成本、資源、環(huán)境都已經(jīng)亮出紅燈之時(shí)，機(jī)械增壓出現(xiàn)了。

如今慣于使用機(jī)械增壓的廠商除了最具代表意義的美國品牌，還有德國的奔馳、英國的捷豹、路虎、阿斯頓·馬丁等。

機(jī)械增壓器壓縮機(jī)的驅(qū)功力來自發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸。一般都是利用皮帶連接曲軸皮帶輪，以曲軸運(yùn)轉(zhuǎn)的扭力帶動(dòng)增壓器，達(dá)到增壓目的。根據(jù)構(gòu)造不同，機(jī)械增壓曾經(jīng)出現(xiàn)過許多種類型包括：葉片式、魯茲、溫克爾等型式。

機(jī)械增壓與渦輪增壓在動(dòng)力輸出上有著明顯的區(qū)別，前者有接近自然進(jìn)氣的線性輸出，而后者則因?yàn)橛袦u輪遲滯的現(xiàn)象，出力相對(duì)多一點(diǎn)突兀，沒那么線性。因?yàn)闄C(jī)械增壓的作動(dòng)原理，使其在低轉(zhuǎn)速下便可獲得增壓。增壓的動(dòng)力輸出也與曲軸轉(zhuǎn)速成一定的比例，即機(jī)械增壓引擎的動(dòng)力輸出隨著轉(zhuǎn)速的提高，也隨之增強(qiáng)。因此機(jī)械增壓引擎的出力表現(xiàn)與自然氣極為相似，卻能擁有較大的馬力與扭力。

房車賽的賽車在改裝時(shí)要拆除空調(diào)壓縮機(jī)，而方程式賽車，甚至連啟動(dòng)馬達(dá)、機(jī)油泵都改成外部連接，目的都是為了減少對(duì)引擎造成的負(fù)擔(dān)。目前，歐洲設(shè)計(jì)的機(jī)械增壓多為0.3～0.5bar的低增壓，著重在低轉(zhuǎn)速扭力輸出與中高轉(zhuǎn)速高原型馬力輸出，不過機(jī)械增壓系統(tǒng)在現(xiàn)階段仍然無法突破1.5bar的高增壓范圍。

渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)

渦輪增壓實(shí)際上是一種空氣壓縮機(jī)，通過壓縮空氣來增加進(jìn)氣量。它是利用發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣慣性沖力來推動(dòng)渦輪室內(nèi)的渦輪，渦輪又帶動(dòng)同軸的葉輪，葉輪壓送由空氣濾清器管道送來的空氣，使之增壓進(jìn)入氣缸。據(jù)說在目前的技術(shù)條件下，渦輪增壓器是唯一能使發(fā)動(dòng)機(jī)在工作效率不變的情況下增加輸出功率的機(jī)械裝置。一般在賽車和跑車上都裝有渦輪增壓器。

滯后響應(yīng)是渦輪增壓的軟肋所在，由于葉輪的慣性作用對(duì)油門驟時(shí)變化反應(yīng)遲緩，即使經(jīng)過改良后的反應(yīng)時(shí)間也要1.7秒，使發(fā)動(dòng)機(jī)延遲增加或減少輸出功率。這對(duì)于要突然加速或超車的汽車而言，瞬間會(huì)有點(diǎn)提不上勁的感覺。不過這點(diǎn)問題并不能淹沒渦輪增壓器的大作用。在近30年里，渦輪增壓器已經(jīng)普及到許多類型的汽車上，它彌補(bǔ)了一些自然吸氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的先天不足，讓發(fā)動(dòng)機(jī)在不改變氣缸工作容積的情況下可以提高輸出功率10％以上，因此許多汽車制造公司都采用這種增壓技術(shù)來改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率，以實(shí)現(xiàn)轎車的高性能化。

理論上，在氣缸本體設(shè)計(jì)時(shí)，氣缸壁夠厚、耐得住壓力，只要增加渦輪增壓器本體的尺寸和數(shù)量，增壓力道幾乎可以無限制增加。最有名的例子，就是當(dāng)年本田提供給麥凱輪一級(jí)方程式車隊(duì)的渦輪增壓引擎，排氣量不過才1.5升，但馬里輸出可以高達(dá)1500匹!

不過凡事有利就有弊，靠渦輪增壓增加動(dòng)力輸出雖然輕而易舉，但伴隨著增壓所產(chǎn)生的高熱必須妥善處理，高熱會(huì)影響兩部分，一個(gè)是負(fù)責(zé)直接冷卻和潤滑的機(jī)油，它會(huì)因?yàn)槭艿礁邿岫焖傺趸Ｒ虼藴u輪增壓引擎必須選用耐高溫、抗氧化好的優(yōu)質(zhì)機(jī)油，而且機(jī)油更換周期會(huì)相應(yīng)縮短，才不容易產(chǎn)生氧化物。另外一個(gè)受高溫影響的是冷卻系統(tǒng)。為了增加進(jìn)氣的含氧量，渦輪增壓車大多會(huì)增加進(jìn)氣冷卻器的方式，來降低壓縮空氣的溫度，冷卻水箱、接溫器也會(huì)適當(dāng)提高散熱效率，所以近年來已經(jīng)很少聽說渦輪增壓引擎有散熱不良的情況了。

轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)

在過去的400年中，許多發(fā)明家和工程師一直都想開發(fā)一種連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的內(nèi)燃機(jī)。人們希望有朝一日往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)將被優(yōu)雅的原動(dòng)力引擎所取代，它的運(yùn)動(dòng)軌跡應(yīng)該非常接近人類偉大的發(fā)明之一：輪子。

實(shí)際上，在16世紀(jì)末期，在出版物中首次出現(xiàn)“連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)內(nèi)燃機(jī)”的說法。連桿和曲柄機(jī)構(gòu)的發(fā)明人沃特-詹姆斯，也曾研究轉(zhuǎn)子式內(nèi)燃機(jī)。特別是在過去的150年里，發(fā)明者提出了許多關(guān)于轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)的提案。在1846年，人們畫出了當(dāng)今轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)工作室的幾何結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了使用外旋輪線的第一臺(tái)概念發(fā)動(dòng)機(jī)。但是，這些概念都沒有實(shí)用化，直到20世紀(jì)50年代轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)成品的出現(xiàn)。

轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)又稱為米勒循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)。它采用三角轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來控制壓縮和排放，與傳統(tǒng)的活塞往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)的直線運(yùn)動(dòng)迥然不同。這種發(fā)動(dòng)機(jī)由德國人菲加士·汪克爾發(fā)明，在總結(jié)前人的研究成果的基礎(chǔ)上，解決了一些關(guān)鍵技術(shù)問題，研制成功第一臺(tái)轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)。

汪克爾于1902年出生在德國，1921年到1926年受雇于海德堡一家科技出版社的銷售部。在1924年，汪克爾在海德堡建立了自己的公司，他花了大量的時(shí)間在那里進(jìn)行轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的研制，在1927年，諸如氣密性和澗滑等的一系列技術(shù)問題的攻克終于有了眉目。20世紀(jì)60年初在德國生產(chǎn)出第一輛裝配了轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的小跑車。當(dāng)時(shí)業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為這種發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)緊湊輕巧，運(yùn)轉(zhuǎn)寧靜暢順，也許會(huì)取替?zhèn)鹘y(tǒng)的活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)。有趣的是，轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)明者汪克爾沒有工程學(xué)位，甚至沒有駕駛執(zhí)照。他是個(gè)不喜歡方程式的實(shí)干家。

1964年，日內(nèi)瓦的德法合資企業(yè)COMOBIL公司，首次把轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)裝在轎車上成為正式產(chǎn)品。1967年，日本人也將轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)裝在馬自達(dá)轎車上開始成批生產(chǎn)。一向?qū)π录夹g(shù)情有獨(dú)鐘的馬自達(dá)公司投巨資從汪克爾公司買下了這項(xiàng)技術(shù)。由于這是一項(xiàng)高新技術(shù)，懂得這項(xiàng)技術(shù)的人寥寥無幾，發(fā)動(dòng)機(jī)壞了無人會(huì)修，而且耗油大，汽車界有人對(duì)這種發(fā)動(dòng)機(jī)的市場(chǎng)前景產(chǎn)生了懷疑。20世紀(jì)70年代石油危機(jī)爆發(fā)，各國忙于應(yīng)付各方面的困難而無暇顧及發(fā)展轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)，唯有馬自達(dá)公司仍然深信轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的潛力，獨(dú)自研究和生產(chǎn)轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)，并為此付出了相當(dāng)大的代價(jià)。他們逐步克服了轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的缺陷，成功地由試驗(yàn)性生產(chǎn)過渡到商業(yè)性生產(chǎn)，并將安裝了轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的RX-7型跑車打入了美國市場(chǎng)，令人刮目相看。

在世界環(huán)保意識(shí)日益強(qiáng)化、石油資源日漸枯竭的今天，以氫氣做動(dòng)力源的研究已成為一大課題。當(dāng)年馬自達(dá)堅(jiān)持下來的轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)從結(jié)構(gòu)上講是最適合燃燒氫氣，而且最“干凈”，因?yàn)闅淙紵旰笈懦龅氖撬羝?，?duì)環(huán)境沒有任何污染。馬自達(dá)公司改制了RX-7型跑車的轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)，使它可以用氫做燃料。這種發(fā)動(dòng)機(jī)裝配在馬自達(dá)HR-X汽車上，1立方米的燃料箱吸儲(chǔ)了相當(dāng)43立方米的壓縮氫氣，以每小時(shí)60公里的車速可行駛230公里，引起了各界人士的關(guān)注。由于從生產(chǎn)裝配到維護(hù)修理，轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)都與傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)大不一樣，開發(fā)成本大。加上往復(fù)式活塞發(fā)動(dòng)機(jī)在功率、重量，排放、能耗等方面都比過去有了顯著提高，轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)沒有顯出明顯的優(yōu)勢(shì)，因此各大汽車企業(yè)都沒有積極性去開發(fā)利用，唯有馬自達(dá)一家苦苦支撐，如今它應(yīng)用轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)的最新作品是RX-8雙門跑車。

直噴發(fā)動(dòng)機(jī)

直噴發(fā)動(dòng)機(jī)如今正在成為越來越多汽車廠家提高自身技術(shù)含量提高發(fā)動(dòng)機(jī)效率所研發(fā)的熱門裝備。其實(shí)早在1954年第一輛匹配4沖程汽油噴射發(fā)動(dòng)機(jī)的轎車就已經(jīng)誕生，它就是奔馳300SL。霧狀燃油直接噴入進(jìn)氣歧管比化油器發(fā)動(dòng)機(jī)提供了更大的動(dòng)力和更高的燃油經(jīng)濟(jì)性。直噴的具體含義是缸內(nèi)直噴。它通過均勻燃燒和分層燃燒實(shí)現(xiàn)了高負(fù)荷、尤其是低負(fù)荷下的燃油消耗降低，動(dòng)力還有很大提升。在部分負(fù)荷時(shí)具有的巨大節(jié)油作用體現(xiàn)在市內(nèi)走走停停的交通狀況下。今天各大公司已經(jīng)紛紛動(dòng)手開發(fā)直噴。博世公司開發(fā)了Motronic MED7汽油直噴系統(tǒng)，奧迪公司開發(fā)了FSI系統(tǒng)，奔馳開發(fā)了CGI系統(tǒng)，菲亞特則開發(fā)了JTS系統(tǒng)雖然名字不同，但它們都代表了汽油缸內(nèi)直噴。

直噴發(fā)動(dòng)機(jī)與其他傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)的區(qū)別在于：與歧管噴射原理相反，直噴發(fā)動(dòng)機(jī)配備了按需控制的燃油供給系統(tǒng)，每缸四氣門，可變進(jìn)氣歧管以及進(jìn)排氣凸輪軸連續(xù)可調(diào)裝置。汽油被直接噴入燃燒室，單活塞高壓泵的共軌高壓噴射系統(tǒng)負(fù)責(zé)提供精確的燃料，形成30到100巴之間的工作壓力。同時(shí)，燃料室的幾何設(shè)計(jì)以及毫秒級(jí)精確計(jì)算注入汽油量的功能大大提高了其壓縮比，這也是高效新款發(fā)動(dòng)機(jī)的必要先決條件。在進(jìn)氣道方面，直噴發(fā)動(dòng)機(jī)采用可變進(jìn)氣歧管，由電子系統(tǒng)控制所需的空氣流量，實(shí)現(xiàn)了無節(jié)流變質(zhì)調(diào)節(jié)，提高了充氣效率，從而獲得更高的升功率，而發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)也變得更為直接。

直噴發(fā)動(dòng)機(jī)潛力的證明是在2001年7月的勒芒24小時(shí)耐力賽上獲勝的奧迪R8它匹配著帶雙增壓的V8 FSI直噴發(fā)動(dòng)機(jī)。出色的表現(xiàn)使它領(lǐng)先一圈，良好的燃油經(jīng)濟(jì)性使它延長了加油的間隔，有力證明了直噴不僅有出色的動(dòng)力表現(xiàn)，燃油還要節(jié)省8％。不僅是這些，R8車手認(rèn)為發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力反映敏捷且非常到位。奧迪第一款作為量產(chǎn)車匹配直噴發(fā)動(dòng)機(jī)的車型是2002年3月在日內(nèi)瓦車展展出的A2 1.6FSI。接下來是奧迪A4匹配了110千瓦2.0L FSI發(fā)動(dòng)機(jī)有別于老A4使用了單柱塞高壓油泵，4氣門替代了5氣門，顯然是為了在燃燒室安裝汽油噴嘴節(jié)省地方。A4 2.0 FSI最大扭矩200?！っ壮霈F(xiàn)在3250～4250轉(zhuǎn)分鐘，0～100公里／小時(shí)的加速時(shí)問是9.6秒，最高時(shí)速218公里／小時(shí)。百公里綜合油耗7.1升。這與傳統(tǒng)自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)相比有著質(zhì)的提高。