在今后很多年的时间里，发动机仍然是最主要的汽车动力源。近年来，电动汽车的发展也加速了发动机的创新速度。在未来，最佳汽车驱动技术、更高的工作电压及先进的可变气门行程控制等一系列问题也将得到很好地解决。

AI:您认为将来的最佳汽车驱动技术有哪些？

Friedrich Indra博士：从中短期发展的角度来看，最主要的汽车驱动技术仍然是带有燃油直喷、起动－停止系统和气缸关闭功能的发动机。同时，发动机也需要与变速器进行精确地匹配，以便在速度降低时把油耗降下来。采用皮带传动的功率大约为10kW的起动发电机将不再能够轻松地完成起动－停止任务，而需要小型的助力器与发动机一起构成一种轻度混合驱动的动力系统。由于小型化发动机的起动无力，因此短时间的助力弥补了小型化的不足。但皮带传动仍是小型化发动机最经济的配置方案。

AI:理想的驱动系统应该是什么样的？

Friedrich Indra博士：非常简单，低速时应输出更高的转矩，便于驾驶员能够最迟在转速为
2000r/min时换挡。其中，首选的合适变速器当属双离合器变速器，它能够在不中断牵引力的情况下实现顺利换挡；其次是就前面讲到的轻度混合动力了。

AI:您认为48 V的工作电压会成功吗？

Friedrich Indra博士：当然会用48V电压。随着电子、电器元件的发展，其在汽车上的应用日益广泛，以致在现有12V或24V电气系统的额定电压下，汽车的电能供应出现了严重不足。同时，欧洲安全法规指出：“当汽车电气系统电压大于60V时，导线和插接件的绝缘材料将大量增加，其质量的增加不足以弥补其他零部件(如导线等)质量的减少。”提高汽车供电系统的电压标准，采用42 V电压值，一度成为很多国际论坛中的讨论热点。

图1  Valvetronic不再需要节气门，而是通过改变吸气过程的长短来改变进气量

采用42V电气系统后，汽车性能得到了很大改善：在动力系统方面，新型的电源系统把发动机机械驱动的控制系统和附件从发动机中分离出来，集成到一起，由电动机直接驱动，由于减少了发动机部件，减轻了发动机自重从而使得发动机的效率得以提高；在电气系统方面，汽车上可采用高性能的照明装置，而且汽车电动机和电磁阀的质量减轻20％左右。

此外，42V电源的采用为发展混合动力汽车创造了条件，可以实现在低速时由电源直接驱动电动机作为汽车的动力源，有助于节能环保。提高汽车电气系统电压标准的好处显而易见，只是目前实施起来有些难度。

而为了在汽车起动的几秒钟内给予强有力的电力支持，48V的电压也将一步得到应用。

AI:您认为将来的小型发动机应是几缸的发动机？

Friedrich Indra博士：我认为大众和奥迪非常有目的地使用了小型四缸发动机，包括闭缸技术。与两缸和三缸发动机相比，它几乎没有效率方面的缺点。但四缸发动机已经是发动机振动控制的底线，要采取一些技术措施来克服振动和噪声的问题。虽然两缸发动机在实验室中有着非常好的节能效果，但日常行驶中，车辆常常处于高速行驶的工况下，自平衡能力较差，因此会带来较大的发动机振动，它的油耗也不会减少。当然发动机的设计应与变速器的设计结合起来，也就是说，让汽车驾驶员能够方便地使用最佳转速范围和负载范围。

AI:请问未来的发动机还有其他有限制性的零部件吗？

Friedrich Indra博士：许多发动机都是能够很好地工作的，只要它们一开始不被设计成超大尺寸。原来在设计主轴瓦时，常常要考虑可能遇到提高排量和提高负荷的问题，因而留有很大的安全系数。而今天的技术已经不再需要在设计主轴瓦时考虑这些问题了。另一方面是可变的或者开启、关闭辅助设备，如润滑泵和水泵。这里，我认为应该采取机械措施来代替电气控制方式。综合上述观点，我主张用灰铸铁或者蠕墨铸铁制造发动机的缸体，尤其是小型的柴油机和汽油机的缸体。这些材料的缸体热膨胀时，其主轴承间隙比铝合金缸体的要小的多，从而能够明显地减少润滑油消耗。同时，发动机气门的机械控制系统受热膨胀之后也会提高油耗，因此应对它们的净效率给予高度的关注。

图2  大众1.4L TSI发动机气缸关闭原理 

AI:能否介绍一下正确的尾气排放系统是怎样的？

Friedrich Indra博士：缸盖中集成的排气歧管是当前的准标配置。它有许多优势：减少了许多零件，如螺钉和垫片；降低了发动机噪声；能对冷却水进行加热，使得催化器可以快速地发挥催化作用；在满负荷时，可以降低排气温度。尤其是在汽油机中，它可以把排气温度降低到50℃以下，避免了废气增压器过热，也确保了发动机舱的温度不会太高。因此，许多对热敏感的元器件隔热防护也可以省略了。

AI:对于可变气门行程控制系统，宝马公司称之为“Valvetronic”，大众公司称之为“气缸关闭”。那么这两种方法的区别到底是什么呢？

Friedrich Indra博士：2001年，电子气门的推出使宝马公司的动力单元的效率进一步提高到更高的水平。Valvetronic是具有可变进气门升程控制功能的气门驱动系统，发动机的进气完全由无级可变进气门升程控制，不再需要节气门，而是通过改变吸气过程的长短来改变进气量（见图1）。

Valvetronic发动机去除了节气门，也就去除了“泵气损失”，各种标准测试结果都显示，电子气门发动机可以比传统发动机节省10%以上的耗油量。它的另一个重要的优点是加速踏板油门时发动机产生反应的时间加快。Valvetronic发动机进气阀门开启深度最浅0.25mm，最深可以到9.7mm，相差近40倍，然而从最浅变化到最深，电子气门整体机构所需要的反应时间大约只要0.3s。　

对于大众公司的气缸关闭技术，顾名思义，是在多缸发动机正常运转过程中，随机或者指定停止为某几个气缸供应燃油，以达到减少燃烧，降低富余功率，最终实现节油的目的。实现这一技术的原理其实很简单，是在凸轮轴上下功夫，图2为大众1.4L TSI发动机的气缸关闭原理。目前的VVT可变正时技术就是通过改变凸轮轴相位来实现的。

但在目前的日常驾驶中却很难证明，就像福特公司的Multi Air技术一样。这是因为直喷技术已经把可变气门行程控制系统的相当一部分都包含进去了。正是这些驾驶员直接感觉不到的东西提高了生产制造成本。而汽缸关闭则是另外一回事，许多汽车驾驶员都能感觉到它的存在，尤其是在使用废气循环增压器时。

AI:目前，市场中出现了电动涡轮增压器，它会成功吗？

Friedrich Indra博士：目前，市场中的涡轮增压器有很多种，大体分为以下五类：废气涡轮增压器、机械涡轮增压器、复合涡轮增压器、惯性涡轮增压器和电动涡轮增压器。而电动涡轮增压器以汽车本身的电力为动力源，由电动机驱动工作，响应速度快，便于安装，成本低。而且单独的电动涡轮增压器可在几秒钟的时间里为废气涡轮增压器提供附加的空气，从而优化增压器的响应性能，是一个非常聪明的设想。

但它与利用起动电动机作为助力器的理念发生了重叠和交叉。因此还要进行准确地分析，来确认哪一个技术是最优的。

AI:请您介绍一下柴油机轿车的钢制活塞的发展现状？

Friedrich Indra博士：有些OEM厂商已经开始在轿车中进行钢制活塞的试验了。经过合理设计的钢制活塞的重量并不比铝合金活塞重，而且还具有一些其他优点：在各种工作温度下都有着较小的间隙、较低的卡住倾向；可以减少废气中的碳氢化合物；在现有发动机中可以有更大的行程；确保柴油机的噪声更低等。

AI:从上届维也纳国际汽车发动机学术讨论会上，您可以得出哪些结论？

Friedrich Indra博士：从本届讨论会上，我们可以得到一些非常积极的信息。研讨会上有许多关于发动机的专题报告，涉及发动机大量成熟的新技术。在这期间，电动汽车的发展也加速了发动机的创新速度，由电动汽车的问世而带来的过度兴奋已经变成了健康发展的现实状况。但其中也有一些不幸事件，如电动汽车蓄电池的爆炸起到了一定的影响。这表明电动驱动技术还有许许多多需要解决的问题。