——訪美國EcoMotors公司
如果說解決未來能源危機的最好途徑是以電動車為代表的新能源汽車,那么在電動車未全面普及時毋寧說還有一條傳統的內燃機路線,其代表作品可能是以EcoMotors公司的OPOC發動機為代表的二沖程發動機。
在美國十幾家致力于創新型發動機研發和四五家專注于二沖程發動機研發的公司中,成立于2008年初的EcoMotors International公司(以下簡稱EcoMotors公司)是其中成長較快的一家。由于它發明了一種獨特的OPOC(Opposed PistonOpposed Cylinder——對置式活塞、對置式氣缸)發動機,是目前世界上惟一一款曲軸位于中央、兩側形成兩組對置式活塞的發動機結構,很好地解決了節能、散熱與動平衡的問題。因此,EcoMotors的OPOC發動機有可能率先成為大批量生產的新式二沖程發動機。
日前,在美國底特律EcoMotors公司的總部,中國媒體一行走進了這家頗具神秘色彩的公司,領略了其獨特的設計思路和商業想法。
巧妙設計結構使OPOC具有超越
四沖程發動機的能力
作為下一代動力推進系統,EcoMotors的OPOC發動機是由該公司完全自主研發,并具有專利設計的模塊化內燃機系列產品。它的結構特點是,每個模塊包括兩個對置式活塞和對置式氣缸,它們之間連接著一根曲軸,每個氣缸內的兩個活塞做相向運動。
OPOC發動機的巧妙之處在于,其消除了傳統發動機的氣缸蓋和氣門控制組件,提供了一個高效、小巧緊湊和具有簡單核心的發動機內部結構,并使發動機完全實現自我平衡。它的另一大優點是在加工工藝和大多數零部件上可承繼傳統發動機的生產模式,并且可以全面使用現有的汽油、柴油、乙醇等傳統燃料,在此基礎上還可靈活增加模塊,通過電控離合器彼此相連進行組合,以增大發動機功率,并可加入電機從而實現混合動力組合。
由于具有四沖程發動機的排放優點和二沖程發動機結構簡單的優勢,OPOC發動機僅相當于傳統發動機一半的體積和重量,具有相當于傳統發動機一半的活塞運動速度和非常低的活塞側向力,其摩擦損失相比傳統發動機可減少一半。由于沒有氣缸蓋結構,其傳熱損失可減少30%~40%;沒有相應的氣門機構,又可節省5%的能量損失。再加上配備EcoMotors公司獨特的電控渦輪增壓系統后所具有的良好掃氣能力,OPOC發動機優化后的燃燒系統顯著提高了功率密度,其比功率可超過1馬力/磅(2.2馬力/公斤),可以較大地降低燃油消耗并降低廢氣排放量;單組模塊節油能力達15%,多組模塊或加入電機之后,由于可使用停缸技術,節油比率可達45%或更高。
此外,由于OPOC發動機沒有氣缸蓋和氣門機構,設計結構簡單,相比傳統發動機減少了50%的零部件,使它的生產效率和使用耐久性大大提高。又由于OPOC發動機所有的內部作用力可相互抵消,具有像一臺完全平衡的多缸四沖程發動機的平衡特性,因而具備低噪音和低振動的特性,完全打破了通常人們對二沖程發動機油耗高、噪音大、排放不好的固有印象。
希望擁有像蘋果公司產品
一樣的未來
說到EcoMotors公司,就不得不提及它經驗豐富的管理團隊和具有眼光的投資人。
在EcoMotors公司管理團隊的主要成員中,彼得·霍夫鮑爾(Peter Hofbauer)教授為EcoMotors公司創始人、董事長兼首席技術官。他曾在大眾/奧迪公司領導全球動力總成的開發,領導開發了大眾/奧迪公司第一款獲得年度最佳發動機稱號的現代柴油機,并在動力傳動系統和增壓系統方面多有建樹。首席執行官唐·朗克爾(Donald L. Runkle)是原通用汽車公司工程技術副總裁、雪佛蘭發動機總工程師、別克動力總成部總裁,他還在德爾福公司擔任過三個運營部門的總裁,領導開發了包括世界十佳發動機在內的多款具有世界水平的發動機。總裁兼首席運營官約翰·克雷迪(O.John Coletti)是原福特汽車公司高性能車全球執行總監,領導開發了包括1994年度最佳車型野馬在內的多款暢銷運動型汽車和十佳發動機。在這一經驗豐富的優秀管理團隊的帶領下,EcoMotors公司目前已具有150多項專利,開發出了20多臺發動機并有20多輛相關車輛投入生產。在EcoMotors公司的投資人方面,維諾德·科斯拉(Vinod Khosla)有“全球技術領域投資之王”稱號,是風險投資公司的創始人,目前已投資超過80家清潔技術和信息技術公司,是著名的太陽微電腦系統公司(Sun Mircosystems)的聯合投資人。另一位主要投資人就是大名鼎鼎的微軟公司董事長比爾·蓋茨,他對于EcoMotors公司OPOC發動機的評價是:“在發展經濟、低排放的運輸工具中,OPOC技術是一個重要的基石。”
OPOC發動機從大功率的柴油發動機研發起步,其功率可實現從幾千瓦到幾百千瓦,配置組合非常靈活,并且適用于轎車、卡車、農用車、船舶、固定式發電機、非道路機械等,包括任何采用傳統汽油或柴油作為動力的設備。目前,EcoMotors公司已經與北美主要的卡車制造商納威司達公司就聯合開發和商業協定簽訂了合作協議,與中國安徽省的中鼎公司也簽訂了發動機開發方面的協議。在與其他公司合作方面,包括來自汽車發動機廠、商用車廠、發電機組、工程機械、航空、軍用等方面公司的咨詢與合作意向正在洽談中。
安徽中鼎公司的一間辦公室就位于EcoMotors公司總部。據了解,中鼎公司有一支四五十人的團隊,目前正在致力于OPOC發動機項目的應用開發。在國內的湖南大學,也有一支由原EcoMotors公司海歸博士率領的十幾人的團隊從事著數據分析、計算等EcoMotors公司外圍的工作。
據EcoMotors公司首席執行官唐·朗克爾分析,到2030年時,中國汽車總產量將達到3000萬輛,如果要從目前的1800多萬輛的產銷量躍升至3000萬輛級別,則大致需要新增40個以上的發動機工廠。唐·朗克爾認為,如果用EcoMotors公司的OPOC發動機形式建設這40家發動機廠,其建廠投資成本能節省三分之一,未來新增產能產品的二氧化碳排放和油耗可減少20%~30%,生產運營成本也能降低不少。他非常有信心地表示:“要建新廠就建OPOC工廠,建其他新廠就沒什么意思了。”
集成電路取代二極管,移動電話取代傳統座機,MP3取代膠木唱片,從世界電子產品消費市場來看,里程碑式的跨越式發展決定了產品的更新換代步伐。唐·朗克爾認為,其OPOC發動機具有與蘋果公司iPhone手機媲美的能力,在實質內涵上還要遠遠超過它。“在中國這樣巨大和迅速成長的市場上,OPOC發動機可提供更快的回報;并且不需要很多技術開發資金或大規模的基礎設施投資,即可在經濟和降低碳排放方面獲得巨大效益。”EcoMotors公司的幾位高管都認為,憑借中國這一容量最大、發展最快的市場,與蘋果公司的iPhone、iPad和iPod等幾款電子產品在全世界流行類似,OPOC發動機由中國首先發展起來并迅速擴展到全球市場是極有可能的。
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