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发动机又一次革新 QamFree能否帮观致翻身

一猫汽车网 2016-04-28 12:29:42

我先来介绍一下科尼赛格公司的背景。科尼赛格公司主要生产的是超级跑车,速度毋庸置疑,多次打破吉尼斯世界纪录。值得一提的是其搭载的动力总成方面的技术,它的直驱技术不用变速箱,有1500匹的功率。除了刚才说的跑车以外,在轮胎、碳纤维材料、刹车系统和引擎管理系统方面,我们都有很多自己的独立创新研发。FreeValve技术就是其一,它对传统内燃机来说前进了一大步,性能大大提升,我们希望能把它推广到整个行业去使用。

世界上很多大公司都希望像我们一样,制造类似于FreeValve的气门执行器。但是出于各种各样的原因,他们都没有成功,比如噪音太大,延续性不长,持续性不长,尺寸不够小,不能很好控制,能源消耗不够低,成本不够低,稳定性不够好。从我们的角度来说,以上几点我们都能做的非常好!我们的技术噪音低,能耗低,成本低,QamFree是目前世界上唯一能够对气门进行自由控制的发动机,而且它是唯一可进行大批量生产的产品。

展台上我们展示了电动汽车解决方案。所以你们可能问观致为什么花钱、精力和心血来引入内燃机方面的技术。其实光有电动汽车是不够的,一定会有更多的电动汽车和内燃机这样的组合,因为我们现在很难预测未来对于续航里程、二氧化碳排放和能效方面的标准会是怎样的。但是我想未来更多的解决方案应该是内燃机+电动混合的状况,来适应不同目的和要求。

观致是有长期的愿景和视角的企业,它关注的不仅仅是电动汽车。在未来的很多年里,内燃机绝对仍会是需求。这不仅是我一个人的观点,全球很多资深的专家认为在未来20到30年内,内燃机仍是必要的。考虑到这一点,我们必须把很多行业的法律法规进行微调。比如说我们2018年的欧6c要满足,还有京VI标准。还有美国的标准,FTP75标准的要求,以及LEV和ULEV的标准和要求,我们都要满足。除此以外,我们还要满足客户的要求和期望: 发动机动力大,扭矩高。这两方面都要提高,与此同时,燃油经济性也要提升。

刚才我也提到现在我们用的是1.6T涡轮增压,如果走普通道路去改进,时间太久,成本太高。这就是为什么三年前开始跟科尼赛格公司进行合作,希望进一步加快我们的革新!

首先第一步我会跟大家说一下我们QamFree发动机的气门执行器的优势和功能,我会邀请Urban Carlson先生跟大家解释一下。有一个美国电影《到底有多难》,有一些技术看上去很复杂,比如说我们现在的气门,打开、闭合,反复的打开和闭合,行程只有12毫米。那这样的技术到底有多难呢?接下去我跟大家详细说一下我们执行器的设计原理。

通常来说气门作动是由凸轮轴来帮助完成的。我们做过很多种尝试,一开始的时候我们用气压式的执行器,因为使用空气的话优势在于速度,就像打枪发射子弹一样,很快的就发射出去了!但正是因为速度太快,所以不够稳定,没有办法保证我们的气门运动能达到很精准的位置。大家可以看到这张曲线图,一开始我们升高这个气门处的压力,然后我们在持续的阶段保持住这个压力,这是为什么我们在这里使用了两种介质来帮助我们来达到该目的。当我们要打开这个气门,从刚才我所指的端到高端的上升,我们希望它的初始力量是很大的,当我们在压这个气孔的时候,马上就能达到我们所需要的一个结果。

大家看到红色的曲线表示的是气门的力,大家看到初始力是很大的,迅速上升,然后开始缓缓下降。当气门从关到开的过程中,加速度一开始是非常大的,然后我们缓缓地释放这个力量,平缓的向另外一个阶段去过渡。通过这样的方式,大家看这个底部的弹簧系统弹簧。这个弹簧系统可以把刚才我们释放的力吸收起来,当达到这个高点的时候,这个红线这里的力就没有了。如果说我们没有这样的一个液压装置的话,这个气门的开闭就没有那么的稳定,它会有一个大幅度上升和下降的过程。这样我们就很难去控制这个气门的开闭。这个液压的控制可以非常地稳定,让这个气门保持开启,并且开启的时间长度,我们有不同的时间长度可以选择。你可以按照你自己的意愿去控制气门的开闭。

我们知道以前气门是在凸轮轴的控制下的奴隶,现在我们解放奴隶了,让它们自由自在的唱歌!每个液压气缸上有一个排气阀来控制,另外还有催化剂。至于排放,没有这个EGR气门的情况下,我们可以把排出来的气再回收起来。我们所提供的解决方案没有产生废气,而是把废气循环利用了!在这里,我们调整了涡轮的压力,所以这个气门能帮助我们更好的进行排出气体的回收。

在这里,我们可以看到我们这个尺寸比原来的要大一些,这是因为我们希望有更强更大的功率的输出,这里是有两个涡轮增压的!各位可以看到,当我们观致汽车设计第一款QamFree发动机的时候,我们也分析了它正面和负面的影响,对于所有的优点和劣势都进行了分析,进行了很多的模拟和测试。大家可以看到,我们现在通过压力来控制这个气门的开合时间,而原来这是由涡轮增压来进行控制的。通过这样,就像蝴蝶拍翅膀一样,帮助我们更好的进行动力的输出。油门就是我们说的节气门,它现在在气缸里控制,而不是在进气侧去控制。我之前从事跑车相关工作很多年了,每个气缸里都会用到节气门来提升效率,现在FreeValve新引擎的技术可以更加快速提升效率,而且比我们过去昂贵的节气解决方案效果更好。

我们决定到底用哪种基本方案之后,就开始着手设计发动机了。如图所示,这就是我们设计的三维模型。

这个是气门,这个是弹簧,我们还有内置的传感器,每个气门里都有这样一个内置的传感器,非常高精度的位置传感器。之前凸轮轴的话是单一的运动,现在因为一个气门是单独控制,所以每个运作不同,有了位置传感器之后,工程师可以清楚知道它运动的状况。这一点对于引擎的性能绩效来说是很有意义的,或者说是很重要的!而且对于气门控制也是非常重要的,如果有任何的地方发生故障或者问题马上就可以发现。 如果说一个气门出现了问题,可以把这个气门单独关闭,其他的气门还可以正常运行。如果是传统引擎凸轮轴损坏的话,结果就是整个发动机坏了。即使下面活塞硬是撞击气门,也只损坏这一个气门,其他的气门还可以正常的运行!它其中一个好处就是不再需要燃油指示灯了,因为这样的技术就相当于直喷的绩效。甚至我们的会更好,因为直喷发动机在燃烧过程中会产生很多的颗粒。在我们这个系统里,在排气侧不用装过滤器,因为在整个内燃的过程中不会产生颗粒!凸轮轴内燃机是一百年前就发明出来的,一直延用到现在。但是在这个解决方案里,我们的压缩比更高更大,效率更好,输出更高,更省油。

黄颜色的线是我们现有1.6升的发动机,蓝色的线是我们新的FreeValve发动机,模拟结果显示扭矩提升了47%。从这一步而言,它的性能达到320牛米,基准值就达到这么高,这就是之前我们讲到的内燃机革新方面的内容。因为扭矩增加了,所以动力输出肯定也会增强,你可以看到从原来的150kw变成270kw,而实际值可能更高。油耗更节省,至少可以节省15%。

大家看到是我们新发动机和旧发动机的对比,高度降低了50毫米,长度减少了70毫米,同时重量降低了25公斤。我想重申一下,这是有史以来内燃机的又一次革新。大家可以看到,这张照片是50年前的发动机的样子,可以看到这台化油器发动机的功率是60千瓦。在第二张图当中,是进入电喷年代的发动机,比旧的发动机复杂一些,但是还是不能满足市场上的新需求。现在我要说一下为什么这是有史以来的又一次革新?大家看到功率可以达到170千瓦,而且是燃油经济性非常好的一款发动机。这是跟观致合作的一个承诺,我们携手承诺,保证观致汽车最佳品质以及和全球最佳的供应商合作伙伴一起合作!

另外我们知道在中国有很多初创的电动汽车公司,现在中国汽车公司已经开始在电动汽车方面进行技术的研究,我也觉得中国的汽车公司在电动汽车方面一定也会领先一步的。我觉得中国品牌的汽车公司在电动汽车方面现在已经领先了全球其他公司了!这个是我们看到观致汽车它所使用的新的发动机

现在是问答环节。

刚才在下面看到了我们的引擎,这个引擎跟我们的实物是不是完全一样的?

下面的引擎是可以运作的,不是仅仅展示看的。我们在引擎上做了一些修饰,外面放了透明的玻璃,让你们看的比较清楚一点,后面我们会放一个短视频,演示了引擎具体工作情况。我们的发动机现在还在原型的阶段。

我想先了解一下,为什么观致会和科尼赛格合作?这两种车型和公司差别都很大。

虽然从第一印象中看这两家公司可能不太一样,但是事实上我们这两家公司的思维是非常类似的,科尼赛格公司是一家初创企业,跟观致一样,所以我们都步伐很快,我们任何新点子可以很快做出决定,朝哪个方向发展。

科尼赛格先生热爱跑车、汽车和任何种类的汽车,非常喜欢研究技术,另外一个科尼赛格的姊妹公司FreeValve就是做技术研发和创新的,他们要让整个行业发动机有一个质的提升和改善,对整个内燃机技术做了很大的改进,不用传统的凸轮轴就可以控制气门的技术。观致正好需要这样的技术满足市场客户的需求,正是因为这样的目的,两家公司走到了一起。科尼赛格认为观致企业是推进的速度非常快的公司,而且也愿意做市场主导带动这个技术的发展,可以把他们的形象向市场推广,我们认为这样的合作是对双方都是双赢的。

菲亚特也有跟这个技术有点类似的技术,两者一样么?它的维修会不会很难?如果其中有一个部件出了问题会不会开到观致的维修店去进行维修?

说到刚才您提到的菲亚特这款技术,他们只是在凸轮轴方面做出改进,并不是完全的拿掉了凸轮轴,包括奥迪大众汽车也对凸轮轴做了改进,但都只是关闭气缸,我们这个是可以独立控制气门开和关的。无论奥迪还是大众汽车,他们都是机械的凸轮轴控制的,但是我们是电子控制的。而且其他公司改进的过程中会牺牲一部分动力,这会造成更多能耗。一旦某一个系统和某一个零部件出了问题就得全部换掉,我们这个技术我们可以以成本更低,更迅速的方法来进行维修我们的发动机

同时,我们的发动机的气门是独立的开闭的,你可以选择什么时候去开这个气门,可以控制它的高度。由于运行的限制,他们现在还是有一个节流阀在他们的发动机上面。我们的产品跟普通的机械凸轮轴的差异是我们给机械完全的自由。如果使用凸轮轴关闭气门是凸轮轴移向右面,把阀门闭合,或者不让它产生作用,这些都是非常固定的机械化的,我们的高度自由性才是跟他们的最大差异。

再来看一个区别,气门就像钢琴的琴键,用凸轮轴控制,相当于是用一根棍棒在弹钢琴。而现在有FreeValve的技术你就可以用手指弹钢琴的琴键了。

还有关于维修,用传统凸轮轴的时候,要把整个凸轮轴拿掉进行维修,不管是一个气缸或者两个气缸的问题。如果用我们这个系统,只是单独更换掉有问题就好,因为每一个都是独立的。

用这样的电子化的设备和部件,可靠性怎么样?因为现在都是铁的,问题不大,磨损也比较耐磨,电子会不会出现问题?

在这里我们看到电子系统中有一个点火线圈,是通过电子控制的,非常精密和精细,不像机械性的点火线圈有可能有人为的失误。说到发动机,我们也在极端环境下做过测试,我们电子部件可以在高温环境下工作。说到电子部件要承受的压力,我们在设计之初就考虑了电子部件的压力,在压力非常高的情况下,也能正常运作!

在之前把这个消息发布出来之后,在网络上有一种疑问,这么好的技术为什么是观致第一使用,而不是奥迪这些企业来用?从刚才公布的数据来看,这真的是一个跨时代的产品。

我们没有说我们不和其他的汽车厂商合作,我们也有。像一些欧洲的汽车公司,德国的汽车公司我们都有合作。但是事实上为什么选择观致呢?因为观致远远领先于其他的车厂,比其他的车厂动作都更快,量产的决心更大,更快速能实现市场化。对于观致这样的初创公司来说,如果只是墨守成规,而不是在这个行业中成为领头羊的话,是不会取得成功的,因此我觉得要领先才是成功的秘诀。

观致发动机的成本会增加多少,能透露一个数字吗?因为毕竟是一个很敏感的问题。

很好的问题,简单回答就是要"便宜很多"。下面我来解释一下。这款发动机重量减轻20-25公斤,这些原材料都可以节省下来。第二是节气门体、预催化转换器(有一些车子也没有)、和凸轮轴相关的所有传动机构包括传动链条、涡轮泄压阀都不需要了。

新增加的部分是内部压力器来压缩油、气的。这块是我们加上去的,加一些电子元器件,当然要加一些成本,但是不会很贵,再加上执行器。我们是减的多,加的少。当然一开始这种执行器可能是比较贵,但是在我们批量生产后,就会变得比较便宜了!如果和1.6升现有的发动机相比来说,同样是四个气缸可能不会更加便宜,但是它的扭矩和动力都会强很多。因此在扭矩和动力满足一样指标的情况下,你就可以减少一个气缸,保留三个气缸,重量减轻25公斤,我们QamFree就大大节省了,而且可以节省15%的油耗。这方面算是便宜的。第一款引擎对消费者来说比较贵,但是如果考虑扭矩大大增加了,扭矩增强了,油耗减少了,长期的体验下还是划算的。观致投入研发,冒了这样的风险,当然也是希望得到一些回报的。最终以长期的视角来看它是便宜的。

我们这个引擎是可以满足将来严苛的市场法规的,比如说京六排放这些标准,我们都是可以满足的。其他厂商用现有的引擎也必须采取大的举措,改善了性能才能满足这些要求,如果他们要做这些改善的话,也是要有很大的成本投入的,他们要去投入非常贵的成本系统。就像菲亚特公司也改进自己涡轮轴系统,新的改良性能的引擎跟我们的引擎这样一比较就可以看出我们的引擎确实是很便宜的。

第一个关闭气缸的问题,以前这项技术在V8发动机上做了测试,100公里每小时以下是4缸,对于一台观致1.6T4缸来说,怠速的时候和正常工作的时候气缸工作是不一样的,速度上来减少一个气缸,三缸的情况下能做好吗?怎么做到的一个平衡?工作的时候是闭一个气缸还是两个气缸?效率差多少?

在V8发动机上和4缸发动机上策略是一样的,不在于关掉多少,而在于保留多少,你需要多少动力,就帮你保留多少,取决于你踩油门的深度,你想要多少的动力。我们只会在进气和排气气门上去控制,而不是两个气缸上去控制!你也可以通过气缸来进行更多的调节,V4也好,V8也好,来调节到你自己满意的程度。

取消凸轮轴以后,缸内直喷是什么驱动的呢?

不需要直喷系统。如果装直喷的话肯定颗粒排放高。直喷最直接的好处是让发动机的响应更快速!大家可以看到我们所使用的新技术它的节流阀不是原来的位置,我们把它移到其他的位置,能达到类似直喷的效果。因此当你开观致汽车的时候,你会有开跑车这样的感受。

什么时候量产?大概什么时候这款发动机会装到观致的产品上?

我们在努力尽快,等准备妥当后会第一时间跟大家宣布。

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