把电动化融入内燃机之中,通用造就了小排量涡轮热效率之最

2019-12-27   MoMo车评

在豪华中大型轿车市场,当国六排放标准先将很多3.0T动力车型排除在外,又“逼”得奔驰E级“就范”1.5T轻混动力之后,很多人终于承认:发动机小排量涡轮化和电动化,的确是成为了大势所趋。这样的趋势,让那些即使没有小排量动力、电动化技术“精钢钻”的车企,也不得不揽这“瓷器活”,可早有远见的通用,不仅是小排量发动机领域中的先驱,它甚至还把电动化的理念融入到了最新的第八代Ecotec系列发动机当中。而上汽通用高效小排量车型,在2017年10月-2019年7月时间里,以64万台的累计销量成为了国内第一,那么通用的小排量涡轮动力,到底领先在哪呢?

将电气化融入内燃机之中,上汽通用1.0T热效率赶超丰田同级动力!

小排量涡轮发动机之所以能够成为大势所趋,无论从政策还是从消费的层面,其优势在于高效二字,高效的动力性,高效的经济性,高效的NVH和排放,让小排量涡轮发动机在真正懂机械的发烧友眼中更加的体面。

而之所以小排量能够成为高效的代名词,源于业界已经达成共识的单缸最优理念,经过无数的实验证明:0.33-0.5L的单缸排量,是高效动力最佳选择,这个时候,发动机的升功率(每一升排量提供的马力大小)和热效率(有效输出能量占输入能量的比例)将会达到最佳。而通用第八代Ecotec 系列发动机当中,1.0T和1.3T正是基于这个理念研发而来。

但1.0-1.5T之间的发动机却并非通用一家独有,本田、福特的1.0T、1.5T,丰田的1.2T,大众的1.4T,PSA的1.2T,都是耳熟能详的小排量涡轮。可事实上,热效率同级之最的,却是通用的1.0T发动机,其高达38%的热效率(以全新昂科拉为例,92Kw/125Ps,180N·m,升功率92KW/L),甚至超越了同样擅长热效率的丰田1.2T(以卡罗拉为例,85Kw/116Ps,185N·m,升功率70.8kW/L)。从参数和四缸结构上来看,丰田选择打造一款排量更小的1.2T,而非是1.4T或者1.5T,目的显然是为了更好的油耗,它36.2%的热效率在当年也是颇为不俗了,但更为先进的上汽通用第八代Ecotec1.0T仍然与之拉开了巨大的优势。

显然,除了单缸最优的开发理念,通用第八代Ecotec系列发动机还有更多的秘诀。涡轮发动机要提升热效率,关键在于燃烧效率、热能转换(成动能)、废气利用和温度控制这三个环节,这三个环节控制的越细致热效率也就越高,而相比于机械,电气显然可以实现更加精准的控制,因此,通用把电气化的理念,也融入到了内燃机当中。

对于燃烧效率这个环节,通用第八代Ecotec系列发动机,在全球率先实现了35Mpa的高压直喷系统,高压油泵、更厚的油轨管壁,大幅强化了喷射压力;通过激光打孔技术加工而来的喷油器,则实现了燃油粒子小至8微米的高效雾化。而顶级的燃油雾化效果,让燃烧效率得到进一步的提升,值得一提的是,除了两款小排量涡轮发动机,通用也将电气化的思路加入到了第八代2.0T Ecotec发动机当中,其采用的Tripower可变气门管理技术,通过电子控制单元,实现了对于气门升程(也就是气门开启的大小)更加细腻精准的控制。而更好的雾化效果配合更加理想的空气燃油比例,燃烧效率这一环节就得到了全面的提升。

而如果说燃烧环节的关键是燃油的雾化和空燃比控制的话,在热能转换环节的关键就是各种摩擦带来的机械损耗了。对此,通用第八代Ecotec系列发动机首先采用了曲轴偏心设计,以降低曲轴的滚阻;与此同时,对于活塞环、活塞和连杆插销这些不断在运动摩擦的部件,还采用了一种名为DLC的特殊涂层,这种硬度可以媲美钻石的涂层,相比以往常用的PVD涂层不仅耐磨性提升了80%,摩擦系数也变得更小,因此也进一步改善了热能的转换效率。

至于最后的废气利用和温度控制环节,通用第八代Ecotec系列发动机则用上了ATM主动热管理系统、全可变排量机油泵以及电动放气阀涡轮增压器。对于前面两套系统,电气化的介入,让机油的压力、流量和温度得到了更加精准的控制,在发动机得到充分冷却和润滑的同时,让能耗再次降低;而电动放气阀涡轮增压器的加入,则是为了更加精确的控制和建立涡轮的增压值,这在减小泵气负荷节省油耗的同时,也可以让发动机尽快进入最佳工作状态,以改善动力输出和排放。此外,通用1.0T发动机采用了高压水冷废气再循环系统,通过对废弃的精确循环,有效降低了废弃损失和温度,因此有着2%左右的油耗改进。

最强形态的CVT,成为了通用小排量涡轮动力的黄金搭档

当然了,电气化理念在内燃机上的引用,不光只是为了热效率,出色的参数,噪音震动控制,以及一步到位满足了国六b排放的实力,都证明了第八代Ecotec系列发动机实现了动力性、经济性、NVH和排放的全面高效。但孤掌难鸣,动力的发挥仍需要变速箱的配合,为此,除了9AT、10AT,通用还为自家的小排量涡轮发动机打造了一款国内最强形态的CVT。

坦白说,AT(手自一体)、CVT(无级变速)、DCT(双离合)这三种最常见的自动挡,国内的消费者已经有了一定的认识,对于让人又爱又恨的DCT,爱的是它的高效和快速换挡,但双离合部件的复杂和巨大的散热负担,以及很难避免的顿挫感却是让人一直保持着怀疑的态度;AT虽然稳定,但复杂的行星齿轮组合,以及整体的重量,也同样不是实现高效动力组合的最好选择。

至于被通用选中的CVT,其平顺度和经济性早已有口皆碑,消费者最担心的部分,就是钢带对大扭矩的承受能力和对“打滑”现象的顾忌了。而通用打造的这款CVT,首先就打消了这种顾虑,相比最为常见的传动钢带,它采用的是钢链结构的传动带,同时它也是国内唯一一台采用钢链结构的CVT变速箱。由于钢链的结构更加的稳固,通用的CVT能够承受更大的扭矩,事实上,在进行耐久度测试的时候,这款变速箱虽然只需要承受住240N·m(1.3T的峰值扭矩)的极限即可,但测试却是在325N·m的负荷下进行的,这足见钢链结构带来的优势。

不仅是更大的扭矩承受能力,钢链比起钢带在传动过程中的动力损失更小,因为钢链的主要组成是钢片和链接钢片的钢环,这个钢环能够起到轴承的作用,于是在弯曲的过程中变成滚动摩擦,但钢带却主要是滑动摩擦;同样是因为钢环的关系,钢链的弯曲幅度也会更大,比钢链实现的工作半径更小,因此也能实现更大的传动速比。(通用CVT速比范围7.01,而本田CVT为6.5)

于是,当同级热效率最高的通用1.0T、同级升功率拔尖的通用1.3T,与国内最强形态的通用CVT变速箱组合之后,通用就实现了高效经济性和高效动力性的两套动力组合。比如搭载1.3T+CVT组合的迈锐宝XL,其不仅有着依然强悍的加速性能,5.9L/100km的油耗,相比1.4T的帕萨特(6.9L/100km)和1.5T的雅阁(7.1 L/100km)更是有着非常显著的优势。

小结:
时至今日,其实已经不是再讨论小排量涡轮动力是否是大势所趋的时候了,而是应该着眼于技术和产品,去发现谁才是最强小排量涡轮动力的拥有者。而面对既有单缸最优理念优势,又是“带着脚铐跳舞”的小排量涡轮动力,上汽通用把电气化的理念大量融入到了燃油机技术当中,让本就精密的机械,实现更加细腻的控制,与此同时,国内最强形态的CVT也成为了它的最佳黄金搭档。且不仅是本文重点介绍的动力性和经济性,上汽通用第八代Ecotec系列发动机在NVH上的高效,其用户高达98.5%的满意度也成为了最好的佐证,那么对于在高效动力上越战越勇的上汽通用汽车,你认为它是否已经成为小排量涡轮动力的技术标杆呢?