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美国政府在1993年与三大汽车公司一起在白宫宣布,在不牺牲汽车安全、舒适、成本及其他质量的条件下,10年内开发出一种新型样车,其燃料效率要3倍于现有的家用轿车。这就是目前大家耳熟能详的所谓“新一代汽车合作计划”(PNGV-Partnership for a New Generation of Vehicles)。该计划要求新车平均每加仑行驶距离为825英里,按美制一加仑等于3785升计算,约为百公里油耗2.87升,即约为百公里3升的耗油量。经过努力,在不到10年的时间,德国大众汽车公司研究开发的路波车已经基本上达到这一目标。说基本上是指路波尽管达到百公里耗油为3升的目标(实际为2.98升),但是路波车还只是全尺寸5人座的两厢车,距离PNGV计划中的要求尚有一定距离,然而这已经相当不简单了,因为这是世界上第一种可以实现百公里耗油量低于3升的全尺寸、5人座车。不仅如此,该车还在排放方面提前这到2004年欧洲Ⅳ号标准。该车已于去年7月在欧洲正式投放市场。路波车的问世在整个世界的汽车行业引起轰动,这一成果标志着人类在节能和环境保护方面又向前迈进一大步,对今后汽车在节能与降低排放上起着极大的推动作用。   对于这样一个人类的技术结晶,它是如何实现如此优良性能的,分析一下对我国今后汽车的发展很有借鉴之处。
  一、出色的发动机性能
首先,路波车用发动机为小缸径的3缸直列柴油机,并采用当今燃烧热效率最高的直喷式燃烧系统。该燃烧系统就是将燃油直接喷进位于活塞顶部燃烧室内。它与传统轿车用高速柴油机的分隔式燃烧系统相比,燃烧效率可以提高20%-25%。比即使采用电喷技术的汽油机要高出40%-45%。因此,直喷式燃烧系统是路波获得3升油耗量的可靠保证。
  其次,路波车用柴油机采用的废气涡轮增压带中冷的型式,所以又称1.2升TDl发动机。增压加中冷技术不仅可以更充分地利用发动机的排气能量,而且可以最大程度地提高进气量。这是当今柴油机降低燃油消耗普遍采用的技术手段。目前欧美的先进工业国生产和使用的柴油机95%以上采用这一技术。另外,路波车上的发动机增压系统还采用一种变涡轮喷嘴截面的新型增压器,这种增压器可以通过降低发动机排气背压,并实现与发动机性能的最优化匹配,从而获得优越的发动机动力性能及经济性。再者,路波车发动机在获得优越的动力性、经济性以及排放品质的另外一个关键技术是采用当今可以达到最高喷射压力燃油喷射系统。该系统很特别,它将传统的高压油泵、高压油管和喷油嘴合在一起组成一种装置称为泵喷嘴。由于没有高压油管等部件,这种泵喷嘴的刚性很好,可以实现目前燃油喷射装置能够达到最高喷射压力200兆帕以上。这样高的喷射压力结合喷孔直径仅0.1mm的5孔喷嘴使燃油得到最好的雾化,实现与空气间的最快、最均匀的混合,从而保证燃油得到充分的燃烧。如此高的喷射压力,会使燃油的回油温度高得难以容忍。一些采用特别高喷射压力的发动机就曾出现过在夏季高温气候中因回油温度过高造成燃油自动着火而烧毁车辆的事故。为了解决这一问题,路波车专门给发动机的回油设置一个冷却装置,确保燃油田油温度在工作时处于正常水平。路波车上的泵喷嘴还有一个独特的优点是具备两次喷射的功能,即将每循环燃油分两次喷进气缸。前次预喷(又称为先导喷)的油量比较少,它在进入气缸后立即与高温空气混合然后着火,接着大量的主喷燃油再次喷进,进行随后的燃烧。这种分次喷射和燃烧方式的最大优点是实现所谓柔和燃烧,可以将传统柴油机的噪声减小到接近汽油机水平,不仅使燃烧进行的非常充分,而且也消除了柴油机给人造成的振动大、噪声高的缺点。为使燃油喷射系统实现更洁净、更经济的燃烧,整个喷射系统采用电子控制。使每循环喷油量和喷油时间者腔制在最佳水平。
  除此之外,路波车采用的3缸直列柴油发动机也是其既能够做到最大限度地减少油耗但同时又保证有足够的动力输出的关键。缸数少、缸径小,当然耗油量就会相应减少。为了使3缸机克服天生具有的不平衡一阶惯性力矩,使其运转的更平稳,在结构上采用了类似于夏利发动机一样的平衡轴结构。两者不同点在于,夏利平衡轴在机体的侧面,而路波发动机的平衡轴在曲轴的下端,这种结构对平衡一阶惯性力矩更为有利一些。因此,在发动机上大量采用新技术是路波车获得卓越性能的保证。
  二、轻量化的车身结构
根据汽车动力学可知,整车重量每下降100kg,则该车的百公里油耗就要下降0.1升。为了减少耗油量,路波车大量采用轻质合金,如铝、镁等合金材料。同时还在结构形式上做了很多工作。像车辆的尾门就是强化结构的钢板结合铝镁合金的复合材料构成。特别值得一提的是其发动机全部采用铝合金材料。一般来说,轿车用柴油发动机的缸盖采用铝合金并不足为奇,但发动机的机体采用铝合金便较为少见。对于柴油机,由于燃烧爆发压力高,机械负荷是首先考虑的因素,因此采用铝合金机体,在结构强度上便增加很多困难。路波车的发动机在此方面采用了较为少见的结构克服这一困难。其具体做法是为了增加机体的强度,将缸盖螺栓和主轴承螺栓共用一根。该螺栓由缸盖直穿至主轴承座,全部承担了气缸爆发压力产生的机械负荷。这种利用穿心螺栓的方法既增强了发动机的整体强度和刚度,也减轻了整机的重量,起到相得益彰的效果。
  此外,像变速箱外壳、车轮毂以及独立悬架等部件也都是采用铝合金材料。镁材在汽车上的应用也是一个大胆的尝试。镁材要比铝材还要轻,只有其重量的64%。但是镁比铝要活泼得多,因此在应用上首先要解决加工工艺上难题。路波车采用镁材用作后背仓门的内衬以及方向盘的骨架,看来该车已经成功地解决了上述问题。
  据介绍通过采用上述措施,使路波车的整车重量降低约110kg,这也为其降低油耗起到重要的作用。
  三、低阻力的气动力学车身
  汽车的风阻是行驶过程中的影响耗油量的重要因素,根据汽车动力学,每减少风阻20牛顿,则百公里油耗下降0.1升,因此现代汽车为了减少燃油消耗量都在降低风阻上大做文章。路波车也不例外,它的前、后保险杠分别配置了优化的前阻流板和后仓门散流装置、优化的后仓门形状和最小尺寸的接缝。车门坎板和后轮前端特殊的变形脊线的组合使车辆周围的横向气流得到优化。
  另外,为了尽量降低因冷却气流而产生的不可避免的空气阻力,格栅的上半部完全封闭,下半部进风口的导流元件也进行了优化。
  通过以上措施使路波车在侧风稳定性、举升力、冷却空气量和低风哨噪声方面得到充分的兼顾,并取得良好的优化效果。
  四、直接换挡的变速箱
  路波车之所以获得百公里3升耗油量的另外一个重要因素是其采用的5速直接换挡变速箱系统。该结构与自动变速箱相比,结构更为简单。它可以让驾驶员在自动和手动挡之间自由切换。换档杆由电子控制,选择了“E”位置后,档位自动选择至最经济行驶水平。另外,发动机的油门加速踏板上装有位置传感器,及时了解踏板的位置信息,输出至变速箱控制系统,然后车载计算机算出发动机的转速和负荷,再根据已储存的数据决定选择最佳参数运行。
综上所述,路波车实现百公里3升油耗绝非一、两项先进技术所为,而是集众多的新高技术为一身的结果。实际上当今的新一代实现高效、低污染的轿车已经成为集中体现新技术、新结构、新材料以及新工艺的高科技载体。大众路波车不过是这方面的一个代表而已。