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尽管新能源以及各类电动车型将会是未来汽车的发展趋势,但同样无可否认的是,受限于电池技术、用车环境以及基础设施等问题,在未来的几年里,传统燃油汽车仍将是家用车市场的绝对主力。因此在不少车企在大力发展新能源车技术的同时,也一直在孜孜不倦地不断改进和提升传统燃油发动机的技术水平,以满足日益严苛的动力和环保方面的需求。
就在不久前,作为世界三大发动机评选之一的“‘中国心’十佳发动机评选”最终得奖名单正式出炉,搭载在别克全新一代昂科拉和昂科拉GX上,来自上汽通用别克的第八代Ecotec1.3T直喷涡轮增压发动机当选十佳发动机。知行君注意到,这台第八代Ecotec1.3T发动机也是这次获奖的十款发动机之中,排量最小的一款。
在这入选的十款发动机中不难发现,除了搭载在丰田双擎车型上的2.5L自吸发动机之外,其他的九款发动机都是涡轮增压发动机,此外,小排量的发动机也越来越常见,包括奔驰、宝马、丰田、本田、通用、大众、福特等国际一线主流品牌,都先后推出了搭载小排量发动机的新款车型。这足以再次印证,“小排量+涡轮增压”已是当下很主流也很成熟的解决方案。
而在目前众多的小排量发动机之中,这台第八代Ecotec1.3T直喷涡轮增压发动机显然是目前非常出色的一位。至于为什么这么说,大家在下文会找到答案。
用实力让所有人放下偏见
“更高性能、更低排放、更低油耗”已经成为了所有传统车企和内燃机工程师们的理想和奋斗目标,但怎样才能在发动机整体性能上达到这个目标呢?通用汽车的工程师们想到了一个最简单的解决办法——先达成“单缸最优”。
因此,工程师们针对发动机的排量和气缸数量进行设计和优化,即按照需求为整车配备最佳排量,以实现发动机和整车的最佳匹配。同时,其燃烧室采用最佳缸径冲程比,匹配高压直喷系统及高滚流气道,实现高效、快速燃烧,降低排放。
以这台第八代Ecotec1.3T直喷涡轮增压发动机为例,在国内率先使用的35Mpa高压直喷系统,令燃油粒子直径达到8微米,使燃烧更加充分;ATM主动热管理系统、电动放气阀涡轮增压器、智能主动电控碳罐泵、全可变排量机油泵、以及中置式DVVT进排气双可变气门正时系统等创新技术的应用,令第八代Ecotec系列发动机直接满足“国六b”及目前全球最严苛的加州蒸发排放法规要求,实现了低排放,低油耗,低速高扭的特点。
当然,除了实现高动力和低排放等方面的性能之外,发动机的NVH表现对车辆整体的NVH性能也至关重要。
为此,工程师们可谓使出了浑身解数。通过平衡轴系统、下沉式可变排量机油泵、油轨及声学罩、支撑结构、发动机罩盖、静音化平衡链、降噪减振带、涡轮增压器优化、发电机解耦减振器、凸轮组件优化、高性能吸音前盖、双层式油底壳,全面提升了NVH降噪减振表现。
不难想象,相比起提升动力和排放,要在这么紧凑的结构基础上,提升NVH水平显然难度更高,而这也是目前通用第八代Ecotec发动机比起其他品牌小排量发动机更具优势的地方。
正所谓好马配好鞍,通用汽车在推出第八代Ecotec系列发动机的同时,也同步推出了一台全新的CVT智能无级变速箱。
相信大多数人对CVT变速箱早已相当熟悉了,但知行君不得不说的是,这台CVT可有点不一样:它是与新一代的Ecotec系列发动机同步开发的,而且还是一台采用了钢链结构的横置前驱式CVT变速箱。
这台CVT变速箱的传动钢链总成由多达个子零件组成,采用最优设计组合排布,转动节采用双转动压块,在传动链弯曲过程中,转动压块之间形成滚动摩擦,将动力损失和摩擦损失降低至最小。
而且传动链的转动节采用不等长链节,有效防止共振并降低传动噪音,达到超静音效果;与此同时,这个特殊的结构还能令链条的工作半径更小,不但让变速箱的体积更加紧凑,也进而实现达到7.01的更大速比范围,传动效率在全速比范围内都明显优于市场上常用的推力钢带式CVT,在低速和超速区域提升2%-4%。
通过和发动机的同步正向开发,令发动机与变速箱的硬件匹配达到最佳条件,实现了效率大幅提升和平顺动力输出,在不同的工况下,也能实现动力输出的精准控制。
在此前试驾的别克昂科拉和昂科拉GX时,这台第八代Ecotec1.3T发动机和CVT变速箱的动力组合,实际的行驶表现给知行君留下了非常深刻的印象,不但保持了CVT应有的平顺性,在动力响应性方面也明显优于不少同级别其他车型,整车的NVH表现也令人满意。(试驾文章链接)
近乎变态的试验认证系统了解一下
曾经也有不少网友向知行君提出了类似的疑问:“这套全新动力总成上采用了这么多的新技术,这在质量稳定性以及可靠性方面,会不会不如过去那些成熟的动力系统?”
说实话,知行君一开始也有过类似的疑虑,但在深入了解过那些汽车严苛的试验认证过程以及超长的原厂质保政策之后,一切的疑虑也就随之烟消云散。
对于搭载SmartPropulsion智驱科技的通用汽车新一代驱动系统,通用以及别克品牌都制定了相当严苛的试验和认证标准。
为了确保产品能满足设计要求,工程团队模拟发动机使用生命周期内的近似机械应力、磨损、疲劳、变形等情况,在极限工况下考核发动机的可靠与耐久性,设置了发动机全负荷耐久试验、发动机冷热冲击试验、发动机深度热冲击试验等4大开发和认证试验及8种耐久性测试。
这些复杂的试验和测试详细说起来,估计能编写成数百页的手册了,按照工程师的介绍,所有的试验都遵循“零部件的试验强度高于整机试验强度”、“整机试验强度高于整车试验强度”的原则,而最终测试的目标,是要确保发动机和动力系统在各种极端工况下,行驶24万公里或使用15年后,仍能正常使用无故障。
虽然工程师说起来风轻云淡,但实际上相关的试验项目不但数量多,要求还相当“变态”。知行君这里就挑几个简单的介绍下。
就拿“发动机全负荷耐久试验(GED)”来说。顾名思义,就是要验证发动机基本结构的耐久特性,评估发动机本体零件在整车有效使用生命周期中,经受各种应力时的表现和各部件的磨损情况。
试验工况说起来很简单,就是保持稳定转速,和全油门加减速。大概意思就是先让发动机在怠速下运转,然后模拟“地板油”急加速,再模拟“急刹车”让发动机转速迅速减慢至怠速状态,然后又再马上“地板油”急加速……就这样不断反复循环进行,并且要求在每一个小时内,有80%的时间处于全油门全负荷状态,模拟试验整车超过24万公里全油门寿命。
简单来说,就是要模拟以这种不断急加速急减速的驾驶模式,驾车行驶24万公里,并确保发动机无任何故障。按照常理说,相信全世界也不会有一个司机会这么开车上路,但“偏执”的通用还是这么任性地干了。
再举另外一个试验项目做例子。测试项目中的其中一项名为“发动机冷拉伤试验(GCSD)”。具体操作也很“简单、直接、粗暴”,工程师们将发动机放在模拟零下29C的极低气温下环境下,不断反复启停,一直运行到机油温度达到65C,再停机检查各零件的累积影响。
不难理解,这个项目的目的,就是要模拟在北方的寒冷地区,冬季用车时,发动机从静止冷启动后,再经历不断反复的启停动作后的磨损情况。
众所周知,在低温情况下,发动机的机油的流动性很差,无法确保对发动机活塞和气缸,以及其他零部件的润滑效果。这时候反复启停,理论上难免会明显增加发动机的机械磨损程度引发故障,又或者出现其他的意想不到的问题,例如某品牌曾经的“机油门”事件。
而这台第八代Ecotec1.3T发动机的目标,是要确保这样的极端工况下,连续运转90次后仍能正常工作。而且这样的循环测试,还不止一次。不用多说都会知道,在现实生活中,一般也不会出现这么极端的,在零下29度是反复启停90次的操作,但工程师也正是通过这么极端的测试,来确保发动机的耐用性。
另外还有一项专门针对发动机启停的耐久测试。测试也很“简单”,就是通过35万次“启动-怠速-rpm-怠速-停机”这样的循环试验,来验证发动机在反复启停工况下的耐久性能。
简单换算一下,假如正常情况下,由于路况拥堵,每天次启停,这样算下来,那35万次就相当于天,也就是将近10年的时间。在10年里连续每天都次启停?即使是专业且极其勤快的网约车司机也做不到吧?但工程师还是以这么“变态”的标准来进行极限测试。
类似的极端工况耐久度测试还有很多,还有发动机冷热冲击试验(GETC)、发动机深度热冲击试验(GDTS)、发动机全负荷低速耐久试验(LS-GED)等等。实际上,别克第八代Ecotec1.3T直喷涡轮增压发动机经历了米高寒、高原、高热、高湿、高腐蚀路况,跨越不同的地域和不同的道路条件,累计测试里程达万公里。
而这台同步开发的新一代CVT变速箱同样也是历经多个阶段的层层考验,累计耐久试验里程超过万公里。
在发动机和变速箱各部件通过严苛的模拟实验后,还会在装车后在不同气候和道路环境中,进行数百万公里的路试,确保没有任何质量问题之后,才会进行正式投产。
知行君还亲眼看到了经历所有项目严苛试验后的发动机和CVT变速箱拆解部件。对比全新的零件不难看出,试验后的零部件除了一些正常的使用痕迹之外,各零件的安装和接触表面并无任何明显的非正常磨损或损坏现象。
知行有话说
在传统燃油车的领域里,发动机、变速箱和底盘被称作汽车的“三大件”,直接决定了车辆的性能表现,其中发动机和变速箱的性能和质量可靠性可谓是重中之重。在别克昂科拉GX和全新一代昂科拉车型上搭载的新一代动力系统,之所以能够在十佳发动机评选中脱颖而出,足以证明了其在性能和可靠性方面的优异表现。此外,别克还为昂科拉GX、全新一代昂科拉车型的发动机、变速箱等主要零部件推出了8年或16万公里超长原厂质保政策,从另一个侧面展现出了上汽通用以及别克对发动机和变速箱质量可靠性的充足信心。