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上汽通用Ecotec双喷射涡轮增压发动机,开启小排量三缸机新时代

电动化时代,内燃机将浴火重生?

能源与环境问题一直是制约全球汽车业发展的瓶颈。在国内,随着排放法规的日益严格以及政策的积极引导,节能与新能源汽车越来越成为行业发展的大势所趋。与此相对应的是,在新能源汽车迅猛发展的同时,内燃机的地位受到了强烈的冲击,一些国家和地区已经开始着手研究燃油车的退市时间表。那么,在电动化时代,内燃机是否真的即将被终结?

小排量三缸发动机成“香饽饽”

美国马萨诸塞州技术研究院机械工程学教授约翰·贺伍德这样预测未来:到2050年,全球仍将有超过60%的轻型车采用内燃机驱动,并且会与混动系统的电动机相结合,而纯电动汽车的比重可能仅占15%。从传统燃油汽车时代向电动汽车时代转变将是一个循序渐进的过程。在现阶段,甚至于接下来很长一段时间内,传统燃油汽车和新能源汽车并行发展是行业内当下达成的共识。因此,在大力推动电动化技术发展的同时,在无损汽车性能表现的前提下降低排放、提高内燃机的效率,成了许多汽车厂商的共同选择。

众所周知,传统燃油发动机已经经历了很长时间的发展,燃油直喷、可变气门正时和气缸停机系统等技术已实现了全面优化,轻量化车身材料、双离合变速器和续驶里程等创新技术也在稳步改进当中。未来,以提升燃油效率、降低排放为主线,电子化和轻量化将成为内燃机发展的新趋势,而小排量涡轮增压发动机将成为车用动力技术发展的一个新方向。目前,小排量三缸发动机已经形成市场,通用、丰田、本田、标致、福特,甚至连保守的大众都推出自己的三缸发动机,就连豪华车阵营的宝马也不能“免俗”。从中国对环保的诉求来看,发展新一代三缸机技术将是在全面实现电动化之前,车企满足严苛的碳排放标准的一条明见之路。

Ecotec发动机省油平顺

而说到小排量发动机这个领域,便不得不提上汽通用汽车的出色表现。2017年,全新一代Ecotec双喷射涡轮增压发动机被引入国内,其分为1.0T与1.3T两种动力总成,并同时搭载到别克GL6、阅朗和2018款新英朗这三款车型上。全新Ecotec发动机拥有一系列智能机电一体化技术的创新运用,汇集众多创新智能科技,实现高智能电控、高效率集成、高科技静音和高可靠耐久,开启了小排量三缸机的新时代。

全新一代Ecotec双喷射涡轮增压发动机改变传统发动机家族系列的设计概念,放弃了传统发动机通过缸径冲程改变实现排量变化,而采用通过最优的单缸燃烧室设计实现最优的缸内气流组织、最优的燃烧控制策略精确实现最佳时刻的喷油、点火、燃烧管理,从而实现每一滴汽油高效燃烧实现化学能转化为热能,让发动机整机性能和品质达到最优平衡。

从动力参数上看,全新一代Ecotec1.0T和1.3T发动机的最大功率分别为92kW和120kW,峰值扭矩分别为170Nm和230Nm。两款发动机的数据表现甚至超过了目前市面上很多1.6L和2.0L自然吸气式发动机,特别是1.3T发动机的扭矩数值已经直逼很多2.5L自然吸气发动机。与上代发动机相比,全新一代Ecotec的两款发动机在重量上分别降低了24kg和25kg,燃油经济性则提升了5%-10%。

全新一代Ecotec发动机融入了单缸双喷技术,这是全球首次在增压发动机上采用的一种多点电喷技术,具有高性能、低油耗、高稳定性、更环保的特点。不同于传统电喷“一个气缸,一个喷油器”,全新一代Ecotec双喷射涡轮增压发动机的每个气缸采用两个喷油器协同喷射,实现更广的喷射覆盖面积以及更高的燃油雾化率——平均索特直径小于44um,因而有效减少燃油湿壁,使喷射的燃油更多地参与燃烧,降低油耗和排放。

在当下发动机技术越来越讲求的热管理方面,全新一代Ecotec发动机也有着自己的优势,它采用了双节温器精确控制的横流式分离冷却,通过缸盖和缸体上下分离的设计,实现更为精准、高效的温度分区控制。简单来说,就是在发动机冷起动过程中,系统能够保持缸体节温器关闭,精确控制缸体冷却水流动和分布,加快暖机,降低摩擦,改善排放;而在理想工况下,横流式缸盖使冷却液可同时流经发动机各缸,维持缸盖低温,降低关键区域热负荷,这种设计相比传统“纵流式”优势明显,它保证了冷却均匀性,从而在提升发动机稳定性的同时,大幅降低了油耗。

通用的设计师为全新一代Ecotec发动机设计了一个钟摆式的双质量飞轮,这种飞轮在传统的双质量飞轮上增加一个吸振器,其中呈钟摆型的离心摆往复作用,反向抵消并削减了来自发动机侧主动飞轮的扭转振动。在皮带的噪音方面,设计师带来了一个名叫超越交流发电机减震器(OAD)的“黑科技”装备,它其实就是皮带驱动系统中的发电机单向耦合减振器,其工作原理就是降低皮带张紧力波动,提升系统的NVH性能。(钱文燕)

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