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如何用小体积实现大能量?这个“单缸最佳”发动机有一个答案

经过几十年的气缸数量和排量的竞争,发动机技术终于开始向更复杂的方向发展,即体积更小、能量更大。因此,在过去的20年里,我们听到和看到的大多数汽车技术,如可变气门正时和升程、增压进气燃料直接喷射、停缸技术、启停系统和多挡变速器,都与发动机的节能减排密切相关。

但即便如此,各大车企在排放法规方面依然面临巨大压力。同时,消费者在消费升级上也表现出明显的变化,对电力系统的高性能和快速动态响应性能变得更加敏感。NVH(噪声、振动、声学粗糙度)也成为评价产品的重要指标。

如何持续提升动力的整体性能?

从目前的技术路线图来看,全世界的发动机工程师都把目光投向了发动机的高效率、小型化和智能化。获得“中国心中十大”榜首的通用汽车第八代Ecotec1.3T发动机就是代表作品之一。

通用第八代Ecotec1.3T发动机如何实现更强的性能、更高的效率和更好的NVH?

据了解,通用第八代Ecotec发动机遵循“单缸优化”的设计理念。什么是单缸最优?熟悉汽车的人都知道,发动机主要靠活塞做功,把化学能转化为机械能。但研究表明,代表发动机技术进步的不是气缸数量,而是单缸效率。

在一定范围内增加单缸排量有利于燃油经济性的提高。从这个图可以看出,以0.4升为基准,热效率在小于0.4升后开始下降,小于0.33升时下降非常明显。0.4升以上改善,0.5升后改善不明显。

所以一般来说,每个气缸的容积是330mL到500mL,是最好的热力学模型。如果气缸太小,面积比大,热损失和机械损失大,热效率低;如果气缸过大,火花塞点火火焰前锋传播路径过长,控制燃烧的能力降低,容易导致爆燃或排气温度过高,导致热效率下降。通用第八代Ecotec发动机所遵循的“单缸优化”的设计理念是让每一个气缸都发挥出最佳状态,并通过量的组合,按照目前中国市场上国产车的主流性能要求,0.33L和0.45L的单缸排量是其第八代Ecotec1.3T发动机的基础。通过35MPa高压直喷燃油系统、ATM主动热管理系统等一系列黑色技术的帮助,兼顾了动力和燃油。

事实也证明了这个理论的正确性。在众多量产的小排量发动机中,通用的第八代Eecotec1.3T发动机在5000转/分时可产生165马力(121千瓦额定功率),在1500-4000转/分时可保持最大扭矩240牛顿米,达到安哥拉GX20T加速近9秒的效果,综合工况下每100公里油耗仅为5.9升,动力性能和油耗率均达到同等水平的领先水平。

还需要注意的是,影响驾驶体验的不仅仅是发动机的性能参数,发动机的结构设计和零部件选择对整车的安静度也有很大的影响。1.3T直喷涡轮增压发动机还采用了最新的12项静音技术,如静音平衡轴系统、油轨和声盖、静音链条、降噪减振皮带轮、高性能吸音前盖等。从内到外全面提升整车NVH降噪减振性能。

实际体验如何?

此前参加过别克安哥拉家族和朗威GS的多次媒体试驾,对1.3T涡轮增压发动机与CVT或9AT变速箱的结合有着深刻的体会。

首先是实际驾驶体验。对安哥拉GX来说,绝对力量、反应速度和流畅度都没有问题。240 m的最大低扭矩可维持在1500 rpm,起步轻快,在法定限速内可持续供电,更不用说小型SUV Angola和重量更轻的紧凑型轿车朗威GS。

此外,安哥拉GX采用1.3T无级变速器,不同于市场上常用的小排量涡轮双离合器组合。这款CVT变速器是目前国内首款钢链结构、水平驱动式的CVT,能承受250N m的扭矩。由于旋转接头采用双旋转块,链条弯曲过程中的功率损耗和磨损低于普通带式无级变速器。再加上CVT固有的优势,整体体验非常流畅。比如油门低速松踩时,CVT的速度切换相当线性,不像双离合那样经常让人思考人生。

其次,在了解了这款发动机的技术之后,基本上是期待低油耗的。城市环线的综合水平基本保持在6.5L左右,在同级别的水平上还是相当优秀的。在实际体验中,你会发现,得益于ATM热管理的智能控制,冷车启动后,安哥拉GX的水温迅速上升。相比之下,同等价位的其他车水温上升到一定程度,水温就会下降。虽然作者观察了安哥拉GX几次,但水温上升时不会下降。估计得益于这种智能控制系统,通过协调电子泵和阀门的开启和关闭,水温会上升得更快,可以减少从冷启动到半暖机的油耗。

还是那句话,要说发动机本身的原因。普通发动机,要想充分发挥最佳的热效率范围,往往是中负荷,功率范围过大,导致日常中低负荷行驶油耗高。而通用采用单缸优化原理,高效区间的转速和扭矩变低,因此高效区间可以在较低的巡航工况下使用,城市工况下的运输效率更高,从而获得良好的油耗性能。

然后NVH性能也不能忽视。15万以下车型的传统四缸机由于成本限制不会使用平衡轴,但这款1.3T通过这些措施,特别是自动启停功能,大大提高了整车的安静度。要知道很多品牌的启停功能体验一言难尽,包括朗威GS在内的安哥拉家族的自动启停系统使用起来格外方便。松开踏板后,速度上升快,振动小。笔者分析,这是因为35MPa直喷系统的雾化主要依靠高燃油压力,所以在不同温度和不同油品下雾化一致性好,所以控制精度更高,该车的NVH性能更完善。

可靠性有惊喜

不仅技术领先,而且这款1.3T发动机还通过了业内最严苛的测试和测试,符合通用的全球技术标准,如9个发动机系统的耐久性测试,累计测试里程超过465万公里,符合通用的全球技术标准。然后指出只要上汽通用是小排量车,动力总成主要零部件享受8年或16万公里原厂保修服务就值得一提,这也从另一个角度证明了通用对动力总成的信心。

可以说,基于单缸优化理论和“黑科技”的诸多祝福,别克安哥拉家族和朗威搭载的第八代Ecotec1.3T发动机,不仅能满足用户对驾驶动力和乘坐舒适性的需求,还能承担节能减排的社会责任,为消费者提供更高效、更经济的汽车生活。是当前小排量驱动浪潮下当之无愧的技术先锋。

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