2011年6月23日,記者在北京采訪(fǎng)了美國阿凱提斯動(dòng)力(achates Power)公司總裁兼CEO大衛?約翰遜(David M.Johnson)。他為中國記者帶來(lái)了革命性的發(fā)動(dòng)機設計——對置活塞二沖程柴油發(fā)動(dòng)機。記者了解到,日本富士重工和德國保時(shí)捷的對置發(fā)動(dòng)機均是曲柄連桿機構在中間、活塞與氣缸蓋在兩端,而阿凱提斯的發(fā)動(dòng)機活塞在氣缸筒中形成對置,省去了缸蓋機構。
核心技術(shù)在于氣缸設計
約翰遜介紹,對置活塞二沖程柴油發(fā)動(dòng)機的設計靈感來(lái)自于已經(jīng)被證實(shí)運行成功的航空發(fā)動(dòng)機,與傳統發(fā)動(dòng)機的最主要區別在燃燒系統方面,其最先進(jìn)的核心技術(shù)是擁有專(zhuān)利的氣缸設計。在設計結構上,對置活塞發(fā)動(dòng)機簡(jiǎn)單緊湊,制動(dòng)效率有望超過(guò)45%,氮氧化物排放低。由于減少了零部件的使用,并且使用了更少的原材料,可以使發(fā)動(dòng)機的排氣量更小,整個(gè)發(fā)動(dòng)機更加輕便;但同時(shí)還是采用傳統的材料和制作工藝進(jìn)行生產(chǎn)制造,具有制造可繼承性。通過(guò)重量和成本的比較顯示,與性能相同的四沖程發(fā)動(dòng)機相比,二沖程對置活塞發(fā)動(dòng)機重量減輕約34%,成本降低約12%。
由于采取了無(wú)氣缸蓋和無(wú)氣門(mén)機構的設計,并采用了突破性的燃燒系統計,阿凱提斯對置活塞發(fā)動(dòng)機減少了熱能和摩擦損耗,與傳統四沖程發(fā)動(dòng)機相比,缸徑/沖程比有明顯優(yōu)勢。測試結果顯示,該種機型可以滿(mǎn)足美國EPA10和歐Ⅵ排放法規要求;與基準柴油機相比,燃料效率提高15%,與相對應的汽油機相比則提高約55%。從阿凱提斯公司提供的一份試驗報告中看到,與對標的已經(jīng)非常先進(jìn)的福特6.7升傳統四沖程柴油發(fā)動(dòng)機相比,阿凱提斯對置活塞發(fā)動(dòng)機的最低燃油消耗率為195.3克/千瓦時(shí),而比對標發(fā)動(dòng)機的最低燃油消耗率239.9克/千瓦時(shí),降耗達18.6%。
阿凱提斯對置活塞發(fā)動(dòng)機的另一項優(yōu)點(diǎn)是對燃油品質(zhì)沒(méi)有任何要求,這是因為機型在設計和配置上非常靈活。
公司團隊具世界級競爭力美國的一份研究數據表明,如果使用傳統形式發(fā)動(dòng)機,提高燃油效率(降低二氧化碳排放)的成本極高。例如,要實(shí)現10%的燃油效率改善,通常每車(chē)改造成本達16740美元,這還不包括為減少氮氧化物及顆粒物排放所需要的約每車(chē)1萬(wàn)美元的成本。因此可以說(shuō),任何能充分改善發(fā)動(dòng)機性能并具有成本降低能力的新型發(fā)動(dòng)機,都可能成為未來(lái)市場(chǎng)的選擇。實(shí)驗數據證明,阿凱提斯對置二沖程柴油發(fā)動(dòng)機在性能方面比傳統的6缸柴油機至少能提高10%以上。
約翰遜表示,阿凱提斯對置活塞發(fā)動(dòng)機適用于所有商用車(chē)和90%的乘用車(chē),并且可根據主機廠(chǎng)商需求和整車(chē)布置要求,提供多種不同形式的發(fā)動(dòng)機具體結構和外觀(guān)尺寸形狀。由于阿凱提斯動(dòng)力能夠記錄所有重要的發(fā)動(dòng)機參數,并且能夠檢測電池情況,對置活塞發(fā)動(dòng)機也是符合混合動(dòng)力汽車(chē)要求的機型,并且可適合未來(lái)的生物質(zhì)能的應用。
作為一家發(fā)動(dòng)機設計公司和技術(shù)提供商,在記者的提問(wèn)下,約翰遜對阿凱提斯動(dòng)力與現有發(fā)動(dòng)機設計公司做了比較。據介紹,阿凱提斯的技術(shù)顧問(wèn)委員會(huì )成員中有4位是美國汽車(chē)工程師學(xué)會(huì )研究員,2位是美國國家工程研究院成員;公司擁有包括10名博士在內的52位工程師和科學(xué)家,以及世界一流的設備。他認為,即便與世界著(zhù)名的如AVL、FEV、Ricardo等發(fā)動(dòng)機設計公司相比,阿凱提斯也是非常具有競爭力的。約翰遜特意強調,阿凱提斯對置活塞發(fā)動(dòng)機不是一個(gè)單一的產(chǎn)品,而是一個(gè)系統的集成,是擁有800多項創(chuàng )新技術(shù)的全新設計。
期望與遠見(jiàn)成熟的廠(chǎng)商合作
創(chuàng )立于2004年的阿凱提斯動(dòng)力公司,由美國工程院科學(xué)院(NAE)院士JimLemke博士等創(chuàng )辦,總部位于美國加利福尼亞州圣地亞哥。對置活塞二沖程柴油發(fā)動(dòng)機項目于1998年開(kāi)始研發(fā),2004年趨于成熟,并于2005年開(kāi)始做相應的發(fā)動(dòng)機試驗。
據約翰遜介紹,阿凱提斯對置活塞發(fā)動(dòng)機已經(jīng)通過(guò)了性能的測試與驗證,測試時(shí)間超過(guò)1900小時(shí)。目前,阿凱提斯動(dòng)力公司和其對置活塞發(fā)動(dòng)機項目已經(jīng)吸引了包括Madrone Capital(沃爾瑪Walton家族所有)、Sequoia Capital(紅杉資本)、Rockport Capital等在內的多家投資公司計超過(guò)6000萬(wàn)美元的投資。
一般一款全新設計的發(fā)動(dòng)機從研發(fā)到正式投入生產(chǎn)大約需要5年時(shí)間,是一個(gè)比較緩慢的過(guò)程,阿凱提斯動(dòng)力目前正處于研發(fā)成熟之后向全球發(fā)動(dòng)機與整車(chē)廠(chǎng)商的同步推廣階段。據了解,全球發(fā)動(dòng)機市場(chǎng)價(jià)值達3000億美元,阿凱提斯動(dòng)力首先瞄準的是商用車(chē)發(fā)動(dòng)機市場(chǎng),第一步將重點(diǎn)向中、重型商用車(chē)領(lǐng)域邁進(jìn)。約翰遜透露,與世界上最大的商用車(chē)廠(chǎng)商的談判工作正在進(jìn)行。
Achates這一名稱(chēng)的原意就是“忠實(shí)的朋友”。約翰遜表示,阿凱提斯動(dòng)力采取的是一對一的合作方式,希望中國市場(chǎng)可以跳過(guò)歐美市場(chǎng)所走過(guò)的老路,期待有遠見(jiàn)并具有很好制造與工藝能力的中國廠(chǎng)商抓住這一利用創(chuàng )新技術(shù)的機會(huì )。他并多次強調,阿凱提斯動(dòng)力與任何合作伙伴的合作進(jìn)程都是非常透明的,要讓他們明確知道風(fēng)險在哪里。
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