新能源車的攪局者

衛東

在20年前從學校畢業時就深度懷疑所學的內燃機設計課程是純屬耽誤時間，因為那時的電動車等新能源汽車苗頭已經蠢蠢欲動。好在20年過去了，傳統內燃機還沒有從地球消失，而且傳統內燃機依舊在汽車市場上占據著強勢地位，我所學的內燃機設計專業課程還沒有被博物館收藏。

面對洶涌澎湃的新能源汽車大潮，盡管傳統內燃機業表面上依舊顯得很平靜，可平靜的外表下面也是波濤洶涌，在對未來感到迷茫的同時也是在尋求著繼續生存之路。生物學家達爾文曾說過“適者生存”，只有適應社會的發展才能生存，也促使著我們的社會在一步步前進，否側便是被社會淘汰，從地球上消失。汽車的傳統動力——內燃機發動機該何去何從？

也許它們就是幸存者，因為它們改變了自己的基因，將自己轉變成適應這個社會的游戲規則，它們頑強地生存了下來，正應了達爾文“適者生存”的理論。在真實感觸這兩款車的優秀基因之前，我們先來看看它們的技術亮點以為我們的體驗做些必要的鋪墊。

“創馳藍天技術”的核心之一便是追求“理想燃燒”的世界首款高壓縮比高效發動機，也就是創馳藍天汽油發動機（Skyactiv-G）

馬自達向來以我行我素著稱，尤其在動力系統的開發上，如它一直堅持的轉子發動機。在低碳、環保日益成為當今社會的主旋律的今天，在日本作為追求駕駛樂趣為目標的汽車廠商代表馬自達依然是另辟蹊徑，找到了自己獨特的解決辦法，這就是馬自達大力宣揚的——創馳藍天技術。馬自達要以獨特的創馳藍天技術保證“駕乘樂趣”。

“創馳藍天技術”的核心之一便是追求“理想燃燒”的世界首款高壓縮比高效發動機，也就是創馳藍天汽油發動機（Skyactiv-G）。燃料在氣缸內燃燒時70%～80%能量都會在燃燒過程中損失掉，人們在想盡辦法提升發動機效率以實現“理想燃燒”。于是將汽油發動機與柴油發動機聯姻從而降生出更優秀的發動機讓人們看到了希望，奔馳開發出了DiesOtto發動機，大眾推出了CCS復合燃燒發動機，馬自達則最先讓這聯姻技術實現了量產，就是高壓縮比汽油發動機。

提高壓縮比能夠大幅提升熱效率。近年來汽油發動機的壓縮比一般在10～12左右，理論上將壓縮比從10提高到15后，熱效率能夠改善約9%。盡管如此，此前的汽油發動機并沒有大幅提高壓縮比，原因之一就是爆震會導致動力輸出大幅下降。

為消除爆震，有效的方法是減少殘留在燃燒室內未排放的高溫殘留氣體以降低缸內的溫度。常見的方法是通過可變氣門系統（VVT）來減少殘余廢氣，但效果有限。馬自達通過排氣管的合理設計——4-2-1排氣系統，能有效利用排氣壓力波的波動效應，避免了各氣缸之間排氣相互干擾。這種排氣系統再與進排氣雙VVT系統結合，使廢氣能更通暢地排出，有效降低了缸內溫度，也就降低了末端混合氣發生自燃的可能。

此外，加快燃燒速度，縮短燃燒持續期，有特色的具體措施是在活塞頂部設計一個凹坑（或稱空腔），使火焰前鋒面在燃燒初期就盡快展開，以提高燃燒速度，當然也包括常用的加強混合氣運動、提高噴油壓力和改善噴霧特性等。同時通過優化燃料噴射，能夠在火花塞周圍生成分層混合氣進行燃燒。通過設立空腔，初期的火焰與活塞接觸，也解決了冷卻損失問題。

為了提高發動機響應性，需要盡最大努力減輕慣性重量，減少機械阻力。為此，馬自達進行了一系列的優化工作，包括活塞、活塞銷、連桿輕量化、減少活塞環張力、曲軸主軸頸小型化、采用滾輪從動件等。

壓縮比提高后，燃燒速度顯著提高，對汽油機實施稀燃、米勒循環、智能啟/停等技術也有正面效果。馬自達創馳藍天發動機通過實現接近F1賽車的13：1的全球最高汽油發動機壓縮比設計，讓燃油和空氣混合氣在燃燒更為徹底，其最終實現了燃油經濟性改善15%、動力提升15%的雙重優化。

新一代創馳藍天自動變速器（SkyactivDrive）6擋手自一體變速器擁有高效能寬車速范圍鎖止技術，還有換擋響應的提升讓變速器反應更靈活。馬自達新開發了內置小型圓環的全域鎖定離合器，并且采用了控制性更好的多板離合器構造，改善油的流動，提高冷卻性能，確保離合器的可靠性，能夠擴大鎖定區域。通過大幅加寬鎖止離合器的鎖止范圍，使得燃油經濟性進一步提升4%～7%。創馳藍天車身及底盤（SkyactivBody & Skyactiv-Chassis）輕量化設計將整車重量減輕了約100kg，不僅能改善油耗，而且能夠全面發揮新發動機的性能，使得行駛、轉彎、停車等汽車的基本性能得以進一步優化。

馬自達雖然在混合動力、電動車、混合燃料動力領域都有著不錯的研究成果，可為了尋求更符合當前社會的動力系統，還是堅持開發出了創馳藍天技術。

Drive-E系列發動機氣缸的幾何尺寸完全一致，每缸容積都為500mL，汽油和柴油發動機之間有70%的設計都是相同的

去年法蘭克福車展上，當沃爾沃汽車的全新動力概念Drive-E“E驅智能科技” 首次露面時，沃爾沃表示今后沃爾沃的發動機都會由2.0L的4缸發動機（柴油和汽油）延伸出來，根據采用增壓形式的不同，產生了不同功率級別的產品。按照沃爾沃的計劃，這一系列發動機未來將取代沃爾沃如今3個平臺上的八款包括5缸、6缸以及8缸在內的發動機，聽起來確實讓人覺得不可思議。

Drive-E是今后所有沃爾沃乘用車所采用的動力系統的總稱。字母E代表了高能效（Efficient Power）、節能環保（Environment）和電氣化（Electrification），代表了當今發動機產業發展的趨勢。

沃爾沃的Drive-E系列汽油發動機采用了如今最流行的直噴+增壓的手段，先期推出的兩款汽油發動機T5和T6分別采用了渦輪增壓以及渦輪+機械雙增壓技術。其中采用渦輪增壓技術T5發動機功率達到了180kW，扭矩350Nm，同當今主流競品相比，在性能上名列前茅，它搭載在城市SUV XC60上的油耗出人意料地僅為6.9L/100km，把競爭對手拋在了后面。

而代號為T6的4缸發動機在未來將要擔負起全面替代原有代號同樣為T6的3.0L 224kW直列6缸發動機的任務。用2.0L 4缸發動機達到一臺6缸渦輪增壓發動機的動力水平，其核心技術就在增壓器上。T6的增壓系統使用離合器控制的羅茨機械增壓器與一個大的渦輪增壓器相配合，機械增壓器用于低速時快速提供高扭矩，當發動機轉速上升后，渦輪增壓器開始介入，機械增壓器則停止工作。這樣一來，T6的發動機峰值功率達到了225kW，最大扭矩也達到400Nm。在親自體驗了搭載Drive-E T6發動機的沃爾沃XC60之后，沃德全球十佳發動機評審團主席Tom Murphy評價道：“Drive-E‘E驅智能科技’動力總成將燃油經濟性與高性能很好地結合在了一起，駕駛樂趣讓人印象深刻?！?/p>

說到XC90上那臺V8發動機的繼任者，沃爾沃的計劃則是通過T6發動機和插電式混合動力系統結合來達到V8的動力輸出，這要等到下一代XC90的面世，全新的動力系統才能露面。

除了增壓概念外，Drive-E系列發動機的許多細節之處同樣凝結了沃爾沃設計團隊創新的設計，包括輕量化發動機缸體、低摩擦力曲柄系統、帶智能冷卻的熱管理系統、汽油中置直噴系統等等，這些都是旨在進一步提高效率，并且為用戶帶來更激情的駕駛體驗。

全新的Drive-E系列發動機氣缸的幾何尺寸完全一致，每缸容積都為500mL，甚至汽油和柴油發動機之間有70%的設計都是相同的。采用模塊化設計之后，意味著所有的發動機均可以在一條生產線上柔性化制造，大大降低了設計生產的成本，并提高了維修保養的便利性。

Drive-E動力系統的另外一個核心部件是來自愛信的8擋自動變速器。相比原有產品，它在傳動比上提高了23%，進一步提高了傳動效率，而且它在車輛滑行時可以切斷同發動機的連接，從而進一步延長了行駛距離。不僅如此，沃爾沃還創造性地將啟動電機集成在變速器當中，它不僅擔負行駛過程中自動啟/停發動機的任務，而且取代了傳統的啟動電機，進一步簡化了發動機組件，而且啟動過程更加安靜平穩，達到了豪華轎車應有的用戶體驗。

在2011賽季的WTCC（世界房車錦標賽）中，沃爾沃已經在其賽車上配備了Drive-E 原型機，并創造了全新賽道記錄，看來它是真實的。而下面我們的實際體驗則完全是真實的。

阿特茲的“魂動設計”確實非常成功，以2830mm長軸距打造寬敞內部空間的同時，外觀保持了具有修長發動機艙的跑車造型，及動感與活力于一身

阿特茲的“魂動設計”確實非常成功，以2830mm長軸距打造寬敞內部空間的同時，外觀保持了具有修長發動機艙的跑車造型，及動感與活力于一身。在踩下油門的那一刻就讓我感受到了豐滿的動力輸出。在市內駕駛時，只需要輕踩油門便可得到流暢的駕駛感受，當需要急加速超車時一腳油門到底，也會帶來不錯的推背感，此時發動機的轟鳴聲也是很悅耳。當遇到紅燈時，只要深踩下制動踏板，發動機的運轉便會戛然而止，一下讓世界安靜下來；當需要起步時，只要稍抬制動踏板，發動機便立刻轟然運轉，一點也不耽誤車輛前進的步伐。在城市中雖然是走走停停的路況，可其平均油耗卻只有9.0L/100km，對于這么大的車和2.5L的發動機來說是很出色了。

在“高速+鄉村”道路的平均油耗顯示是6.9L/100km。在時速90km/h的車速下，發動機轉速只有1600rpm，表現出了動力系統發動機與變速器的良好匹配，為減少燃油消耗做出了貢獻。58L的油箱，從4S店提出車時加了45L油，當加滿油時儀表顯示可續航里程達到600km，幾乎達到了有些城市SUV兩倍的續航里程，其經濟性和實用性不言而喻。在六環上，將車速設定在100km/h巡航駕駛，隨著道路上下坡的變換，可以看到瞬時油耗也會隨之波動，在7.6L/100km到4.1L/100km之間波動，發動機轉速則一直維持在1900rpm。在這段高速公路的平均油耗則達到了4.7L/100km，這可是在空調開啟的情況下，還是相當令人滿意的。

在北京郊區的盤山路上，阿特茲發動機的轟鳴也是勾引著我的駕駛欲望，換擋撥片在這里有了用武之地。隨著方向盤來回運動，輕柔的方向盤帶來了精準的轉向，而車身則帶來了適度的支撐，阿特茲帶來了游刃有余的駕駛樂趣。在這激情之后油耗又會發生怎樣的變化呢？平均油耗達到9.8L/100km，看來也是很令人滿意。

在山路上XC60的表現又怎樣呢？將擋位調至運動模式，發動機立刻變得高調了，隨著腳下快速操作油門，發動機不時發出了吼聲

沃爾沃XC60搭載了新一代Drive-E T5發動機又如何呢？心里帶著疑問駕駛著XC60上了北京擁堵的街頭。輕點油門動力還是很充足的，轉向很靈活，在城市里駕駛一點也沒有SUV的笨重感。中段急加速時動力爆發得更是徹底，顯然增壓器介入后帶來了更好的動力響應，并沒有讓我感受到過多的渦輪遲滯。由于動力系統增加了滑行功能，明顯感覺到收油門后車速下降緩慢，比一般車輛滑行的距離更長，如此帶來燃油的節省也是不可低估的。就是跟車太近時，滑行模式就會顯得沒有用武之地。按下經濟模式按鍵，此時的XC60變得溫順了一些。

當在交通信號燈前深踩下制動踏板停下車時，XC60的發動機像阿特茲一樣停止了運轉。雖然每一次停車節省的燃油是微量的，可集腋成裘的效果是可觀的，對于減少無形的有害氣體排放的意義更為重大，這也為XC60的節能減排做了一定貢獻。相信如果在早高峰的紅燈前每一部發動機都停止運轉而安靜下來，對社會做出的貢獻也會是可觀的。盡管做了很多努力，但對于平均車速只有27km/h的行駛來說，平均油耗達到13L/100km也不足為奇。

終于逃脫了擁堵奔上城市快速路，將數據清零，重新計算高速公路的油耗。在這平坦而寬闊的大道上，車速保持在了100km/h左右，現在滑行模式的功力開始發酵，眼看著平均油耗的數值達到了10.2L/100km。顯然高速公路、城市快速路更適合于XC60的駕駛環境。

在山路上XC60的表現又怎樣呢？將擋位調至運動模式，發動機立刻變得高調了，隨著腳下快速操作油門，發動機不時發出了吼聲。就在油門、制動、打方向的不停操作中，XC60在盡量跟上阿特茲的步伐。高達威猛的SUV在山路上帶來的視野不錯，不過過高的重心也加劇了車身的擺動，對于有些彎道真是“有賊心，沒賊膽”了。當山路駕駛告一段落時，查看XC60的平均油耗——14L/100km，顯然山路激情駕駛并非XC60的強項，不過從目前XC60的表現看，作為一款SUV已經讓我感到滿意了。一天的工作終于可以畫個句號了，一邊享受著山里雨后的清新空氣，一邊輕松地駕駛著XC60——收工回家。

雖然新能源概念正在鋪天蓋地地在給人們洗腦，但從專家觀點最終得出新一代發動機依然有著明顯的市場優勢，也更符合中國的國情。當初在學習汽車的專業知識——發動機設計時就對發動機的未來充滿了迷茫，好在這迷茫終于在今天被馬自達、沃爾沃將這片烏云打散了，在新能源大潮下，傳統發動機依然有著它頑強的生命力。

清華大學汽車工程系教授，博士生導師清華大學汽車安全與節能國家重點實驗室副主任中國內燃機學會汽油機分會副主任王建昕

在大眾等歐洲企業的主導下，小排量、直噴、增壓技術目前成為汽油車節油的主流技術，也就是小排量增壓發動機，一時間“直噴必須增壓”好像成了定式。直噴增壓雖然降低油耗的可能性大，但技術難度和成本也明顯提高。馬自達從提高壓縮比這一別人都認為很難的途徑入手，也實現了顯著降低油耗的目標，這說明直噴但非增壓這條途徑也是可為的。“創駛藍天”技術的主要意義，一是為汽油車節能減排提供了又一條可行的技術路線，二是對國內自主開發很有借鑒和啟示。

日本馬自達株式會社動力傳動系統本部本部長廣瀬一郎

普遍認為解決環境問題只有依靠電動車，但是我想告訴大家還有其他的手段。2020年的世界能源資源還是以石油為主，所以我們認為汽車的動力源以內燃機為基礎這一點不會有變化，所以提高內燃機的效率是必不可少的。

創馳藍天技術的下一個階段，也就是Skyactiv—G發動機的下一代Skyactiv—Gtiv32，將壓縮比提高到18∶1，并且能夠讓理論空燃比混合氣體燃燒，熱效率將提高50%。第二代、第三代的Skyactiv—G在二氧化碳排放水平可以達到新興的電動車水平。

沃爾沃研發部動力總成總監白彬毅

沃爾沃Drive-E還有一個很重要的創新在于它的自動啟/停系統，目前主流的自動啟/停方式有兩種：一是布置在發動機的前端輪系用皮帶驅動；另外一種則是把啟動機裝在啟動馬達的位置，這兩種方法各有優劣，裝載前端輪系的優點在于啟/停系統比較安靜而且運轉平穩，啟動速度比較快，但是需要對前端輪系進行大幅修改；如果加到啟動機上雖然結構簡單，但是振動比較大。沃爾沃這套系統的獨特之處在于把啟/停系統安裝在了變速器上，直接驅動曲軸，這樣效率更高，而且它可以取代啟動電機的功能。

沃爾沃汽車集團中國區研發副總裁沈峰

沃爾沃花了很大的力氣，讓汽油機跟柴油機在很多方面共享，就是模塊化，可以加快發動機的開發進程，并實現汽油機跟柴油機之間的共享。從客戶角度講，零配件有更大的優惠，從質量講，我更保證質量。我們說這是一款非常高效的發動機，并且扭曲線也很漂亮，整個排放很低。沃爾沃的技術突破了缸數和排量對性能表現的限制，使小型發動機在強勁動力輸出、最佳燃油經濟性及更低排放之間找到最佳平衡，為消費者帶來高效、清潔的動力和卓越的全新駕駛體驗的同時，實現沃爾沃汽車對環境保護的承諾。

auto world執行主編沃德十佳發動機評委Tom Murphy

我認為沃爾沃Drive-E非常不錯，我駕駛過渦輪增壓T5和渦輪+機械增壓的T6，我感覺首先它非常平順，而且它的油耗和排放都非常友好。聲音很動聽、同整車搭配之后NVH性能也非常出色。啟動平順，并且在方向盤上幾乎感覺不到任何振動。以我們的評選標準來看，它各項指標都堪稱優秀。世界各地越來越嚴格的排放法規以及環境壓力，以及發動機技術的進步，我認為2.0L排量的發動機會越來越流行，并且會裝備到大部分型號的車輛當中去。如今我們可以看到越來越多的豪華轎車、中級轎車都裝備了4缸發動機。