來自硅谷的發(fā)動機新概念

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

對置活塞四沖程解決方案

Pinnacle Engines首席執(zhí)行官及董事會主席Ron Hoge認為，盡管電氣化是降低汽車排放與能耗的長遠解決方案，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，在2040年前，90%的車輛仍將依賴內(nèi)燃機作為主要驅(qū)動源。為了更好地實現(xiàn)節(jié)能減排，當前迫切需要的是更清潔、更高效的發(fā)動機。

Pinnacle Engines對內(nèi)燃機進行了重新設(shè)計，基于四沖程、火花點火 (SI) 對置活塞套筒閥結(jié)構(gòu)開發(fā)了一種高效的發(fā)動機設(shè)計方案，通過Cleeves 循環(huán)來實現(xiàn)發(fā)動機效率的大幅改善。與傳統(tǒng)直列式發(fā)動機進、排氣門結(jié)構(gòu)相比，該技術(shù)有著諸多優(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；低爆燃燒室可實現(xiàn)較高的壓縮比；可實現(xiàn)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與里卡多美國公司合作進行了可行性研究，2011年與FEV美國公司合作進行了獨立發(fā)動機性能驗證。相關(guān)的驗證數(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，有效實現(xiàn)燃料的節(jié)省。在排放方面，CO2減排達到35%，CO、NOx、HC也有效降低，能滿足歐IV和歐V排放標準。據(jù)介紹，除了使用汽油外，Pinnacle Engines的發(fā)動機設(shè)計也可使用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、混合動力車、高級柴油車、插入式混合動力車、純電動車，它們在燃油經(jīng)濟性方面的表現(xiàn)雖然依次遞增，可是成本也相應(yīng)地依次增加。其中，純電動車最節(jié)能，可是成本也最高。對于傳統(tǒng)汽油車來說，通過EGR、GDI、優(yōu)化冷卻、VVT、起-停系統(tǒng)、低摩擦力等先進技術(shù)的使用，可以以較低的成本實現(xiàn)燃油經(jīng)濟性的提高，發(fā)動機小型化以及渦輪增壓器的使用可以進一步提高燃油經(jīng)濟性，但是與混合動力車、插電式混合動力車、電動車等技術(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(tǒng)的發(fā)動機制造技術(shù))。如果裝備VVT、VCR和渦輪增壓器技術(shù)，更是能達到全混車的燃油經(jīng)濟性，成本卻遠低于全混車。

不久前Pinnacle Engines與FEV聯(lián)合對本田飛度進行了GT功率分析。該車的原廠配置是1.5L i-VTEC發(fā)動機，百公里油耗為6.2L。使用了Pinnacle Engines的1.5L發(fā)動機，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)動機進一步小型化，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)險投資。Pinnacle Engines的商業(yè)發(fā)展計劃是，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，隨后進一步制造和銷售完整的發(fā)動機。該公司將首先關(guān)注亞洲兩輪和三輪摩托車市場，并逐漸擴展至乘用車、輕型商用車和工業(yè)電力應(yīng)用。

在Ron Hoge看來，當下對于高能效、低成本設(shè)計的迫切需求，為Pinnacle Engines帶來了巨大的市場機遇。預(yù)測數(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2億輛，發(fā)動機市場的銷售額將超過1500億美元。其中，銷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。

在產(chǎn)品規(guī)劃方面，Pinnacle Engines的0.11L和0.125L 1缸發(fā)動機將主要面向摩托車市場、0.15L~0.35L發(fā)動機將用于摩托車和三輪車、0.5L~2L 1~4缸發(fā)動機將用于乘用車及商用車市場?？上驳氖牵琍innacle 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，計劃于2012年進行1氣缸發(fā)動機的商業(yè)化生產(chǎn)和測試，并于2013年推向市場。根據(jù)發(fā)展規(guī)劃，Pinnacle Engines的第一個汽車發(fā)動機樣機將于2013年試運行，2015年進行多氣缸應(yīng)用的生產(chǎn)和測試，并于2017年真正實現(xiàn)在汽車上的應(yīng)用。

Ron Hoge表示，盡管Pinnacle Engines進入汽車行業(yè)尚有待時日，但是這一獨特的發(fā)動機解決方案能夠滿足汽車行業(yè)對于成本、排放和燃油效率的要求，尤其適合中國、印度等新興市場的需求。為此，Pinnacle Engines正進一步進行產(chǎn)品開發(fā)與性能驗證，以更好地滿足市場需求。