前言
作为一名前发动机控制设计领域、现动力总成开发领域的工程师,我几乎每天都关注发动机与变速箱的行业趋势与技术进展。我也分享过一些主流发动机的技术解密,在此期间有不少网友对通用的Ecotec 1.3T发动机有兴趣,也问我现阶段三缸机是否合适入手。最近,众多整车厂都推出了三缸发动机,而上汽通用别克旗下的第八代Ecotec 1.3T 直喷涡轮增压发动机算是比较早吃螃蟹的产品,因此引起了我的好奇,我决定进行试驾。
在2016年,国家环保部发布了《轻型汽车污染物排放限制及测量方法(中国第六阶段)》(简称:国六)及分阶段执行规划,目前全国范围基本都实施了国六排放标准。另外,燃油消耗限制也日趋从严,2020年中国乘用车平均油耗目标5L/100km,2025年甚至要达到4.0L/100km的控制目标。因此,世界范围内,各大主机厂都在八仙过海,各显神通,有的从插电式混动入手,有的从纯电动车入手,有的进一步深入挖掘内燃机的潜力。这里,如何才能挖掘内燃机潜力呢?从目前的技术路线图来看,发动机高效化、小型化、智能化是一个大趋势。
1 第八代Ecotec动力总成介绍
上汽通用推出的第八代Ecotec发动机系列,就是在这个背景下,首批面向全球最严苛排放标准正向开发的发动机群。从别克的官宣了解到,目前旗下有2.0T三款发动机,以及全新设计的CVT/9AT/10AT变速箱,这系列全新动力总成将搭载在通用集团大部分车型上。
图 别克官宣第八代Ecotec发动机系列
2 "单缸最优"设计准则的含义
对汽车熟悉的都知道,发动机提供动力主要依靠活塞做功,将化学能转化为机械能,其中每个气缸的设计对于发动机动力性和经济性的平衡非常关键。由于节能减排的压力,一味的进行涡轮增压小型化已经无法获得更好的燃油经济性,主机厂对气缸的设计理念也从Downsizing转变为Rightsizing。一般来说,每个气缸容积在330mL~500mL为热力学最优模型,气缸过小面容比大,热量损失和机械损失较大,热效率较低;气缸过大火花塞点火火焰锋面传播路径过长,对燃烧的控制能力下降容易产生爆震或排气温度过高,热效率下降。所以汽油发动机发展这么多年,主机厂不约而同常规的排量都是4缸1.4L~2.0L,下探的有4缸1.2L,上浮的有4缸2.5L,如果是3.0L排量绝大多数都是用V6或者L6发动机了。
通用集团第八代Ecotec发动机就遵循了"单缸最优"设计理念,让每一个气缸发挥出最佳的状态,再通过数量组合实现合适的性能。针对目前中国市场家用车主流性能需求,上汽通用选择0.33L和0.45L的单缸排量作为旗下1.0T Ecotec发动机的基础,通过发动机燃烧与架构的优化,兼顾动力性和燃油经济性的平衡,使发动机最佳有效热效率达到38%(对于涡轮增压发动机来说,该热效率是行业领先水平之一)。
3 第八代Ecotec动力总成先进技术
还根据不同平台的需求和具体实际情况,此发动机在高效燃烧系统、热管理技术、低摩擦技术、降低泵气损失和轻量化等领域实现了突破,这里我介绍几个通用独家的集成技术。
Tripower可变气门管理技术
现代发动机可变气门技术很多,有VVT、SVT、AVS、VTEC等等,虽然实现的结构不一样,但是目标都是改变进气排气的行程和开闭时刻。通用这套创新点是首次采用三段式滑动凸轮轴,而且可以进行智能多级控制,从而使发动机实现三种模式:增加进气量的性能模式,短进气长膨胀的经济模式(阿特金森循环),闭缸超经济模式(气门关闭)。
图 Tripower可变气门管理技术
采用了35MPa高压直喷燃油系统
据官方解释是国内率先使用的,系统压力由20MPa提升至35MPa。由于直喷系统在进气行程和压缩行程喷油(通用这套系统最多喷3次),高速状态下燃油雾化时间不足,容易导致燃烧不完全,排放变差且油耗增加,使用35MPa可以让燃烧更加充分,兼顾了油耗、排放和性能的统一,这代表了燃油系统的发展方向。
图 35MPa高压直喷燃油系统
采用了ATM主动热管理系统
传统汽车采用一个蜡块节温器,通过蜡块的物理特性进行大小循环的切换,现代发动机都提出热管理系统,有的通过电子水泵,有的通过双节温器。通用首创了电子水泵+电控球阀控制这套方式,可以实现更为精准高效的温度分区控制,比如低温热量保持、高温强化冷却等等。
图 ATM主动热管理系统
采用了钢链结构横置前驱式CVT变速器
这个是目前国内唯一一款此结构CVT。传统CVT被大家诟病的原因在于传递效率、可靠性和最大承载,钢带结构的CVT由于依靠摩擦进行力矩传递,机械效率比AT和双离合低,最大承载扭矩偏小,且用户反馈长期使用后容易出现打滑现象。而通用这个全新设计的CVT,可以承受250N·m的扭矩,由于转动节采用了双转动压块,在链条弯曲过程中,动力损失和磨损都比带式CVT低,这也是一个突破点。
图 全新钢链结构CVT变速器
以上是通用第八代Ecotec动力总成区别丰田、本田、大众的一些技术方案,是骡子是马拉出来溜溜,他们的具体效果如何呢?我会找一辆车进行实际体验,如下文:
通用第八代Eco发动机深度测评(昂科拉GX)2