來自硅谷的發(fā)動(dòng)機(jī)新概念

Pinnacle Engines是一家總部位于加利福尼亞州圣卡洛斯的發(fā)動(dòng)機(jī)公司，其創(chuàng)新的對(duì)置活塞四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)方案通過獨(dú)特的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，大幅提升發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油效率并降低排放。目前該公司的產(chǎn)品即將在摩托車上應(yīng)用，下一步的計(jì)劃是開拓在汽車行業(yè)的機(jī)會(huì)。

對(duì)置活塞四沖程解決方案

Pinnacle Engines首席執(zhí)行官及董事會(huì)主席Ron Hoge認(rèn)為，盡管電氣化是降低汽車排放與能耗的長(zhǎng)遠(yuǎn)解決方案，但是受到成本以及技術(shù)的限制，這一過渡期可能需要幾十年。根據(jù)Pinnacle Engines的預(yù)測(cè)，在2040年前，90%的車輛仍將依賴內(nèi)燃機(jī)作為主要驅(qū)動(dòng)源。為了更好地實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，當(dāng)前迫切需要的是更清潔、更高效的發(fā)動(dòng)機(jī)。

Pinnacle Engines對(duì)內(nèi)燃機(jī)進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，基于四沖程、火花點(diǎn)火 (SI) 對(duì)置活塞套筒閥結(jié)構(gòu)開發(fā)了一種高效的發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)方案，通過Cleeves 循環(huán)來實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)效率的大幅改善。與傳統(tǒng)直列式發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)、排氣門結(jié)構(gòu)相比，該技術(shù)有著諸多優(yōu)勢(shì)，包括：燃燒室表面積減半、熱量損失降低；較大的伸展比例，以利用保留熱做功；套閥具有更好的吸氣、送氣功能；低爆燃燒室可實(shí)現(xiàn)較高的壓縮比；可實(shí)現(xiàn)低排放及經(jīng)濟(jì)性排放控制措施的操作；可比的制造成本；為汽車帶來低成本可變壓縮比解決方案。

2007年P(guān)innacle Engines與里卡多美國(guó)公司合作進(jìn)行了可行性研究，2011年與FEV美國(guó)公司合作進(jìn)行了獨(dú)立發(fā)動(dòng)機(jī)性能驗(yàn)證。相關(guān)的驗(yàn)證數(shù)據(jù)顯示，Pinnacle Engines的解決方案能夠?qū)崿F(xiàn)30％~50%的效率改善，有效實(shí)現(xiàn)燃料的節(jié)省。在排放方面，CO2減排達(dá)到35%，CO、NOx、HC也有效降低，能滿足歐IV和歐V排放標(biāo)準(zhǔn)。據(jù)介紹，除了使用汽油外，Pinnacle Engines的發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)也可使用CNG、LPG、乙醇等燃料，均能獲得顯著的效率提升。

幾種技術(shù)路線的比較

如果比較一下現(xiàn)有的幾條技術(shù)路線，包括傳統(tǒng)汽油車、混合動(dòng)力車、高級(jí)柴油車、插入式混合動(dòng)力車、純電動(dòng)車，它們?cè)谌加徒?jīng)濟(jì)性方面的表現(xiàn)雖然依次遞增，可是成本也相應(yīng)地依次增加。其中，純電動(dòng)車最節(jié)能，可是成本也最高。對(duì)于傳統(tǒng)汽油車來說，通過EGR、GDI、優(yōu)化冷卻、VVT、起-停系統(tǒng)、低摩擦力等先進(jìn)技術(shù)的使用，可以以較低的成本實(shí)現(xiàn)燃油經(jīng)濟(jì)性的提高，發(fā)動(dòng)機(jī)小型化以及渦輪增壓器的使用可以進(jìn)一步提高燃油經(jīng)濟(jì)性，但是與混合動(dòng)力車、插電式混合動(dòng)力車、電動(dòng)車等技術(shù)方案相比還是有很大的差距。

Pinnacle Engines的對(duì)置活塞發(fā)動(dòng)機(jī)能取得較好的燃油經(jīng)濟(jì)性，且具有成本優(yōu)勢(shì)(能夠使用傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)制造技術(shù))。如果裝備VVT、VCR和渦輪增壓器技術(shù)，更是能達(dá)到全混車的燃油經(jīng)濟(jì)性，成本卻遠(yuǎn)低于全混車。

不久前Pinnacle Engines與FEV聯(lián)合對(duì)本田飛度進(jìn)行了GT功率分析。該車的原廠配置是1.5L i-VTEC發(fā)動(dòng)機(jī)，百公里油耗為6.2L。使用了Pinnacle Engines的1.5L發(fā)動(dòng)機(jī)，并配以VVT和VCR技術(shù)后，能耗降低約13%(油耗為5.4L/100km)，而成本的增加微乎其微。如果發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)一步小型化，排量為0.75L，并配以VVT、VCR和渦輪增壓技術(shù)的話，能耗可降低34%(油耗為4.1L/100km)，成本的增加則不足3%。

開拓汽車市場(chǎng)應(yīng)用

自2008年創(chuàng)立以來，Pinnacle Engines已經(jīng)陸續(xù)獲得了來自NEA、Bessemer Venture Partners、Infield Capital的風(fēng)險(xiǎn)投資。Pinnacle Engines的商業(yè)發(fā)展計(jì)劃是，最初側(cè)重于技術(shù)開發(fā)、特許權(quán)使用和電器控制部件的銷售，隨后進(jìn)一步制造和銷售完整的發(fā)動(dòng)機(jī)。該公司將首先關(guān)注亞洲兩輪和三輪摩托車市場(chǎng)，并逐漸擴(kuò)展至乘用車、輕型商用車和工業(yè)電力應(yīng)用。

在Ron Hoge看來，當(dāng)下對(duì)于高能效、低成本設(shè)計(jì)的迫切需求，為Pinnacle Engines帶來了巨大的市場(chǎng)機(jī)遇。預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，在 2016年之前，每年全球的摩托車、人力車、乘用車和商用車的銷量將達(dá)2億輛，發(fā)動(dòng)機(jī)市場(chǎng)的銷售額將超過1500億美元。其中，銷往印度和中國(guó)等亞洲國(guó)家的比重將達(dá) 70%，這些都是Pinnacle Engines 的目標(biāo)市場(chǎng)。

在產(chǎn)品規(guī)劃方面，Pinnacle Engines的0.11L和0.125L 1缸發(fā)動(dòng)機(jī)將主要面向摩托車市場(chǎng)、0.15L~0.35L發(fā)動(dòng)機(jī)將用于摩托車和三輪車、0.5L~2L 1~4缸發(fā)動(dòng)機(jī)將用于乘用車及商用車市場(chǎng)?？上驳氖?，Pinnacle Engines的商業(yè)化之路已經(jīng)開始。2010年P(guān)innacle Engines與一家大型亞洲摩托車整車廠簽署了聯(lián)合開發(fā)及許可證協(xié)議，計(jì)劃于2012年進(jìn)行1氣缸發(fā)動(dòng)機(jī)的商業(yè)化生產(chǎn)和測(cè)試，并于2013年推向市場(chǎng)。根據(jù)發(fā)展規(guī)劃，Pinnacle Engines的第一個(gè)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)樣機(jī)將于2013年試運(yùn)行，2015年進(jìn)行多氣缸應(yīng)用的生產(chǎn)和測(cè)試，并于2017年真正實(shí)現(xiàn)在汽車上的應(yīng)用。

Ron Hoge表示，盡管Pinnacle Engines進(jìn)入汽車行業(yè)尚有待時(shí)日，但是這一獨(dú)特的發(fā)動(dòng)機(jī)解決方案能夠滿足汽車行業(yè)對(duì)于成本、排放和燃油效率的要求，尤其適合中國(guó)、印度等新興市場(chǎng)的需求。為此，Pinnacle Engines正進(jìn)一步進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)與性能驗(yàn)證，以更好地滿足市場(chǎng)需求。