來(lái)自硅谷的發(fā)動(dòng)機新概念

Pinnacle Engines是一家總部位于加利福尼亞州圣卡洛斯的發(fā)動(dòng)機公司，其創(chuàng )新的對置活塞四沖程發(fā)動(dòng)機方案通過(guò)獨特的結構設計，大幅提升發(fā)動(dòng)機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(chē)上應用，下一步的計劃是開(kāi)拓在汽車(chē)行業(yè)的機會(huì )。

對置活塞四沖程解決方案

Pinnacle Engines首席執行官及董事會(huì )主席Ron Hoge認為，盡管電氣化是降低汽車(chē)排放與能耗的長(cháng)遠解決方案，但是受到成本以及技術(shù)的限制，這一過(guò)渡期可能需要幾十年。根據Pinnacle Engines的預測，在2040年前，90%的車(chē)輛仍將依賴(lài)內燃機作為主要驅動(dòng)源。為了更好地實(shí)現節能減排，當前迫切需要的是更清潔、更高效的發(fā)動(dòng)機。

Pinnacle Engines對內燃機進(jìn)行了重新設計，基于四沖程、火花點(diǎn)火 (SI) 對置活塞套筒閥結構開(kāi)發(fā)了一種高效的發(fā)動(dòng)機設計方案，通過(guò)Cleeves 循環(huán)來(lái)實(shí)現發(fā)動(dòng)機效率的大幅改善。與傳統直列式發(fā)動(dòng)機進(jìn)、排氣門(mén)結構相比，該技術(shù)有著(zhù)諸多優(yōu)勢，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)現較高的壓縮比；可實(shí)現低排放及經(jīng)濟性排放控制措施的操作；可比的制造成本；為汽車(chē)帶來(lái)低成本可變壓縮比解決方案。

2007年P(guān)innacle Engines與里卡多美國公司合作進(jìn)行了可行性研究，2011年與FEV美國公司合作進(jìn)行了獨立發(fā)動(dòng)機性能驗證。相關(guān)的驗證數據顯示，Pinnacle Engines的解決方案能夠實(shí)現30％~50%的效率改善，有效實(shí)現燃料的節省。在排放方面，CO2減排達到35%，CO、NOx、HC也有效降低，能滿(mǎn)足歐IV和歐V排放標準。據介紹，除了使用汽油外，Pinnacle Engines的發(fā)動(dòng)機設計也可使用CNG、LPG、乙醇等燃料，均能獲得顯著(zhù)的效率提升。

幾種技術(shù)路線(xiàn)的比較

如果比較一下現有的幾條技術(shù)路線(xiàn)，包括傳統汽油車(chē)、混合動(dòng)力車(chē)、高級柴油車(chē)、插入式混合動(dòng)力車(chē)、純電動(dòng)車(chē)，它們在燃油經(jīng)濟性方面的表現雖然依次遞增，可是成本也相應地依次增加。其中，純電動(dòng)車(chē)最節能，可是成本也最高。對于傳統汽油車(chē)來(lái)說(shuō)，通過(guò)EGR、GDI、優(yōu)化冷卻、VVT、起-停系統、低摩擦力等先進(jìn)技術(shù)的使用，可以以較低的成本實(shí)現燃油經(jīng)濟性的提高，發(fā)動(dòng)機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)濟性，但是與混合動(dòng)力車(chē)、插電式混合動(dòng)力車(chē)、電動(dòng)車(chē)等技術(shù)方案相比還是有很大的差距。

Pinnacle Engines的對置活塞發(fā)動(dòng)機能取得較好的燃油經(jīng)濟性，且具有成本優(yōu)勢(能夠使用傳統的發(fā)動(dòng)機制造技術(shù))。如果裝備VVT、VCR和渦輪增壓器技術(shù)，更是能達到全混車(chē)的燃油經(jīng)濟性，成本卻遠低于全混車(chē)。

不久前Pinnacle Engines與FEV聯(lián)合對本田飛度進(jìn)行了GT功率分析。該車(chē)的原廠(chǎng)配置是1.5L i-VTEC發(fā)動(dòng)機，百公里油耗為6.2L。使用了Pinnacle Engines的1.5L發(fā)動(dòng)機，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(huà)，能耗可降低34%(油耗為4.1L/100km)，成本的增加則不足3%。

開(kāi)拓汽車(chē)市場(chǎng)應用

自2008年創(chuàng )立以來(lái)，Pinnacle Engines已經(jīng)陸續獲得了來(lái)自NEA、Bessemer Venture Partners、Infield Capital的風(fēng)險投資。Pinnacle Engines的商業(yè)發(fā)展計劃是，最初側重于技術(shù)開(kāi)發(fā)、特許權使用和電器控制部件的銷(xiāo)售，隨后進(jìn)一步制造和銷(xiāo)售完整的發(fā)動(dòng)機。該公司將首先關(guān)注亞洲兩輪和三輪摩托車(chē)市場(chǎng)，并逐漸擴展至乘用車(chē)、輕型商用車(chē)和工業(yè)電力應用。

在Ron Hoge看來(lái)，當下對于高能效、低成本設計的迫切需求，為Pinnacle Engines帶來(lái)了巨大的市場(chǎng)機遇。預測數據顯示，在 2016年之前，每年全球的摩托車(chē)、人力車(chē)、乘用車(chē)和商用車(chē)的銷(xiāo)量將達2億輛，發(fā)動(dòng)機市場(chǎng)的銷(xiāo)售額將超過(guò)1500億美元。其中，銷(xiāo)往印度和中國等亞洲國家的比重將達 70%，這些都是Pinnacle Engines 的目標市場(chǎng)。

在產(chǎn)品規劃方面，Pinnacle Engines的0.11L和0.125L 1缸發(fā)動(dòng)機將主要面向摩托車(chē)市場(chǎng)、0.15L~0.35L發(fā)動(dòng)機將用于摩托車(chē)和三輪車(chē)、0.5L~2L 1~4缸發(fā)動(dòng)機將用于乘用車(chē)及商用車(chē)市場(chǎng)?？上驳氖?，Pinnacle Engines的商業(yè)化之路已經(jīng)開(kāi)始。2010年P(guān)innacle Engines與一家大型亞洲摩托車(chē)整車(chē)廠(chǎng)簽署了聯(lián)合開(kāi)發(fā)及許可證協(xié)議，計劃于2012年進(jìn)行1氣缸發(fā)動(dòng)機的商業(yè)化生產(chǎn)和測試，并于2013年推向市場(chǎng)。根據發(fā)展規劃，Pinnacle Engines的第一個(gè)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機樣機將于2013年試運行，2015年進(jìn)行多氣缸應用的生產(chǎn)和測試，并于2017年真正實(shí)現在汽車(chē)上的應用。

Ron Hoge表示，盡管Pinnacle Engines進(jìn)入汽車(chē)行業(yè)尚有待時(shí)日，但是這一獨特的發(fā)動(dòng)機解決方案能夠滿(mǎn)足汽車(chē)行業(yè)對于成本、排放和燃油效率的要求，尤其適合中國、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(kāi)發(fā)與性能驗證，以更好地滿(mǎn)足市場(chǎng)需求。