2021AHS 沃德十佳发动机评选：前沿技术几乎被国外企业垄断

2021AHS 沃德十佳发动机评选：前沿技术几乎被国外企业垄断

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“沃德十大发动机”是美国权威杂志《沃德汽车世界》的六位编辑对在美国销售的车型在接近日常驾驶条件下进行的测试。对每台发动机的马力、扭矩、技术含量以及实际使用中表现出的工作特性进行综合评价，最终选出综合性能最好的十台发动机。

从2017年、2018年、2019年、2020年连续​​四年沃德十强发动机排名来看（如下图），我们可以看到，几乎所有的尖端发动机技术都掌握在国外手中公司！

2017年的榜单上并没有纯自然吸气发动机。在日益严格的排放法规和大排量高税费的制约下，涡轮增压发动机和混合动力系统在美国也受到青睐。

2018年沃德十大发动机评选名单中，本田和福特是最大赢家，起亚和捷豹紧追不舍，德系发动机继续缺席。涡轮增压和混合动力仍然强劲，而自然吸气则面临边缘化。

在2020年十大发动机及动力系统榜单中，榜单包括5款汽油发动机、2款带48V轻度混合系统的汽油发动机、1款柴油发动机、1款汽油强混合系统、1款纯电动车型。驱动系统。

下面，我们盘点一下排名较高的企业的电力系统及相关技术。

1、企业核心技术盘点

01

宝马

自1917年工程师Max Fritz研发出第一台BMW直列六缸航空发动机BMW IIIa以来，从航空发动机到汽车发动机、从化油器到缸内直喷技术的转变已经过去了近一个世纪。从自然吸气到全面实现涡轮增压，不断进化的BMW发动机已成为国际发动机奖项榜单上的常客。今天我们仍然看到的是宝马对于直列六缸发动机阵营的坚持。

在过去 25 年里，宝马赢得了 34 项沃德十大发动机奖（与福特并列第一），其中直列六缸发动机荣获 28 项奖项。

BMW发动机产品大致可分为三代：M系列产品、N系列产品、B系列产品。 M系列是最早的发动机产品，后来被N系列发动机取代。现在新推出的发动机基本都是B系列发动机。这就是三代产品的更替过程。

宝马发动机命名代码

· M系列——自然吸气时代

对于直列六缸发动机，M系列产品主要包括M20--M50--M52--M54四款发动机，产品按顺序更换。

第一代M系列六缸发动机

宝马M50发动机——推出新型进气VANOS系统和爆震控制装置；

宝马M52发动机——增加了双VANOS系统，铝合金曲轴箱，催化转化器放置在发动机附近；

宝马M54发动机——增加了电子油门踏板模块和废气再循环二次空气泵。

最知名的M系列发动机是M54发动机，分为Z4（E85）、3系列（E46）、5系列（E39）、X3（E83）、X5（E53）三种汽油发动机。 ）和许多其他模型。还有一个终极版本的M54发动机-。 S系列发动机全部搭载在宝马M车型上。我们知道“S”表示它源自“M”系，安装在M3（E46）和Z4（E85/E86）上。

· N系列——涡轮增压时代

N系列产品主要包括N52--N54--N55三款发动机，产品按顺序更换。

第二代N系列六缸发动机

宝马N52发动机——全球首款镁铝合金复合材料曲轴箱、新型通风系统II、3级可变进气装置；

宝马N54发动机——最强劲的6缸直列发动机，双涡轮增压，直喷HPI，功率225kW/，最大扭矩400N.m，全铝合金曲轴箱；

宝马N55发动机——结构上有一些细微的变化，如改变涡轮增压器、油泵机构供给、喷油器冷却通道、新开发的皮带传动机构和扭转阻尼器、取消底部催化转化器等。

宝马N54和N55发动机参数对比

·B系列——模块化时代

B系列产品主要包括B38--B48--B58三款发动机，是宝马全新的模块化发动机平台。宝马B系列发动机的核心技术主要包括电子气门、高精度缸内直喷、涡轮增压等核心技术。电子气门已发展到第四代，从垂直布置变为水平侧面布置，简化了气缸盖结构，降低了发动机高度。

第三代B系列六缸发动机

宝马B38发动机——三缸1.5L涡轮增压，高功率版本，最大马力可达231PS；

宝马B48发动机-四缸2.0L涡轮增压，排量改为1998年，缸径更小，冲程更大，更强调低扭矩输出，集成中心杆，封闭水道，机械水泵，涡轮添加独立电子水泵辅助等.;

BMW B58发动机——六缸3.0L涡轮增压，采用双VANOS涡轮增压技术，间接增压空气冷却和热管理模块集成在进气装置中。

新一代发动机的主要特点是油耗低、废气排放低。

02

本田

·本田地球梦

在本田推出地球梦概念之前，最引人注目的就是VTEC（可变气门正时和升程电子控制系统）技术。在全新地球梦系列发动机上，不仅正时系统进一步“魔改”，增加了VTC（连续可变气门正时），还拥有缸内直喷、减摩等技术。地球梦在动力、环保方面均达到行业顶尖水平。在自吸民用发动机领域，本田绝对是潮流引领者！

本田的1.0T、1.5L、1.5T发动机是地球梦发动机的代表。就像打破物理定律一样，它们省油且动力强劲，油耗极低，功率高。地球梦系列的黑科技主要是结合可变气门升程技术、缸内直喷技术、i-VTEC技术、发动机轻量化设计等而得。

地球梦想引擎

· i-MMD混合系统

i-MMD混合系统

本田的i-MMD技术消除了传统变速箱，通过电机和发动机的协同工作实现了所谓的e-CVT无级变速模式。 i-MMD 由发电机、电动机和多片离合器组成。发电机和电动机同轴安装，动力通过空心轴分别耦合到发动机或输出轴。发电机和发动机是刚性耦合的，不能分开。电动机和输出轴是刚性联接的，不能分离，但电动机和发动机之间的连接是通过多片离合器控制的。

本田i-MMD的电动机和输出轴完全同步运转且刚性连接，但只有一个离合器控制电动机和发动机之间的连接。如果电机和发动机需要混合输出并且离合器接合，那么电机和发动机之间必须保持一定的转速比例关系。通过这种扭矩耦合方式，将两者的扭矩叠加起来实现加速。

02

现代的

·CVVT

2019年7月3日，现代汽车在首都首尔西北部高阳市的现代汽车品牌体验中心发布了号称“全球首款”采用连续可变气门正时（Valve）发动机——简称CVVD技术韩国的。 CVVD技术可以根据驾驶条件自动确定阀门何时打开或关闭。据称，它可以提高发动机性能4%，提高燃油效率5%，减少碳排放12%。

通过控制阀门打开或关闭的持续时间，CVVT可以根据不同的工况自由地将气体分配给气缸；再加上燃油喷射程序的辅助，可以自由调节气缸内的空燃比，让发动机以阿特金森循环运行。米勒循环之间无缝切换。

对于现代CVVD发动机来说，阿特金森循环、米勒循环或奥托循环没有单一的定义，缸内气门压缩比也可以在4:1和10.5:1之间自由切换。

·尼克索

NEXO是现代汽车的第二代燃料电池电动汽车。它将发动机罩下的电机、驱动单元和燃料电池电堆进行优化和高度集成，不仅减小了系统体积和重量，还大大提高了系统效率。 60%时，输出功率也从129马力提升至154马力，提高了车辆的续航里程和加速能力。

它采用燃料电池和动力电池两种能源相结合，是电-电混合动力系统配置。现代NEXO将燃料电池发动机和驱动系统集成在一起，并将它们放置在汽车的发动机舱内。整个系统的核心组件。高压电池系统置于车身后部，采用40KW锂电池组，电压240V。可以采用纯电力驱动，延长续航里程，同时还起到车辆预热和能量回收的作用。

NEXO采用的三个相同的储氢罐设计，不仅意味着NEXO储氢系统的储氢能力略有提升，也使其布局更加灵活便捷，可以与电池等系统配合使用，以释放更多的空间。更大的行李箱。空间和更规则的内部形状，这也可以大大降低整个系统的制造难度。

国家能源局综合司已将氢能纳入可再生能源发展“十四五”规划。燃料电池汽车的未来仍然值得期待。

03

丰田

·THS

丰田的混合动力系统，简称THS。

THS-I (1997-2003)

1997年12月，第一代丰田普锐斯混合动力车型（代号NHW10）在日本上市销售。它是丰田首款基于THS混合动力系统的量产车型，也是丰田MC平台下诞生的首款车型。丰田THS混合动力的法宝一是硬件核心——“行星齿轮结构动力混合器（Power Split）”，二是优秀的混合控制逻辑。结构简单，控制灵活。

行星齿轮由三个旋转装置组成：太阳轮、行星架和齿圈。三者以一定的速比相互旋转。行星齿轮具有三个旋转装置，THS系统恰好具有三个动力源。他们就这样一一对应。

与同时代相比，THS-I实现了节油，但消费者发现其加速能力明显不足。在第一代普锐斯上，可直接驱动车轮的MG2电机峰值功率仅为29kW。

THS-Ⅱ（2003-2009）

2003年，丰田推出了第二代普锐斯（代号NHW20），依然基于丰田MC平台打造。更加合理的空气动力学设计，使得第二代普锐斯的风阻系数仅为0.26cd，油耗进一步降低至2.82L/100km。混合动力系统采用原厂1.5L发动机（1NZ-FXE），最大功率57kw。 E-CVT型号为P112，电压从270V提升至500V。它在原始行星行的基础上添加了一个新的行星行。

但对于这样的第二代THS系统来说，由于结构原因，MG1的最高车速将纯电动模式下的最高车速限制在了很高的速度。插电式混合动力车型的黄金时代即将到来，丰田在这方面的劣势未来必然会得到进一步的改善。

为了适应新的TNGA平台，丰田在2015年推出的第四代普锐斯车型上继续改进THS-II：驱动电机（MG2）的减速机构换成了之前的“第二行星齿轮排”，改成了更常见的平行轴齿轮，同时将原来的三个动力源平行并排排列，而不是把MG2放在一边。

THS-Ⅲ（2009-2015）

2009年，第三代普锐斯上市。 THS-II系统保持不变，发动机排量增加至1.8L。官方理论油耗约为2.63L/100km，国内实测油耗为4.3L/100km。混合动力系统由功率为73kw的1.8L发动机（2ZR-FXE）和型号为P410的E-CVT组成，匹配镍氢电池。

THS-IV（2015 年至今）

2015年12月，第四代普锐斯发布。这是基于丰田全新TNGA平台的首款车型。其风阻系数为0.24Cd。官方给出的理论油耗约为2.69L/100km。动力源改进为2ZR型。 -FXE发动机热效率提高至40%。

基于此，丰田在2016年推出了插电式混合动力版普锐斯Prime，与非插电式混合动力版相比，在发动机和MG1之间增加了一个单向离合器。

THS系统最初仅安装在普锐斯车型上。从THS-II开始，由于普锐斯混合动力车的广泛接受，这套动力总成在其他车型上得到了更广泛的应用。

· 未来

丰田Mirai车型采用燃料电池和动力电池两种能源的组合，属于电-电混合动力系统配置。丰田将这个系统称为TFSC（FC Stack），即丰田燃料电池堆。它是以燃料电池电堆为主要核心部件的动力系统。燃料电池通过转换器连接到电路总线，动力电池和燃料电池经过逆变器转换后，将电能传输给驱动电机。

第二代Mirai燃料电池汽车动力系统布局

Mirai 车辆没有传统的燃油发动机或变速箱。发动机舱内装有驱动电机及其控制单元。驱动电机布置在车辆前舱区域，燃料电池布置在前排座椅下方，动力电池布置在座椅后方。后排座椅下方布置有两个储氢罐。

04

日产

·电力

e-POWER采用汽油与电力相结合的创新技术，利用汽油发动机发电，并由大功率电动机驱动。它借鉴了日产聆风成熟的电动汽车技术，并增加了汽油发动机，以便在必要时为高输出电池充电。这消除了对外部充电器的需要，同时提供与电动汽车相同的高输出。它由高输出电池和集成汽油发动机、发电机、逆变器和电动机的动力总成组成。在传统的混合动力系统中，车轮由电动机和汽油发动机驱动。

e-POWER 系统提供全电动机驱动，这意味着车轮完全由电动机驱动。

然而，在e-POWER系统中，汽油发动机没有连接到车轮。它只是给电池充电。与纯电动汽车不同，动力来源是发动机，而不仅仅是电池。

e-POWER最显着的特点是其驱动系统和发电系统分离。这样，由于没有驾驶性能限制，增程发电的发动机控制通常可以工作在高效率区。

e-POWER的串联混合动力系统使用汽油发动机发电。理论上，它比纯电动车型具有更长的续驶里程，并且比传统汽油机车型和一般混合动力车型更安静。再加上闪充闪充功能，车辆的动力表现也更加强大，可以说是目前比较优质的混合动力新技术。目前有消息称，中国市场将采用轩逸作为首款e-POWER车型，并将于2021年上市，喜欢这款动力的朋友让我们拭目以待。

· 零——纯电动技术

日产生产电动汽车已有七十多年的历史。从1947年推出第一辆电动汽车Tama，到受到全球消费者青睐的日产Leaf，日产凭借独特的技术优势，不断寻求该领域的技术发展，为越来越多的消费者带来出行绿色的。

2018年，轩逸纯电动在中国上市。它是在与日产Leaf相同的平台上开发的。搭载日产专业高效的三电系统，具有高效、节能、精准续航、输出稳定三大特点。

全新纯电动跨界SUV日产Ariya基于日产全新纯电动平台打造，未来也将进口到中国。

· VC-TURBO“超级发动机”技术——可变压缩比燃油发动机

东风日产拥有全球首款量产可变压缩比涡轮增压发动机——VC-Turbo，可智能调节发动机压缩比从8：1（高性能）到14：1（高效率），无级切换，集成前进双燃烧循环、双燃油喷射、镜面喷射气缸空气喷射等外观技术。是一款集超强动力和超低油耗于一体的理想发动机。

VC-Turbo超变发动机已搭载在第七代天籁、奇骏、2021款逍客上。到2025年，东风日产将推出三款搭载该系统的车型，销量份额将达到30%。

05

马自达

创池蓝天

马自达创驰蓝天对整车从发动机、变速箱、车架、底盘等方面进行了重新设计，在节能环保的基础上提高车辆的性能，增加驾驶乐趣。

马自达发动机家族共有三个系列的发动机，其中-G代表直喷汽油发动机，-D代表涡轮增压柴油发动机，-X代表超高压缩比压燃式汽油发动机。马自达在发动机上提高了汽油机的压缩比，降低了柴油机的压缩比，将它们的压缩比保持在14：1。这不仅使发动机燃油效率在之前的基础上提高了15%，而且还使发动机燃油效率提高了15%。低扭矩方面也有一定的改善。

-G发动机于2011年首次问世。它似乎符合汽车ULEV（超低排放）标准。对于柴油发动机，-D 通过更清洁的燃烧过程减少氮氧化物和颗粒物的排放。

马自达最新的-X发动机是综合了前两款发动机技术的综合产品。新技术将汽油发动机的高效燃油经济性与柴油发动机的高扭矩和快速第一级响应能力结合在一起。通俗地说，-X就是伪装成汽油机的柴油机（柴油机具有更高效的压缩燃烧技术）。

06

沃尔沃

· 驱动器-E

沃尔沃于2013年推出了Drive-E动力总成下的VEA系列，包括两个发动机系统（汽油/柴油），总共八台发动机，一个8速手自一体变速箱和一个6速手动变速箱。包括三个方面：一是全新模块化发动机系列（8款发动机、4款汽油机、4款柴油机）；二是爱信提供的8AT自动变速箱（代号AW TF-81 SC）；第三，电子变速转向系统。

Drive-E中的“E”包含三个概念：动力（高效动力）、（为未来保留的电池动力）、（环保）。沃尔沃已陆续将该动力总成应用于家族所有车型，并率先应用于旗下60个车系，即XC60、S60l和V60。

-E

T5发动机无需增压器即可在1500转时实现高低速扭矩，而T6的扭矩曲线在整个转速范围内超越五缸发动机，并且排量减少了25%。 Drive-E“电驱智能技术”动力总成凭借紧凑轻量化的设计，比目前普通发动机轻约50公斤，油耗降低高达35%，节能环保。所有Drive-E发动机都预留了电机和发电机接口，可以在不增加排放和排量的情况下提高未来的动力性能。

Drive-E“电驱智能技术”动力总成集成缸内直喷、增压技术、双顶置凸轮轴、四气门结构、高速气门无级变速等技术，打破排量和缸数对发动机的影响力量。性能限制。而且，该柴油发动机应用了沃尔沃的i-Art智能喷射技术。该系统在每个注射器的顶部配备了高度灵敏的传感器和微处理器。通过持续监测燃油压力实时数据，自动调节燃油喷射情况，并配合专门设计的压力，最高可达2500巴（250MB）。 Pa)燃油轨提高燃油经济性并减少排放。

07

雪佛兰

雪佛兰小缸体发动机是通用汽车公司生产的一系列V8发动机，主要用于雪佛兰型轿车。因其筒体较小而得名。一般来说，小缸体发动机的排量在6.6升（400立方英寸）以内，体积小，重量轻。目前的LT系列发动机和LS系列发动机可以视为第二代、第三代/第四代小缸体，而LT/则是第五代衍生产品。

· 雪佛兰小块车

于 1953 年推出，最初排量为 4.3 升（265 立方英寸）。到1970年，最大排量已达到6.6升（400立方英寸）。随着技术的发展，小缸体发动机也在逐步进行技术改进，例如用燃油喷射代替化油器。生产时间最长的发动机是5.7升（350立方英寸）发动机，该发动机于1967年至2003年完全停产。它广泛应用于各种不同类型的车辆，并已成为通用汽车的标准V8发动机。 5.7升小排量发动机适用于通用汽车所有品牌的汽车和卡车（低端土星汽车除外）。

后期广为人知的LT/LS系列发动机是小缸体系列的新一代发动机。这些发动机的设计依然可以追溯到最初的Small-Block发动机，可谓非常经典。

雪佛兰 6.2L OHV V8 发动机增加了动态燃油管理系统 DFM。这样的配置可以让供油系统和停缸技术更加协调，8缸和4缸之间的切换更加平滑、自然。该车有17种气缸工作模式。根据车辆所需的马力和扭矩，发动机自动选择运行哪些气缸，从而提高燃油经济性。

2、核心零部件企业盘点

国外汽车工业起步较早，技术成熟，经验丰富，大量汽车核心技术掌握在国外厂商手中。其中，发动机研发设计的主要核心公司是奥地利AVL、德国FEV、英国。

在电喷系统技术方面，德国博世、美国德尔福、日本电装（隶属丰田集团）几乎垄断了中国全部电喷市场份额。 ·

发动机的核心部件涡轮增压器已形成寡头垄断的竞争格局。年产量排名前五的涡轮增压器制造商霍尼韦尔、博格华纳、三菱重工、石川岛播磨、博世马勒均来自德国和日本，占据全球90%以上的市场份额，竞争优势明显。 ·

德国博世、美国德尔福、法国法雷奥、日本电装等发动机管理系统EMS公司垄断了全球90%以上的市场份额。

发动机活塞的关键技术国外也掌握。其中，德国马勒、美国辉门、德国科尔本施密特、日本爱信、日立等公司占据了全球绝大多数市场份额。

德国蒂森克虏伯、日本住友、日本日立、日本富士胶片都是著名的汽车曲轴制造商，占据了大部分市场份额。在火花塞技术方面，日本特种陶瓷处于市场领先地位，占据全球30%的市场份额。其次，德国博世和日本电装各占据全球20%的市场份额。

我国燃料消耗限值正在逐步接近国际先进水平。双积分政策的实施，对汽车行业节能增效技术水平提出了新的挑战。动力总成节能技术和电动化的推广也成为实现油耗目标的关键。重要途径。

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