別小看小排量三缸發動機,英朗GL6竟然都在用它!

三四年前,小排量三缸渦輪增壓發動機忽然進入到人們視野,寶馬1.5T,PSA 1.2T,福特1.0T……一下被輿論推到風口浪尖,較新鮮的事物要開闢市場總是要走一段路的,除了技術要不斷成熟,還要攻堅並適應市場,經過幾年的鋪墊和驗證,接下來將是全面落地和應用的階段。

對於車企來說,走發動機的小型化和渦輪增壓路線,是現階段應對節能減排較理想的一種方式。在混動和電動時代全面來臨之前,就算是一直堅持自然吸氣路線的日系廠商也改了方向。

但是人們對小排量發動機一直存在誤解,2.0L,2.5L在中國賣了十多年,人們一直不願意相信一臺1.0T發動機可以突破物理極限,可以有取代較大排量發動機的能力。

事實上,技術的突破確實會有難度,但越過壁壘之後,其效益是也將會成倍體現。

單從已量產的發動機來看,更小的排量、功率密度更大的發動機,確實能夠降低摩擦等機械損失,提升發動機的整體熱效率。而且現在小排量發動機的動力性並不差,1.0T的發動機馬力可以達到90 kW左右,超過目前大部分1.6L自然吸氣發動機,1.2T發動機馬力可以能達到100 kW(通用的1.3T發動機甚至達到120kW)。

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Ecotec 秘史與小量化的1.0T

通用對小排量發動機的開發還是挺積極的,比如目前的Ecotec 1.0T/1.3T發動機,從引進中國就一直受到大家的關注,事實上,Ecotec的系列發動機是通用汽車旗下最著名、也是全球普及率最高的發動機之一。迄今為止,全球範圍內大約有上千萬臺Ecotec系列發動機被應用於通用汽車旗下各大品牌車型上。

2006年,別克君越首次搭載了全新2.4L Ecotec發動機,在第二年這款發動機還進入了沃德十佳發動機名單。

2009年,上汽通用汽車引入中小排量的Ecotec 1.8L/1.6L/1.6T發動機,陸續裝備在別克、雪佛蘭品牌車型上。

2014年,Ecotec小排量頂置直噴發動機家族系列首發亮相。隨後,上汽通用汽車同步引入1.5L、1.4T、1.5T等多款產品,裝備於雪佛蘭全新一代科魯茲以及別克昂科威、威朗等主力車型上。

第一代Ecotec 1.0T三缸發動機,在三年前就已經搭載在海外市場的新車上,最早搭載在2014年日內瓦車展亮相的歐寶Adam上面,這臺發動機採用中置直噴和VVT(可變正時)系統技術,是目前市場主流發動機普遍採用的噴射方式。

去年通用把第二代Ecotec兩款小排量發動機帶到國內,分別是1.0T和1.3T,已經同時搭載到GL6、新英朗、閱朗、科沃茲等四款車上。

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這一代1.0T發動機的調校是:最大功率92kW,最大扭矩為170Nm。和自己上一代比功率提高6kW,馬力提高4Nm,這個數據比大眾、豐田、日產的1.2T都要高。另外1.3T發動機最大功率為120kW,可以達到其他品牌1.4T、1.5T的水平。

問題的關鍵在於,一款渦輪發動機,只要工程師想,可以在一定範圍內調校出非常高的馬力,比如說A45上的2.0T,馬力要比正常2.0T發動機高出來接近200匹。因為渦輪增壓的作用,是壓入更多氧氣提高缸內燃燒效率,進入的氧氣越多噴油也越多,功率自然提升。

但這種做法對發動機壽命、NVH、燃油經濟性會帶來負面的影響。就好比一個人一頓飯只能吃一碗米飯,吃的太多容易消化不好,還會給腎臟帶來負荷。所以小排量發動機要比較的,不僅僅是數據,而是綜合性能。

我們來看看通用是怎麼做的。

Ecotec最核心的技術,是採用進氣歧管單缸雙噴射。

第一,原來傳統歧管燃油噴射器只有一個噴油嘴,需要兼顧左右兩個進氣閥,所以距離進氣閥遠並且噴射角度較窄。雙燃油噴射器距離進氣閥近且噴射角度較寬,燃油霧化更好。

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(圖 | 左:傳統進氣歧管噴射 右:進氣歧管雙噴射)

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(圖 | 豐田大眾雙噴射結構)

而通用全新一代Ecotec雙噴射渦輪增壓發動機在進氣歧管採用的雙噴射系統,兩個噴油嘴協同工作,能使得噴射面積變廣,同時通過高度智能的電控,在滿足大功率要求的同時不易積碳,其優勢是:92號汽油完全能夠滿足這臺發動機,並且實現更好的NVH表現和可靠性,降低後續保養成本,使發動機壽命更長。另外,低壓噴射油軌壓力比直噴更小,因此噴油噪音和震動也會更小。

除此之外,這一代1.0T發動機採用全鋁材質,整體質量減重了24Kg,燃油經濟性得到了很好的提升。目前可靠的例子是,2018款別克英朗 1.0T車型的工信部油耗只有5.1 L,比上一週期產品燃油經濟性提升10%。

3缸發動機震動和噪音如何控制

三缸發動機由於結構所致,動態不平衡的特點是天生的,導致發動機噪音和震動變大,NVH確實是三缸發動機的短板。好比是一個人左手拎了兩桶水,右手拎一桶水,走起路來難免會失衡。但這種情況可以通過技術去弱化負面影響。

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通用對於三缸發動機的開發絕對是下了大本錢的,首先,在三缸發動機上引入鐘擺式雙質量飛輪,用以吸收發動機扭轉振動;同時,其還採用了雙層式油底殼,上部採用鋁質結構以增強剛度,下部採用衝壓鋼板結構降低噪聲輻射。據說通用就靜音減震方面就用了12項科技,包括靜音鏈條、平衡軸、橡膠減震輪等等。

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雙質量飛輪,又稱DMF (dual mass flywheel)將發動機側的飛輪和變速器側的飛輪被分離開來,通過一個彈簧減振系統彼此相聯,可以吸收發動機扭轉振動。

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福特的三缸發動機同樣採用的是雙質量飛輪,寶馬的做法可能簡單了些,僅僅只有一塊配重的平衡軸就承擔了所有抑制震動的工作。就目前大量車主反饋來看,通用如此龐大的防抖工程換來的效果,相比福特和寶馬是最理想的。

現階段,Ecotec 1.0T/1.3T三缸發動機已經用在上汽通用最走量的一些車型上,比如別克英朗,雪佛蘭科沃茲,同樣,別克閱朗,GL6等新車型也進行了裝配,上汽通用敢在三缸發動機的市場檢驗階段大規模應用,一定程度上離不開技術的背書。

對於整體的佈局,之前通用引入新一代新能源產品和增程式技術產品,配合小排量發動機的引用與過渡,未來上汽通用的發展之路將實現兩條腿走路,更加穩健地快速前進。


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