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把单缸效率做到最优 全新一代高效能发动机解析

汽车内燃机发展至今已有100多年的历史,经历了无数人的智慧和汗水,每个工程师都竭尽所能,致力于发动机性能的提升。

 

把时间拨回到二十世纪初期,为了满足驾驶者对速度的追求,凯迪拉克就率先推出了行业内的第一台V8发动机,大幅提升了产品性能。

 

到上世纪六十年代,通用旗下的奥兹莫比尔第一个将涡轮增压器应用到量产汽车上,使得V6发动机可以实现V8的性能,四缸机可以达到六缸机的性能,开启了汽车行业的崭新时代。

 

发动机效率

 

再到二十世纪末,通用汽车汇聚全球最优秀的工程技术人才开发了Ecotec系列发动机,以满足消费者日益增长的对低油耗、高性能、低排放的要求。

 

如今,Ecotec 发动机已经被广泛应用于通用汽车旗下的众多车型,并且曾经连续四年荣膺“沃德十佳发动机”的称号,成为通用汽车旗下最著名、最成功和最受推崇的发动机系列之一。

 

最近,通用汽车通过整合全球优势资源,荟萃先进驱动科技,并依托全球领先的智能制造和高标准全球供应链,全力打造了第八代Ecotec发动机系列。

 

发动机效率

 

在众多领先科技中,相当于上帝视角的单缸最优理念,直接决定了这台全新2.0T可变缸涡轮增压发动机的表现。

 

不太了解的朋友可能会疑惑,单缸最优到底是什么理念,竟引起内行外行的一致褒奖?其实单缸最优理念是包含了以下四个维度:

 

单缸排量最优、单缸设计最优、整机效率最优、整车匹配最优!

 

一、单缸排量最优

汽车发动机在经历百余年的气缸数量和排量的比拼之后,大气污染、资源匮乏,残酷的现实让众多汽车工程师不得不改变研究的方向。

 

节能减排、保护环境成了现在研发的首要考虑因素。“又想马儿跑,又想马儿不吃草”,只能在缸数和排量上进行深度挖掘。

 

那么问题来了:如何准确地控制四缸发动机的单缸排量呢?

 

单缸排量和整机的关系,打个形象的比喻,大家都知道短跑最厉害的当属飞人博尔特,如果在4×400的接力赛中,每个队员都是博尔特,那么这四个博尔特小组无疑是最强的。

 

发动机效率

 

因此,要让整个发动机排量达到最优,首先得让每个缸的排量达到最优。

 

行业普遍认为,2.0T发动机单个气缸在0.33-0.5L时是最优排量区间,同级2.0T发动机没有深入研究,不能精准控制,实际容积从0.35-0.6L都有覆盖。

 

工程师通过不断的试验,发把单缸排量控制在0.5L时,注意,不是0.48也不是0.49,而是精准地控制在0.5L,就可以实现整机最佳的燃油经济性,从而达到动力性和燃油经济性的平衡。这就是单缸排量最优。

 

发动机效率

 

所以说,凯迪拉克这台全新2.0T可变缸涡轮增压发动机在单缸排量的控制上实现了四个博尔特,和同级发动机相比,已经赢在了起跑线上。

 

二、单缸设计最优

在通用第八代Ecotec发动机系列的设计上,工程师不仅仅局限于单缸的容积、排量,还通过不断地优化单缸缸径、活塞冲程来调整最佳冲程比,使其能达到最佳的输出效果。

 

凯迪拉克这台全新2.0T可变缸涡轮增压发动机燃烧室采用最佳冲程比,简单点讲,活塞冲程>缸内直径为长冲程,长冲程占用面积小但功率弱且机头高,发动机偏向于扭矩输出。活塞冲程<缸内直径为短冲程,短冲程占用面积大但功率强且机头低,发动机偏向于功率输出。长冲程和短冲程各有优缺点。这款全新2.0T可变缸涡轮增压发动机则找到了二者之间的最佳平衡点,实现了功率、扭矩、体积、高度、效能兼顾。

 

发动机效率

 

通用工程师对此发挥精益求精的精神,在结构细节上的设计和燃油喷射的角度、方式等方面,通过不断的试验、调校,发现活塞顶采用凹弧面设计、进气道角度与燃烧室顶面平滑过渡能提高湍动能,在高压直喷下使燃烧更加充分,从而实现燃油经济性和动力的大幅提升。

 

发动机效率

 

三、整机效率最优

 

如果说通用式的精神为全新2.0T可变缸涡轮增压发动机提供了一个好的支持,那么创新式地加入智能电气化技术绝对可以称得上是对这台发动机性能的又一次提升。

 

所谓牵一发而动全身,通用第八代Ecotec发动机在单缸策略最优的基础上,还实现了整机技术集成、匹配最优,即增压、进排气、热管理系统完美协调。

 

为了遵循单缸最优理念,达到整机效率最优,在打造这台发动机的时候加入了多种智能电气化技术,比如创新运用Tripower可变气门管理技术,搭载首创的三段式滑动凸轮轴,采用智能多级控制,根据实时工况智能选取最佳气门升程。

 

发动机效率

 

根据实时工况适时切换四缸高性能模式、四缸经济模式和两缸超经济模式。在两缸经济模式时,首次采用的主动燃油管理技术,可将发动机供油量减半,从而节省多达15%的燃料,既保证了动力又控制了油耗。

 

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除此之外,全新2.0T可变缸涡轮增压发动机还搭载了ATM主动热管理系统,随时保持发动机各个部件的最佳工作温度;全球领先,国内率先在豪华品牌上的使用35MPa燃油喷射系统,满足燃油系统更高压力需求,既保证了排放、提升了动力,还控制了油耗,一举三得。

 

加上双涡道单涡轮增压器、全铝缸盖集成排气歧管等前沿驱动科技的辅佐,从技术上深掘发动机的潜力,再一次体现了通用工程师精益求精的精神。

 

四、整车匹配最优

 

通用工程师精益求精的精神不仅体现在单缸排量精准控制、结构细节上的设计以及智能电气化技术的创新运用,还进一步考虑到了整车的匹配。

 

与绝大多数厂家把研发出来的发动机直接分配到旗下多个车型上,只做简单意义上调整不同,通用针对整车情况做出更多的细节调校和匹配。

 

在整车开发时,综合考量重量控制、布置优化、性能表现等需求,最终达到发动机和整车的最佳匹配,从而使消费者能更加直观地感受到发动机在动力响应速度、强度、油耗、NVH等各个方面的提升。这种提升可以说是由点及面、由小到大的全新升级。

 

发动机效率

 

同时,也得益于上述众多智能电气化技术的加持,配合电动排气阀增压、进排气道结构、涡轮角度优化以及融合式的匹配,使得整机的热效率、排放、峰值扭矩和输出功率都得到了完美的体现。

五、四大最优铸就全新2.0T发动机优秀表现

 

综上来看,全新2.0T可变缸涡轮增压发动机通过上述四个最优,实现了动力、油耗、排放、NVH乃至操控的完美平衡。

 

何称完美?还得从数据上体现。

 

凯迪拉克这台全新2.0T可变缸涡轮增压发动机可以爆发出同级最优的177千瓦最大功率,并在1500-4000转/分钟的宽广扭矩平台内,输出高达350牛·米的峰值扭矩,0-100公里/小时加速时间仅需7.6秒。

 

特别是油耗方面,比上一代机型足足降低了4.6%-9.1%,整体水平已经排在了行业的前沿。

 

发动机效率

 

如此优秀的表现,充分验证了四大最优的作用,但是归根结底,也离不开通用工程师对产品的苦心研发和完美追求。这款优秀的产品现在搭载到凯迪拉克XT4上,实力出众,C位出道,在国内SUV市场中脱颖而出也只是时间问题。

 

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