‧ 传统引擎为二冲程或四冲程,Porsche最新专利为「六冲程」
‧ 六冲程引擎的曲轴结构与转子引擎有点类似‧ 六冲程引擎具备二个压缩行程与二个动力行程‧ 六个冲程中有二个用于做功,效率为1/3‧ 传统四冲程引擎只有一个动力行程用于做功,效率为1/4
‧ 六冲程水平对卧引擎量产机率其实很低!
‧ 就结构来说,Porsche六冲程引擎比较类似Atkinson循环引擎
▲Porsche 911最新的Hybrid引擎搭配电动涡轮技术
保时捷全新六冲程水平对卧引擎的想法看起来很赞,而且Porsche已获得此六冲程内燃机设计专利。此一特殊结构使用类似转子引擎的曲轴设计,在每个循环当中,产生额外的压缩和动力冲程,无疑是个奇怪又奇妙的想法与设计。因为目前此一技术仅止于纸上谈兵的专利阶段,并没有实际的产物,所以也没有完整的动画或连续运作示意图,相信很多人都看不懂这样的设计,因此个人尽量以简单的叙述来说明。
除了极少数的例外,比如说把割草机引擎改装到微型汽车上!好的,目前99.99%的汽车都使用四冲程引擎,四个冲程包括:进气、压缩、动力、排气。进气行程是将空气和燃料注入汽缸(燃烧室)的动作;压缩行程是活塞将燃气推挤至汽缸顶部上死点位置的动作;动力行程又称为点火行程或是爆发行程,也就是燃气被点燃后,将活塞向下推至底部吓死点...更正..是「下死点」的做功动作;排气行程是最后一个步骤,就是将燃烧后的废气推出汽缸外进入排气管中。
保时捷工程师认为四冲程当中只有一个动力行程用于做功,其他都是在做预备动作,众所皆知「效率显然比较差」,因此Porsche就是在曲轴转二圈的过程中,可以增加一组「进气、压缩」或是「动力、排气」行程,也可以说是将传统引擎的1/4节拍修正为1/6节拍,藉由更密集的做动频率增加引擎运转效率。但这部分其实只有曲轴运转的状态有差异,活塞与曲轴之动作比较没有变化,但是压缩比、冲程、曲轴施力角度则是会有细微改变,但这也是关键。
好的,六冲程引擎之所以更有效率,就是因为曲轴转二圈时,活塞与连杆做了「六次」往覆动作,传统四冲程引擎在曲轴转二圈时,活塞与连赶只有做出四次的往覆动作,所以才会说六冲程引擎乃是以「密集度」「高频率」取胜。事实上,不只Porsche正在求取这种高频率技巧,事实上很早以前就有Atkinson循环引擎设计,同样是以高频率取胜,但是结构复杂、成本增加、重量偏高、体积偏大、耐用度不佳、不宜大功率与高转速,所以从来没有被量产市售化。
▲最初的Atkinson循环引擎「体积超大」重量与复杂度就不用多说!更难以达成多缸设计
在此所说的Atkinson循环引擎,并非指Toyota Hybrid引擎所使用的阿金森循环设计,其实Toyota之设计正确定义乃是米勒循环设计,只因米勒循环引擎专利技术早被Mazda买下并成功量产市售,但专利保护期早已失效,其他车厂并没有应用上的疑虑,然而Toyota并不希望旗下Hybrid引擎和Mazda产生任何瓜葛与误解,所以刻意取名为阿金森循环,其实和正统的Atkinson循环引擎没有任何关系。
言归正传,Porsche六冲程引擎绝对强吗?其实不然,仍存在许多盲点:‧ 六冲程结构之活塞行程比较短,不利低转速扭力发挥‧ 结构复杂、成本偏高‧ 齿轮结构更多,摩擦阻力偏高,运转噪音偏大‧ 活动关节太多,同样不利高转速运行与耐用度考量‧ 体积和重量虽然比Atkinson循环引擎更小更轻,但还是比传统引擎更大更重
然而Porsche六冲程引擎其实替内燃机效率寻求了另一个出路,其高效率来源除了更密集的行程交替,其实还有更好的压缩比变化与很重要的Off-Set曲轴中心偏置量,避免活塞、连杆、曲轴成一直线不利于推力的传输,所以此六冲程架构确实能让动力行程更顺畅更有效率,但整体功率如何?恐怕还是要等实验引擎出炉后才能研判。然而此一专利有可能量产吗?好的,除非实验引擎之热功率能比现有市售引擎高出15%、20%以上,否则实在没有量产的必要!如果只是高出个7%、10%,那么不如直接使用轻量化活塞、连杆、曲轴就好,不需要重新设计全新引擎,成本太高!而且,未来燃油动力的911还能卖多少辆?
▲瑞士CTL引擎工程所设计的航空用途星形六缸Atkinson循环引擎,与Porsche的六冲程引擎其实非常类似,效率「据说」可以提升20%,但此类引擎量产机率微乎其微,此2016年的专利,至今仍未实现
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