在豪華中大型轎車市場,當國六排放標準先將很多3.0T動力車型排除在外,又「逼」得奔馳E級「就範」1.5T輕混動力之後,很多人終於承認:發動機小排量渦輪化和電動化,的確是成為了大勢所趨。這樣的趨勢,讓那些即使沒有小排量動力、電動化技術「精鋼鑽」的車企,也不得不攬這「瓷器活」,可早有遠見的通用,不僅是小排量發動機領域中的先驅,它甚至還把電動化的理念融入到了最新的第八代Ecotec系列發動機當中。而上汽通用高效小排量車型,在2017年10月-2019年7月時間裡,以64萬台的累計銷量成為了國內第一,那麼通用的小排量渦輪動力,到底領先在哪呢?
將電氣化融入內燃機之中,上汽通用1.0T熱效率趕超豐田同級動力!
小排量渦輪發動機之所以能夠成為大勢所趨,無論從政策還是從消費的層面,其優勢在於高效二字,高效的動力性,高效的經濟性,高效的NVH和排放,讓小排量渦輪發動機在真正懂機械的發燒友眼中更加的體面。
而之所以小排量能夠成為高效的代名詞,源於業界已經達成共識的單缸最優理念,經過無數的實驗證明:0.33-0.5L的單缸排量,是高效動力最佳選擇,這個時候,發動機的升功率(每一升排量提供的馬力大小)和熱效率(有效輸出能量占輸入能量的比例)將會達到最佳。而通用第八代Ecotec 系列發動機當中,1.0T和1.3T正是基於這個理念研發而來。
但1.0-1.5T之間的發動機卻並非通用一家獨有,本田、福特的1.0T、1.5T,豐田的1.2T,大眾的1.4T,PSA的1.2T,都是耳熟能詳的小排量渦輪。可事實上,熱效率同級之最的,卻是通用的1.0T發動機,其高達38%的熱效率(以全新昂科拉為例,92Kw/125Ps,180N·m,升功率92KW/L),甚至超越了同樣擅長熱效率的豐田1.2T(以卡羅拉為例,85Kw/116Ps,185N·m,升功率70.8kW/L)。從參數和四缸結構上來看,豐田選擇打造一款排量更小的1.2T,而非是1.4T或者1.5T,目的顯然是為了更好的油耗,它36.2%的熱效率在當年也是頗為不俗了,但更為先進的上汽通用第八代Ecotec1.0T仍然與之拉開了巨大的優勢。
顯然,除了單缸最優的開發理念,通用第八代Ecotec系列發動機還有更多的秘訣。渦輪發動機要提升熱效率,關鍵在於燃燒效率、熱能轉換(成動能)、廢氣利用和溫度控制這三個環節,這三個環節控制的越細緻熱效率也就越高,而相比於機械,電氣顯然可以實現更加精準的控制,因此,通用把電氣化的理念,也融入到了內燃機當中。
對於燃燒效率這個環節,通用第八代Ecotec系列發動機,在全球率先實現了35Mpa的高壓直噴系統,高壓油泵、更厚的油軌管壁,大幅強化了噴射壓力;通過雷射打孔技術加工而來的噴油器,則實現了燃油粒子小至8微米的高效霧化。而頂級的燃油霧化效果,讓燃燒效率得到進一步的提升,值得一提的是,除了兩款小排量渦輪發動機,通用也將電氣化的思路加入到了第八代2.0T Ecotec發動機當中,其採用的Tripower可變氣門管理技術,通過電子控制單元,實現了對於氣門升程(也就是氣門開啟的大小)更加細膩精準的控制。而更好的霧化效果配合更加理想的空氣燃油比例,燃燒效率這一環節就得到了全面的提升。
而如果說燃燒環節的關鍵是燃油的霧化和空燃比控制的話,在熱能轉換環節的關鍵就是各種摩擦帶來的機械損耗了。對此,通用第八代Ecotec系列發動機首先採用了曲軸偏心設計,以降低曲軸的滾阻;與此同時,對於活塞環、活塞和連杆插銷這些不斷在運動摩擦的部件,還採用了一種名為DLC的特殊塗層,這種硬度可以媲美鑽石的塗層,相比以往常用的PVD塗層不僅耐磨性提升了80%,摩擦係數也變得更小,因此也進一步改善了熱能的轉換效率。
至於最後的廢氣利用和溫度控制環節,通用第八代Ecotec系列發動機則用上了ATM主動熱管理系統、全可變排量機油泵以及電動放氣閥渦輪增壓器。對於前面兩套系統,電氣化的介入,讓機油的壓力、流量和溫度得到了更加精準的控制,在發動機得到充分冷卻和潤滑的同時,讓能耗再次降低;而電動放氣閥渦輪增壓器的加入,則是為了更加精確的控制和建立渦輪的增壓值,這在減小泵氣負荷節省油耗的同時,也可以讓發動機儘快進入最佳工作狀態,以改善動力輸出和排放。此外,通用1.0T發動機採用了高壓水冷廢氣再循環系統,通過對廢棄的精確循環,有效降低了廢棄損失和溫度,因此有著2%左右的油耗改進。
最強形態的CVT,成為了通用小排量渦輪動力的黃金搭檔
當然了,電氣化理念在內燃機上的引用,不光只是為了熱效率,出色的參數,噪音震動控制,以及一步到位滿足了國六b排放的實力,都證明了第八代Ecotec系列發動機實現了動力性、經濟性、NVH和排放的全面高效。但孤掌難鳴,動力的發揮仍需要變速箱的配合,為此,除了9AT、10AT,通用還為自家的小排量渦輪發動機打造了一款國內最強形態的CVT。
坦白說,AT(手自一體)、CVT(無級變速)、DCT(雙離合)這三種最常見的自動擋,國內的消費者已經有了一定的認識,對於讓人又愛又恨的DCT,愛的是它的高效和快速換擋,但雙離合部件的複雜和巨大的散熱負擔,以及很難避免的頓挫感卻是讓人一直保持著懷疑的態度;AT雖然穩定,但複雜的行星齒輪組合,以及整體的重量,也同樣不是實現高效動力組合的最好選擇。
至於被通用選中的CVT,其平順度和經濟性早已有口皆碑,消費者最擔心的部分,就是鋼帶對大扭矩的承受能力和對「打滑」現象的顧忌了。而通用打造的這款CVT,首先就打消了這種顧慮,相比最為常見的傳動鋼帶,它採用的是鋼鏈結構的傳動帶,同時它也是國內唯一一台採用鋼鏈結構的CVT變速箱。由於鋼鏈的結構更加的穩固,通用的CVT能夠承受更大的扭矩,事實上,在進行耐久度測試的時候,這款變速箱雖然只需要承受住240N·m(1.3T的峰值扭矩)的極限即可,但測試卻是在325N·m的負荷下進行的,這足見鋼鏈結構帶來的優勢。
不僅是更大的扭矩承受能力,鋼鏈比起鋼帶在傳動過程中的動力損失更小,因為鋼鏈的主要組成是鋼片和連結鋼片的鋼環,這個鋼環能夠起到軸承的作用,於是在彎曲的過程中變成滾動摩擦,但鋼帶卻主要是滑動摩擦;同樣是因為鋼環的關係,鋼鏈的彎曲幅度也會更大,比鋼鏈實現的工作半徑更小,因此也能實現更大的傳動速比。(通用CVT速比範圍7.01,而本田CVT為6.5)
於是,當同級熱效率最高的通用1.0T、同級升功率拔尖的通用1.3T,與國內最強形態的通用CVT變速箱組合之後,通用就實現了高效經濟性和高效動力性的兩套動力組合。比如搭載1.3T+CVT組合的邁銳寶XL,其不僅有著依然強悍的加速性能,5.9L/100km的油耗,相比1.4T的帕薩特(6.9L/100km)和1.5T的雅閣(7.1 L/100km)更是有著非常顯著的優勢。
小結:
時至今日,其實已經不是再討論小排量渦輪動力是否是大勢所趨的時候了,而是應該著眼於技術和產品,去發現誰才是最強小排量渦輪動力的擁有者。而面對既有單缸最優理念優勢,又是「帶著腳銬跳舞」的小排量渦輪動力,上汽通用把電氣化的理念大量融入到了燃油機技術當中,讓本就精密的機械,實現更加細膩的控制,與此同時,國內最強形態的CVT也成為了它的最佳黃金搭檔。且不僅是本文重點介紹的動力性和經濟性,上汽通用第八代Ecotec系列發動機在NVH上的高效,其用戶高達98.5%的滿意度也成為了最好的佐證,那麼對於在高效動力上越戰越勇的上汽通用汽車,你認為它是否已經成為小排量渦輪動力的技術標杆呢?