现在大家聚在一起聊车,话题十有八九都离不开新能源,比如谁家的电动车续航更长了,谁家的智能系统更好用了。
在这样的氛围里,传统的汽油发动机似乎慢慢变成了过去式,很多人觉得,燃油车的技术已经发展到头,没什么新花样可以玩了。
但事实真的如此吗?
有些汽车厂家并不这么认为,他们还在想方设法地挖掘内燃机的潜力,试图让这个工作了一百多年的“老伙计”焕发出新的活力。
日产就是其中一个很典型的例子,他们最近公布的一项新技术,就让很多人重新开始关注起了汽油发动机的未来。
这项新技术的核心,是一种叫做“冷喷涂”的制造工艺,并且已经应用在了他们最新研发的一台1.5升涡轮增压三缸发动机上。
要说清楚这个“冷喷涂”到底厉害在哪里,我们得先简单了解一下发动机内部的一个关键小零件——气门座。
您可以把发动机的气缸想象成一个房间,气门就是这个房间的门,而气门座就是门框。
每次发动机工作,气门都要在这个门框上高速、高频地开合、撞击,所以对这个“门框”的强度和耐用性要求特别高。
在传统的制造方法里,这个坚固的“门框”(气门座)通常是用一种特殊的硬质合金单独制造出来的,然后再通过高压把它“硬塞”进相对较软的铝合金气缸盖里。
这个方法用了几十年,很成熟,但也存在一些天生的局限。
最大的问题在于,两种不同金属材料的热胀冷缩特性不一样。
发动机工作时温度很高,气缸盖和气门座都会膨胀,但膨胀的幅度不同,这就会在它们的结合处产生应力,影响发动机的精密度和长期可靠性。
而且,为了方便把这个预制好的“门框”塞进去,工程师在设计气缸的进气和排气通道时,也不得不做出一些妥协,通道的形状就不能做到最理想的状态,这在一定程度上限制了发动机的燃烧效率。
日产的“冷喷涂”技术,就彻底改变了这种传统的制造方式。
它不再是“塞”,而是更像一种高科技的“绘画”或者“3D打印”。
具体来说,他们会用一个特制的喷嘴,将粉末状的铜基合金材料,用气体加速到超过音速,然后像喷漆一样,直接喷涂在气缸盖需要形成气门座的位置。
这些金属粉末在超高速的撞击下,会瞬间发生塑性变形并牢固地结合在一起,与铝合金的气缸盖融为一体,形成一个完美的气门座。
整个过程是在相对较低的温度下完成的,所以叫“冷喷涂”,它避免了传统焊接或压入工艺中因为高温或高压可能导致的材料变形和内部应力问题。
这样一来,气门座就不再是一个“外来”的零件,而是直接“长”在了气缸盖上,成了一个整体,结合得天衣无缝。
这种创新的工艺带来的好处是显而易见的。
首先,它给了发动机设计师前所未有的自由度。
因为不再受限于传统“塞门框”的工艺限制,他们可以把发动机的进气道设计得更加优化,让空气和燃油在进入燃烧室时能够形成一股更强烈的涡流,专业上管这个叫“滚流”。
这个涡流就像我们用筷子搅拌杯子里的水一样,涡流越强,空气和燃油混合得就越均匀、越充分。
混合得好了,燃烧自然就更彻底、更高效。
这就直接带来了一个非常关键的性能提升,那就是发动机的“热效率”大幅提高。
所谓热效率,通俗地讲,就是每一滴汽油燃烧后产生的能量,有多少比例被真正用来驱动汽车前进了,而不是变成废热散发掉了。
这个比例越高,就说明发动机越省油,性能越好。
目前市面上大部分家用车的汽油发动机,热效率普遍在百分之三十多,能超过百分之四十的都算是顶尖水平了。
而日产宣称,他们这台应用了冷喷涂技术的新发动机,热效率达到了惊人的42%左右。
这是一个非常了不起的成就,意味着它在燃油经济性上将会有非常出色的表现,能够用更少的油跑更远的路。
更有意思的是,日产并没有打算让这台高效的发动机直接去驱动车轮。
他们把它用在了自家的e-POWER混合动力系统上。
这套系统的工作原理和我们国内一些品牌正在大力推广的增程式电动车非常相似。
在这套系统里,这台先进的1.5T发动机从头到尾都只扮演一个角色——发电机。
它的唯一任务就是高效地燃烧汽油,然后带动发电机产生电能,把电能储存在电池里。
而真正负责驱动车轮的,则完全是一台电动机。
这样的设计带来了一种非常独特的驾驶体验。
虽然你开的是一辆需要去加油站加油的车,但实际开起来的感觉,却和一台纯电动车几乎没有差别。
因为是电机驱动,所以车辆的起步非常安静、迅速,加速过程也极其平顺,动力响应很快,没有传统燃油车换挡时的顿挫感。
可以说,它集成了电动车的驾驶优点,同时又彻底解决了电动车的里程焦虑问题,因为只要有加油站,它就能一直跑下去,不需要花时间到处找充电桩。
而那台热效率高达42%的发动机,则保证了整个发电过程的燃油消耗非常低。
根据海外已经上市的搭载这套系统的车型来看,比如日产逍客,它的综合油耗表现非常惊人,对于一台家用SUV来说,燃油经济性远超同级别的传统燃油车。
当然,要实现这样精密的制造工艺,背后还需要一系列技术的支持。
比如,为了配合冷喷涂技术,日产专门研发了一种不含“钴”的环保型新合金材料。
同时,为了保证每一个喷涂出来的气门座都分毫不差,他们还引入了人工智能技术来负责质量检测。
AI系统会通过高精度的传感器,实时监控涂层的厚度和结合质量,确保生产出来的每一台发动机都符合最严格的标准。
总的来看,日产通过冷喷涂这项核心技术,联动了新材料、新工艺、人工智能品控以及全新的混合动力架构,形成了一套完整的技术解决方案。
这向市场传递了一个清晰的信号:即便在电动化浪潮席卷全球的今天,内燃机依然有巨大的技术潜力可以挖掘。
通过持续的创新,传统的汽油发动机不仅没有过时,反而能够以一种更高效、更清洁、更适应新时代需求的方式,继续在汽车的动力系统中扮演重要的角色。
对于我们普通消费者而言,无论是选择纯电、插电混动,还是像日产e-POWER这样的技术路线,更多元化、更先进的技术选择,最终都将带来更好的用车体验。
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