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    一文看懂市售主流小排量发动机的秘密!

  • 作者:admin
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  • 日期:2019-10-03 00:57:17
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         双积分政策的最大特点就是它紧抓新能源汽车保有量的同时不放松传统汽车的油耗。那么各家整车厂又是如何应对的呢?今天我们就来看看通用集团交出的答卷吧。


使用高性能小排量发动机降低油耗 

      上汽通用汽车宣布引入全新一代Ecotec 1.0T/1.3T双喷射涡轮增压发动机。这两款发动机可输出最大92kW/170Nm与120kW/230Nm的动力,燃油经济性也比上一代产品提高 5%-10%,综合工况百公里油耗分别仅为4.9 L和5.8L。很明显通用集团正在借助高性能小排量发动机的力量应对双积分政策中对于企业平均油耗严格要求的挑战。


通用三缸双喷射涡轮增压发动机

 

    那么全新一代Ecotec 1.0T/1.3T双喷射涡轮增压发动机交出的成绩到底是一个什么水平呢?我们先来对标一下通用集团目前的小排量发动机产品。

 

    全新一代Ecotec 1.3T双喷射涡轮增压发动机最大功率120kW,最大扭矩230Nm,数据优于上一代1.4T发动机15%-23%,百公里加速做到10s以内。全铝紧凑轻量化设计,相较于1.4T发动机整体减重20公斤。油耗比上一代1.4T下降5%。

 
通用三缸1.3T双喷射涡轮增压发动机性能对比

 

    全新一代Ecotec 1.0T双喷射涡轮增压发动机最大功率92kW,最大扭矩165-170Nm,数据优于1.5L自然吸气发动机20%-33%,百公里加速1.0T比1.5L自然吸气发动机提升1s;油耗比上一代发动机改善10%。

 
通用三缸1.0T双喷射涡轮增压发动机性能对比

 

 

    三缸发动机工作原理

    相比于通用集团目前使用的1.4T和1.5L四缸发动机,此次发布的全新一代Ecotec 1.0T/1.3T双喷射涡轮增压发动机使用的是三缸发动机技术。那么三缸发动机的工作原理是怎样的呢?

    简单来说,不管三缸还是四缸发动机都属于四冲程发动机。它遵循进气、压缩、点火做功、排气四个过程(冲程)。因此很明显四缸发动机正好对应四个冲程。每完成一个周期(四个冲程)发动机输出轴(曲轴)旋转两周。因此四个缸上下运动的过程如下,正好可以形成左右对称的活塞运动从而相对平衡。

 
↑四缸发动机工作原理(动图)

    三缸发动机仍对应四个冲程。每完成一个周期(四个冲程)发动机输出轴(曲轴)旋转两周。因此三个缸上下运动的过程如下,无法形成左右对称的活塞运动从而产生了动态不平衡。因而不平衡产生的振动和噪音是三缸发动机最大的挑战。

    但是三缸发动机在小排量的情况下可以对应单缸最优燃烧和单缸最优结构设计理念,有巨大的性能和油耗优势。所要做的就是解决如上提到的动态不平衡产生的挑战。

 
↑三缸发动机工作原理(动图)

    小排量发动机市场趋势
 

    前面我们将通用全新一代Ecotec 1.0T/1.3T双喷射涡轮增压发动机对标了一下通用集团目前的小排量发动机产品。那么它与市场上主流的小排量发动机对比又怎样呢?我们请出的对比对象分别来自宝马、大众和福特。首先它们的排量范围正好和通用全新一代Ecotec 1.0T/1.3T双喷射涡轮增压发动机相当。其次宝马1.5T和福特1.0T发动机都曾经得过沃德十佳,而大众1.2T属于EA211发动机系列,是在大众集团广泛使用的小排量发动机系列。因此这三款小排量发动机可谓非常有代表性。

 
↑市场主流小排量发动机对比

    宝马
 

 
↑宝马i8配备的1.5T三缸高性能涡轮增压发动机

 

    宝马i8配备的1.5T三缸高性能涡轮增压发动机驱动后轮。其最大功率达到了170kW,最大扭矩达到了320Nm。可谓是同排量发动机中的数据之王,并且顺理成章地得到了当年的国际发动机大奖。在新的宝马UKL前驱平台车型,比如1系,2系和全新X1中采用的1.5T三缸发动机与i8的型号略有不同。它的功率被从新调教成了100kW,扭矩则减小到了220Nm。可以看到它的性能参数甚至略小于通用全新一代Ecotec 1.3T双喷射涡轮增压发动机。目前消费者反映意见较多的就是宝马1.5T三缸发动机的振动和噪音问题。可见三缸发动机动态不平衡所引发的问题是消费者非常关注的。但宝马1.5T三缸发动机和插电混动系统搭配是个非常好的组合。因此小星非常推荐大家选择全新X1 插电混动版这样的新能源车型。

 

    福特
 

 
↑福特三缸1.0T涡轮增压发动机

 

    福特三缸1.0T EcoBoost直喷涡轮增压发动机随着福特嘉年华车型一起引入。由于其使用三缸直喷发动机技术,不但获得了沃德十佳发动机大奖,而且一直霸占着三缸1.0T涡轮增压发动机的性能之最。升功率92kW很长一段时间是小排量发动机无法逾越的标杆。但随着的通用全新一代Ecotec 1.0T双喷射涡轮增压发动机发布。在同样达到升功率92kW的同时,油耗反而大幅降低至5L/100km一下。这其中双喷射等先进的发动机技术的应用功不可没。

 

    大众
 

 
↑大众1.2T小排量涡轮增压发动机

 

    大众1.2T小排量涡轮增压发动机是此次对比中唯一的一款四缸发动机。由于前文提到的消费者对振动噪音的苛刻要求,大众坚持在EA211小排量发动机系列当中使用四缸架构。换来了不错的噪音控制水平和扭矩表现,不过功率参数则是此次对比中最低的。这很大程度上由于1.2升如此小排量使用四缸结构,远离了单缸最优燃烧所需的排量范围而导致的。

 



↑大众EA211 EVO小排量发动机 
 

    因此目前的大众EA211发动机正逐渐被全新的大众EA211 EVO发动机家族替代。将来大众EA211 EVO小排量发动机家族将主打四缸1.5L和三缸1.0L两大排量。将有传统喷射或燃油直喷、汽油/柴油/天然气/插电式混动等多个变形版本。发动机性能方面将通过不同的变形版本全面覆盖功率将从44kW到130kW和扭矩到95Nm到300Nm的范围。

 

    通用小排量发动机技术特点
 

    1.高性能低油耗
 

    双喷射技术
 


↑发动机歧管双喷射系统

 

    前文提到通用全新一代Ecotec 1.0T/1.3T双喷射涡轮增压发动机既提高了发动机性能,较上一代发动机又有5-10%的油耗降低。其中单缸双喷射DPI技术居功至伟。前面提到的宝马、大众和福特的三款小排量发动机无独有偶的都使用了燃油直喷技术。而通用则采用了进气歧管单缸双喷技术。是全球首次在增压发动机上采用,具有高性能、低油耗、高稳定性、更环保的特点。两种不同技术解决方案,各有优劣,都可以做到卓越的产品性能。从目前发布性能油耗数据,单缸双喷并不低于直喷发动机,反而有些方面占有优势。

 


↑传统歧管燃油喷射器与双喷射系统对比

    进气歧管单缸双喷技术最早由日产的Sunny车型在自然吸气1.6L四缸发动机中引入。一个气缸两个喷油器协同喷射能够实现更广的喷射覆盖面积以及更高的燃油雾化率。原来传统歧管燃油喷射器需要兼顾左右两个进气阀,因此距离进气阀远而喷射角度较窄。双燃油喷射器距离进气阀近且喷射角度较宽,燃油雾化更好。通用全新一代Ecotec双喷射涡轮增压发动机采用的单缸双喷是全球首次在增压发动机上采用。由于增压发动机更高的燃烧温度对燃油雾化和温度控制提出了更高的要求。通用采用了雾化效果更好的喷射器。在智能电控下可以根据不同工况,选择同时喷油或者分别喷油。

 

    与大众和丰田双喷射技术对比
 


↑广泛使用于大众和丰田集团的GDI+MPI双喷射系统

    相较大众第三代EA888发动机家族和丰田集团最新的D4ST发动机所采用的GDI+MPI双喷射系统,只能选择一个缸外或一个缸内分别喷射,不能同时喷油。它们更多的考虑是降低燃油直喷发动机在发动机低温时颗粒物排放。更好的满足排放法规的要求。通用全新一代Ecotec双喷射涡轮增压发动机通过高度智能的电控,在满足大功率要求的同时不易积碳,更适合普通的92号汽油。实现更好的NVH表现和可靠性,降低后续保养成本,使发动机寿命更长。

 


↑通用全新一代Ecotec双喷射涡轮增压发动机智能电控与双喷射系统

    2.更安静
 

    双质量飞轮
 

    小星多次强调由于三缸发动机动态不平衡的特点,解决发动机的振动和噪音是三缸发动机开发的重中之重。通用全新一代Ecotec双喷射涡轮增压发动采用了12项静音技术对着业界难题发动了组合拳。而其中最大的功臣非钟摆式双质量飞轮莫属。如下通用三缸双喷射涡轮增压发动机的右侧输出轴部分即为钟摆式双质量飞轮减振系统。

 


↑通用三缸双喷射涡轮增压发动机与钟摆式双质量飞轮减振系统

    双质量飞轮,又称DMF (dual mass flywheel)将发动机侧的飞轮和变速器侧的飞轮分离开来,通过一个弹簧减振系统彼此相联,可以吸收发动机扭转振动;钟摆式双质量飞轮,又称为CPA (centrifugal pendulum-type absorber),是在传统的双质量飞轮上再增加一个吸振器,其中的呈钟摆型的离心摆往复作用,反向抵消并削减了从来自发动机侧主动飞轮的扭转振动。特别针对三缸发动机动态不平衡在低转速时尤其明显。如下图所示三缸发动机产生的振动能够被钟摆式双质量飞轮非常好的抑制。它较传统双质量飞轮有更好的效果。同时由于转速和扭矩波动减小,发动机动力利用效率提高,采用钟摆式双质量飞轮带来了更好的油耗表现。

 


↑钟摆式双质量飞轮减振和油耗性能对比

    综上所述,上汽通用汽车引入全新一代Ecotec 1.0T/1.3T双喷射涡轮增压发动机,借助高性能小排量发动机的力量应对双积分政策中对于企业平均油耗严格要求的挑战。很快这两款发动机将应用在别克阅朗旅行车和GL6等多款车型上。结合之前引入通用汽车新一代新能源动力技术产品(插电式混动、全混动)和增程型混动技术产品的新能源车型,形成了高低搭配,传统动力与新能源兼顾全面推进的局面。