insight

工程技術,地產投資,信仰家園,時尚生活
個人資料
正文

淺談發動機的模塊化

(2014-04-02 05:56:01) 下一個

ZT

--------------------------------

模 塊化這個詞這兩年很熱門,不過一般人聽說的都是車型設計的模塊化,比如MQB模塊、EMP2模塊等等。最近,開始有廠商在發動機設計上也提出模塊化這個 詞。例如不久前沃爾沃的Drive-E,還有最近通用剛剛在底特律發布的11款小型Ecotec發動機,一個重要的宣傳亮點就是模塊化。這些新機型的“模 塊化”到底是創新還是概念包裝?發動機的模塊化時代真的來臨了嗎?


發動機的平台化早已有之


與 車型平台一樣,發動機其實也存在平台的概念。也有廠商用“係列”來代替“平台”這個詞。一個係列之下,會有多款發動機,對應的性能、技術、排量等存在差 異,但缸體是通用的,缸徑是相同的。這種做法,不僅簡化了發動機的設計,而且也降低了發動機與車身的匹配難度——不同的發動機,與車身的連接點是一致的, 既有利於車型定位的差異化,同時也有利於車型設計的通用化。


這 其中,最常見的做法是通過不同的行程來區分排量。例如思域的1.8L和CR-V的2.0L,卡羅拉的1.6L、1.8L、新RAV4的2.0L,以及標致 508的2.0L和2.3L,都屬於這一類型。它們的發動機看上去幾乎一樣,主要區別都是行程不同,因而排量有差異,適合於不同的車型定位。不過在自然吸 氣時代,這種做法的可操作範圍相對有限——像豐田那樣從1.6L涵蓋到2.0L基本上就已經到頭了。

有了渦輪增壓的輔助以後,覆蓋範圍可以變得更大。例如我們熟悉的大眾EA888發動機,其中1.8T和2.0T版本定位差異不小,但其實它們的缸體、缸徑都是一樣的。奔馳新開發的M270發動機也是如此,1.6T版本和2.0T版本定位差異不小,但其實缸體是共用的。

通用的做法相當於將平台化擴展


通 用的這11款發動機有三缸和四缸兩種布局,排量包括1.0L、1.1L、1.4L和1.5L,並區分自然吸氣、直噴增壓,通過不同的組合方式,以及對應燃 料的不同,總共衍生出11款機型。依據它們的差異化,已經很難用同平台來形容了。尤其是三缸與四缸發動機之間,已經徹底打破了平台的概念。然而這些機型之 間在設計上的互通性卻相當強。例如缸體的主體結構盡可能相似,缸徑全部統一為74mm等等。從機型數量、涵蓋範圍以及技術通用性來看,這11台 Ecotec的確可以算作是模塊化的典型。

通 用此舉的好處顯而易見。首先這些機型功率涵蓋了75馬力-165馬力這個區間,等效於常規1.0L-2.3L這個範圍。在以往,它需要至少2個以上的發動 機係列來覆蓋,現在一個模塊就搞定了。由於不同機型的設計數據可以共享,研發速度加快,研發成本降低,競爭力顯而易見。由於缸體設計在大的結構上保持一 致,不同的發動機,在匹配上卻可以互通有無——例如它們在變速器的匹配上就可以完全通用,並且一次升級,就可以讓11款發動機同時受益,大大降低了技術提 升的難度,也加快了整體技術升級的速度。

類 似的做法在此之前像寶馬這樣的廠商曾經采用過。例如寶馬現在作為主力機型的N20B20發動機,就可以看做是與N55B30同一模塊下的產物——它們雖然 一個是四缸、一個是六缸,但缸徑都是84mm,整個發動機的布局思路、渦輪增壓和直噴的設計,都非常相似。有人說“N20就是N55切掉兩個缸”,話雖有 點糙,但的確有些道理。不過相比之下,像通用這樣如此成係列地推出並且涵蓋如此多的機型,之前還真沒有過。因此說通用將模塊化作為亮點宣傳是站得住腳的, 它在這方麵的確有著不小的創新性。

沃爾沃的做法體現模塊化另一個方向


沃 爾沃的做法就顯得更絕一些——推出了8款發動機,排量居然完全一樣都是2.0L,但卻涵蓋了從140匹到306匹如此寬泛的範圍,並且還對應不同的燃油類 型——四款汽油四款柴油。它們的缸體設計居然大同小異,具有相同的缸徑、行程,以及發動機連接點等等。設計者通過缸蓋來區分彼此不同的屬性和性能。以四款 汽油版為例,功率的差異主要通過增壓與否,以及增壓值的不同來區分,共衍生出T3、T4、T5和T6。對於沃爾沃這樣的品牌來說,T3已經完全可以承擔起 入門級的工作。而頂配的T6,則通過機械增壓與渦輪增壓結合的方式,用機械增壓來緩和高值渦輪增壓的遲滯問題,再通過高值增壓來提升功率,最終實現306 馬力/400牛·米的功率和扭矩。這樣的數據與寶馬N55的3.0T完全一樣,已經足以勝任沃爾沃高端車型的動力配備。

沃 爾沃通過增壓技術的不同,實現了同樣的目的,效果卻完全不同。在這之後,沃爾沃在設計車型時幾乎不用考慮發動機匹配的問題了。因為所有的發動機全一個樣, 隻要A能裝,B就能裝,就看你想裝哪個了。車主在買車時,也可以提供定製選裝——就像選裝天窗或者選裝真皮座椅一樣,提出選裝某款高性能發動機的要求。車 主買完車以後開幾年感覺不爽,也可以非常輕鬆地換裝高版本的發動機。不會有太多匹配的問題,效果卻立竿見影。

是不是感覺有點像電腦CPU?插槽都一樣,想性能好的插i7,想省錢省電的,插賽揚;買完賽揚感覺不爽的,換一i7插上立刻脫胎換骨……沒錯,PC就可以看做是模塊化設計的典型,汽車領域的模塊化理念就是跟這兒學的。

同 樣的,沃爾沃這種做法也並非其首創。在此之前,類似的情況在很多廠商中都存在。例如寶馬的20i和28i,發動機都是N20四缸,但因為增壓值的不同性能 定位差異很大。大眾(集團)的EA888 2.0T,在大眾車上有170馬力和200馬力等不同版本,在奧迪上又有180馬力和211馬力等多個版本,它們的主要區別也隻是增壓值不同(奧迪版本多 了AVS)。隻不過,像沃爾沃這樣將其係統化設計,並且將增壓技術的柔性發揮到極致的,之前還沒有過。因此,沃爾沃說自己首創了發動機模塊化也不為過。它 這種通過增壓柔性來實現發動機統一設計的方式,不失為發動機模塊化的另一個重要發展方向。

總結


模塊化的威力是不可小覷的。除了在設計思路上的轉變以外,增壓技術的普及和進步,也為發動機模塊化的推進起到了關鍵性的作用。在這種思路的影響下,不同性能的發動機,結構上的差異會越來越小。


這 種趨勢一旦形成,甚至會促使全球發動機設計製造的模塊化——大量的發動機在缸體上實現共用,將有可能引發供應商的興趣。到那時,發動機或許會像現在的變速 器一樣,由幾個主體供應商提供,主機廠則隻是負責采購和匹配而已。如此,發動機技術的升級會更快(就像6AT一下子蹦到9AT一樣),成本反而還會更低 (例如9AT並沒有顯得比6AT貴多少)。(GeekCar)

[ 打印 ]
閱讀 ()評論 (0)
評論
目前還沒有任何評論
登錄後才可評論.