全球汽車工業發展迅速，產銷量不斷實現新的突破，但同時也帶來了一系列的負面影響，大量不可再生資源的消耗以及尾氣排放對我們的生存環境造成了越來越嚴重的影響，因此發展新能源汽車減少排放，特別是以電代油，成為了世界汽車產業的發展方向。為此，特別是在國內，越來越多的主機廠開始致力於純電動汽車的研發，而傳統的燃油發動機則在熱效率上達到一個瓶頸期，四衝程發動機可能投入大量的人力物力在熱效率上也罕有可觀的提升。
當下，傳統燃油發動機的發展幾乎已經脫離了科技的發展，更多的是受日趨嚴格的排放標準等等，而被迫研發小排量的渦輪增壓發動機來降低排放迎合市場需求。那麼是否就意味著未來所有傳統燃油發動機都將面臨淘汰呢？
眾所周知，馬自達始終在致力於尋找燃油發動機熱效率上的突破口，無論是已經在進行路試的Skyactiv-X汽油壓燃發動機，還是一直令其引以為豪，且不斷尋求突破的轉子發動機，都算的上是對未來新型發動機的大膽嘗試。但今天，筆者要來介紹的並非馬自達的研發成果，而是兩種擺脫以往發動機設計思路，且研發已經初具成果的新型發動機。他們與傳統燃油發動機有哪些區別、熱效率如何提升、又是否能夠在純電動汽車大行其道的今天，為燃油汽車帶來一絲光明呢？
分置循環發動機：
就在今年6月，美國先進能源研究計劃署出資259萬美元，來扶持初創公司Tour Engine正在研發的一款全新分置循環（split-cycle）發動機技術。我們都知道，傳統的四衝程發動機，每個氣缸都會經歷吸、壓、爆、排這四個衝程以實現完整的做功循環，但這套全新的分置循環技術，將傳統的單個氣缸一分為二，分為冷缸（進氣與壓縮）及熱缸（膨脹和排氣），兩個氣缸相互搭配才能實現一整個做功循環。
之所以將傳統的氣缸分割為冷缸和熱缸，分別負責進氣、壓縮與膨脹、排氣，正是為了提升對不同行程中的熱管理能力。冷缸只負責進氣與壓縮並使用獨立的散熱系統，能夠使其缸內溫度更低，提高進氣效率，並能夠單獨控制壓縮比；而熱缸只負責混合氣的膨脹、做功，能夠以更高的缸內溫度實現有利的過度膨脹率，從而提升發動機既定的熱效率。
經過冷缸壓縮過的混合氣會通過冷缸與熱缸之間的連通機構轉移至熱缸當中，而這一傳遞過程，正是分置循環設計的主要挑戰。因為經過壓縮的混合氣在傳遞的過程當中可能存在一定的壓力損失。
目前，Tour Engine正研發並持續優化創新型交叉傳遞機制，可實現冷缸和熱缸間工作流體的高效率傳輸，且壓力損失最小。Tour Engine首席執行官Oded Tour表示，對於公司創新型交叉傳遞機制，需要考慮的是儘量減少死區/轉移體積比率，與容積效率的增幅直接相關.若將該設計引入到體積更大的發動機上，或許能大幅提升容積效率並減少漏氣。
據瞭解，目前該公司試製的分置循環發動機——ARPA-E，冷缸排量和熱缸排量分別為69 cc和138 cc，僅能提供1kW的動力用來發電，但其正在研製的以天然氣作為燃料的分置循環發動機冷缸排量和熱缸排量分別增至350cc和700cc，動力會提升至5kW。下一階段，該公司正考慮採用30 kW設計，但此刻仍致力於5 kW二階段項目。公司目前已擁有18項專利技術，還有多項技術在申請專利中。
X4轉子柴油發動機：
X4轉子柴油發動機是LiquidPiston公司的研究成果，同樣在今年6月受到了美國國防部高級研究計劃局250萬美元的扶持。LiquidPiston的X發動機採用了非汪克爾轉子發動機，相較於傳統的轉子發動機，X發動機的燃燒比較高，其靜態圓錐形/球形燃燒室非常適用於缸內直噴（DI）及壓燃（CI）技術。
最為關鍵的是，由於X4轉子柴油機發動機的轉子採用了具備進、排氣道的設計，使其進排氣可以位於發動機的前後兩側而非傳統轉子發動機那樣的側面。當X4轉子柴油發動機的轉子旋轉一週，其可以經歷三次做功，而傳統的轉子發動機轉子旋轉一週僅做功一次。
轉子兩側具備進氣道及排氣道
進氣——壓縮——做功行程
排氣行程
轉子旋轉一週經歷三次做功
轉子發動機一側進氣一側排氣，並配備平衡塊
X4轉子柴油發動機的轉子兩面分別預留了進氣道與排氣道，當轉子旋轉時，進氣道與發動機殼體上的進氣口相重疊即可實現進氣；而當另一側的排氣道與發動機殼體上的排氣口相重疊時即可實現排氣，這是X4轉子柴油發動機與傳統轉子發動機最本質的區之一別。值得一提的是，該發動機可以通過改變發動機殼體上的進、排氣開口位置及大小，即可實現不同工況下的最佳做功效率。
傳統轉子發動機
據瞭解，LiquidPiston公司的X4轉子柴油發動機相比傳統活塞發動機，其效率理論上可提升30%，熱效率能夠達到近45%左右。但其同時還具備重量輕、體積小的優勢，目前LiquidPiston公司試製的30kW X4發動機重量僅30磅（13.6公斤），且體積在30X20X500px以內。由於其體積較小、重量輕且熱效率高，除驅動車輛以外還能夠應用在很多領域當中。（來源：牛車網）
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