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黄金动力迭代 1.0T/1.3T小排量或将成为新宠?

楼主:发动机技术 时间:2020-03-26 16:22:45

汽车的百年发展,离不开内燃机技术的更新换代。从最早的蒸汽机,到后来的汽油发动机,再到现在的混合动力,这些发展都无一例外的推动着汽车工业的发展。在环保与节能减排的压力下,燃油经济性与排放,也加了进来。这就使得发动机的发展“陷入”了一系列相互对立的限制中,比如动力与燃油经济性,比如轻量化与耐久等等,久而久之,很早前动则八缸六缸的发动机几乎“早已”不见踪影,取而代之的是各种涡轮增压发动机。



说到涡轮增压技术,这个最早在飞机上出现的技术,被运用的汽车上虽然时间很早,但是受到各方面的局限,真正的成熟却也是“前不久”的事。就拿通用来说,虽然涡轮增压技术的搭载也很早,但是真正进入国内,却是等了很久,在这中间经历了无数次的技术更新与测试。不仅如此,近期马上上市的别克GL6也将搭载通用全新一代更小排量的Ecotec 1.3T发动机,而且后期在通用品牌中还将搭载一款1.0T涡轮增压发动机。那么,面对日益严苛的环保排放要求与小排量涡轮增压技术的自身瓶颈,通用是怎样一一突破的呢?借着全新一代的Ecotec智能1.0T与1.3T发动机进入我们的视线,我们来一探究竟。



1.更加先进的涡轮加电喷技术,带来更精确控制


对于废气涡轮增压技术,最大的瓶颈就在于涡轮上,对于这个高速旋转的部件,寿命耐久与转动惯量始终是一个难以逾越的地方。转动惯量太大,涡轮迟滞就会更加明显,不利于加速的平顺性,而轻量化后耐久的考验也是令人头疼的一件事,毕竟长期生存在几百度甚至上千度的环境下,稍不注意,就会被“融化”。



面对这个问题,通用的工程师经过大量试验与几代产品的升级,在最新的小排量涡轮增压发动机上,采用了最新的低惯量涡轮增压技术,这样就最大程度上改善了传统涡轮增压发动机动力输出反应滞后的痼疾;通过低惯量涡轮解决了迟滞问题。同时,配合了行业内领先的电控调节泄压阀,这就使得放气阀的控制更加智能,标定的工况更加复杂,每个不同的工况下都可以保证迅速建压,大大提高了增压的响应。



我们都知道,电控是发动机这个庞大而又复杂的系统的“大脑”,它直接关系着发动机的排放,动力,燃油经济性等等方面。发动机控制模块采用尖端32bit 处理器,充足的内外RAM,运算能力更强,能智能分析和诊断发动机运行状况,ECM的强大驱动能力,可以实时调整和控制发动机高效安全运行,实现性能、油耗、排放与可靠性的有机统一。


最大的亮点在于智能双喷DPI技术的运用,这也是全球首次在增压发动机上采用的一种多点电喷技术。DPI在每个气缸内都设有两个,这样就可以在相互协调下实现更广的喷射覆盖面积以及更高的燃油雾化率,大大提升了燃烧的稳定性,使得火焰的传播也更加均衡。同时根据需要可以实现开阀喷射,冷却缸内混合气,抑制爆震,从而可以采用更高的压缩比来提升了燃油经济性与动力的同时,不易积碳,降低后续保养成本,发动机寿命更长。



2.高度集成,带来更广的使用平台


全新一代Ecotec发动机是经过整合全球技术全新开发而来,这也就意味着,这两台小排量发动机要搭载在不同级别不同平台的车型上,这对于系统的集成,带来了新的挑战。我们看到,为了能够顺利完成这个“使命”,这两台发动机都进行了高度的集成。首先在结构方面,采用了高压精密铸造铝合金缸体的全铝缸体,同时还使用了高热传导率缸套,一体式铸造缸体,减轻了很大一部分质量。经过大量的仿真,优化了曲轴孔的偏置,有利于提升充气效率,降低活塞侧向力。不仅如此,还将排气歧管集成在缸盖上的一体化设计,这样更加减轻了整体质量,大大减小了发动机体积,同时还能够将排气的温度更充分的运用在冷启动上,而且更短的通道,也提升了涡轮增压时候的迟滞。



以往传统的发动机系列的开发,都是考虑在气缸内做文章。这次在全新一代Ecotec发动机上,通用的工程师就采用了最优的单缸燃烧,最优单缸结构来实现每个排量发动机整机性能和品质达到最优平衡的理念。使得整个发动机的家族化更加具有广泛性,同时,还能够充分发挥出发动机的最优性能。



3.高科技静音技术,让世界变得更加安静


发动机作为一个由成百上千个零件组成的机械系统,每个零件相互关联又相互制约,因此摩擦与噪音不可避免。除去燃烧产生的爆燃,发动机的噪音主要是各个机构之间相互运动而产生的,例如气门开闭时的嗒嗒声,链条运动时的摩擦声,还有各种轴承转动时候的声音等等。不要小看这些摩擦与噪音,它们加起来不仅影响机械传递的效率,还直观的增加了车辆NVH的表现,尤其是在高速运转的时候。



为了优化整套系统的性能,在全新一代的Ecotec发动机上,通用的工程师做了很多“幕后工作”。首先是正时阀系的优化,采用了静音链条,减少噪音的同时,降低了摩擦机械损失,使得动力能够更加高效的传递到每个地方。其次,凸轮轴采用了低摩擦的滚子轴承,滚子摇臂液压挺柱,平衡轴前端采用了高强度低噪音深沟球轴承,后端采用了滚针轴承,大大减小了轴承的机械损失,同时还使用了全新橡胶减震齿轮,消除齿轮啮合的rattle noise。不仅如此,对于配气机构重要的部分:凸轮,进行了线型的优化,使得旋转起来更加顺畅,配合上中置电磁阀大角度连续可变正时,让气门的开合更加迅速,实现了快速的发动机扭矩响应。此外,全新Ultra-L平衡轴系统,不仅降低了曲轴旋转时候的振动,还让旋转中心矩变得更低,效率得到提升。



4.高强度耐久,让质量与性能齐飞


就像之前提到的,涡轮增压发动机最大的挑战来自于耐久性能,毕竟压榨出再多的动力,如果不能够“经久耐用”,一切都是徒劳。仅仅提高动力,仅仅降低油耗,这些都不难,但是如何在压榨出更多动力的前提下降低油耗,提升排放,同时还能够完成高强度的耐久,就成了一个系统级别的难题,它不仅牵扯到各种零部件的选型,大量的实验,还有一系列电子系统的参数调教。



同样,在最新的Ecotec小排量涡轮增压发动机上,通用的工程师在设计之初就大量运用CAE仿真计算来优化每个部件的结构,通过各种工况,广泛采用精确的仿真模型与设计迭代,优化零部件/子系统/总成的疲劳强度、振动噪声,流体流场、热力学、密封等关键性能。之后,又在300多台样机上进行了大量的台架实验,反复验证优化再验证,完成了598万公里的测试。这还不够,作为汽车的重要部件,一定要在整车级别的实验中进行充分的验证。318万公里的整车实验,经历高寒、高原、高热、高湿、高腐蚀、不同地域不同城市不同路况后,这两台Ecotec小排量涡轮增压发动机才顺利完成了“任务”。大量的细分实验,从零部件到子系统再到整车级别,保证了全新一代Ecotec发动机的耐久性能,延续了通用涡轮增压发动机可靠耐久的口碑。



总结


虽然不是最早进入国内的涡轮增压发动机,但是通用的涡轮增压发动机经过更新换代,加之工程师的不断优化创新与良好的平台规划,全新一代Ecotec发动机完成了从小排量到更小排量的转变。这个转变,不是简单的见小排量,而是在见小排量的同时,通过优化提升包括涡轮增压技术等各个系统的性能,使得整机性能达到了一个新的提升。这样面对日益严苛的环保排放压力,既可以发挥小排量发动机节能减排的“先天”优势,又不失涡轮增压发动机更强动力的“天赋”,同时,更加轻量化,更加小体积的发动机,也使得不同平台不同车型都可以搭载,大大提升了发动机的拓展性。



由此我们看出,小排量涡轮增压发动机,已是未来动力总成的大趋势,而随着各大厂商都在致力研发1.0T/1.3T小排量发动机,通用的全新一代Ecotec智能发动机,无疑走在了前列,未来还将会带给我们怎样的惊喜,我们拭目以待!

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