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灵魂拷问,正当红的高效内燃机们究竟高效在哪了?

2019年12月23日 09:48:01
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来源:汽车头条

面对全球范围内日益严苛的排放法规,内燃机小排量化、高效化成为了主流车企的共识,通用、大众福特宝马本田丰田、PSA、吉利等众多车企纷纷研发小排量发动机,推出搭载小排量发动机的车型。

在这一连串的车企名单中,通用称得上是其中的“佼佼者”。从2017年10月到2019年7月,搭载上汽通用Ecotec高效发动机的车型累计在华销量高达64万辆,位列所有主机厂之首,Ecotec高效发动机在细分市场中成为了炙手可热的存在。

是什么让消费者对Ecotec发动机如此追捧?上汽通用说是因为“高效”。那么何谓高效发动机?目前行业内的评定标准主要包括动力性指标、经济性指标以及排放标准三部分,下面我们就用这三大标准去考察一下这台Ecotec发动机,看看它究竟是不是一台合格的高效发动机。

动力性:黑科技加持,动力储备一时无两

目前第八代Ecotec小排量高效发动机包括1.0T和1.3T两款,其中1.0T发动机最大功率92kW,最大扭矩180Nm;1.3T发动机最大功率121kW,最大扭矩240Nm。

第八代Ecotec 1.3T发动机无论是纵向比较还是横向比较都能够找出诸多亮点。这台1.3T发动机有着与上代排量更大的1.5T发动机旗鼓相当的功率、扭矩参数,在最大扭矩输出范围上甚至要更胜一筹。

第八代Ecotec 1.3T从1500转开始输出最大扭矩,直到4000转才结束;上代1.5T发动机则要从2000转才开始输出最大扭矩,到4000转结束。这使得搭载第八代Ecotec 1.3T发动机的车型拥有更好的低速动力响应性,在城市中堵车工况下驾驶体验更佳。

实现这一优势的技术原因在于第八代Ecotec 1.3T引入了电动放气阀涡轮增压器,使其在全MAP工况下都可以更智能更精准地控制放气阀的开启时刻及开度,不仅更加精确和快速地建立增压压力,在性能上兼顾了低速高扭矩和高速大功率。此外,这代发动机还采用了全铝缸盖集成排气歧管设计,这样的设计带来了更短的气道,减少了涡轮迟滞现象,提高了加速响应。

与同级别的或是更高级别的小排量发动机相比,这台Ecotec 1.3T发动机同样不落下风。以搭载1.3T发动机的迈锐宝XL、搭载1.4T发动机的大众迈腾与1.5T发动机的宝马X1为例,迈锐宝XL最大功率121kW,最大扭矩240Nm;大众迈腾最大功率110kW,最大扭矩250Nm;宝马X1最大功率100kW,最大扭矩220Nm。综合来看,在这三辆车中,迈锐宝XL拥有最强的动力储备。

经济性:油耗提升16%,让每一滴燃油都充分燃烧

光有强劲的动力储备还不能称之为高效,还需要有出色的燃油经济性。目前来看,发动机本身提升燃油经济性的途径主要有提高热效率、减轻重量、减小摩擦和引入更多的电控技术。

发动机热效率,又称“发动机有效效率”,是指发动机有效功率的热当量与单位时间所消耗燃料的含热量的比值。近20年来,全球发动机技术突飞猛进,汽油发动机热效率已经突破了90年代的20~30%。其中,第八代Ecotec1.0T发动机热效率更是达到38%,处于全球领先地位。

提高热效率的基本途径主要有三个:一是让燃油尽可能地完全燃烧,也就是提高从化学能转变成热量的比率;二是让热量尽可能多地转化为动能,也就是提高有效功热量占总热量的比率;三是对废气和气缸温度进行热量优化管理,让一部分散失的热量为提高有效功做出贡献。

通过大量的试验数据,通用汽车得出结论单缸排量一旦低于0.33L,热效率就出现大幅衰减。单缸排量一旦超过0.5L,就容易产生爆燃等不完全燃烧的现象。因此,通用汽车在燃效、经济性的综合考量下,将Ecotec发动机的单缸排量定在0.33L-0.5L之间,这也就是人们常说的“单缸最优”理念。

有了最合适的排量,则需要在有限的排量内,将发动机的热效率尽可能做到最高。为此,第八代Ecotec发动机使用了35Mpa高压直喷系统,通过增加油轨壁厚,升级高压油管材料牌号和高效的高压油泵,满足燃油系统更高压力需求;喷油器使用最新激光打孔技术,大幅提高了打孔精度,确保了喷雾性能的一致性。系统压力由20MPa提升至35MPa,燃油粒子直径达到8微米,使燃油雾化效果更好,燃烧更加充分。

第八代Ecotec发动机还搭载了通用汽车全球首创的电子水泵+电控球阀模块组成的主动热管理系统,结合发动机分流式水套设计,通过ECU直接控制水泵转速及智能热管理模块的球阀角度,可以智能、精确控制冷却系统各环路的流量,进而满足对系统热量的精确管理,实现快速暖机,机油加热,停机冷却的功能。

此外,第八代Ecotec1.0T/1.3T发动机全面采用超低摩擦设计,包括全新开发的减摩涂层技术、可变排量技术、滚动减摩技术、智能油温管理技术、节能机油、轻量化设计、高效传动技术等,摩擦损失比上一代发动机改善10~15%。

通用汽车工程师多管齐下,使第八代Ecotec发动机的燃油经济性取得突破。以搭载第八代Ecotec1.3T的2019款迈锐宝XL与搭载上一代Ecotec1.5T的老款迈锐宝XL为例,2019款迈锐宝XL工信部百公里油耗仅为5.8L,而老款迈锐宝XL这一数据是6.2L。

上汽通用旗下其他搭载第八代Ecotec1.3T发动机的车型同样展现出了优秀的油耗水平。昂科拉GX的工信部油耗为9.1L/100km,创酷为5.7 L/100km,创界为5.9L/100km,搭载第八代Ecotec1.0T的则要更低,威朗工信部油耗为5.2 L/100km,创酷更是低至5.1 L/100km,这一成绩甚至要超过目前市场上的某些混动车型。

排放:领先行业四年,一步到位国六b

2016年12月23日,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。2020年7月1日,全国多个省市率先实施国六a排放标准,国六实施的一个最重要影响就是市场只能销售国六车型。

国六排放标准实施后,多个车企随即陷入无车可卖的境地。而上汽通用则平稳地实现了国五到国六之间的切换,并且一步到位,直接实现了国六b。这主要得益于通用汽车的高瞻远瞩。早在2013-2014年,通用就进行了早期燃烧系统及构架的研发,气缸燃烧开发在满足单缸最优之外,还面向全过程碳烟抑制。

而国6排放标准最早的发布时间是2016年5月,也就是说第八代Ecotec发动机的排放标准设定早于国六标准发布两年,领先行业四年时间,这也是其轻松满足国六b的原因。

技术方面,第八代Ecotec1.0T发动机首次搭载了EGR高压水冷废气再循环系统。冷却后的废气在燃烧中能有效降低燃烧温度、泵气损失,对油耗的降低大有帮助,同时应用EGR也有利于降低尾气排放污染物NOx。

第八代Ecotec发动机全球首次应用电子泵,实现汽油蒸汽由传统的被动脱附升级为主动脱附,使得油箱油气抽吸在发动机全部运行工况下都能进行,实时冲洗碳罐,同时为蒸发排放系统额外建立7kPa的压差,使得燃油蒸汽更快进入进气系统参与燃烧,令蒸发排放大幅降低(67%),满足国六b要求。

上汽通用第八代Ecotec发动机还拥有高效多级油气分离系统和DLC(diamond like coating)涂层活塞系统等低阻设计,使机油消耗低于GM最新技术标准(仅针对1.0T)。同时,三缸机比四缸机机油消耗降低25%。进而减少了PN气体排放,满足最严苛排放标准。

车云网联合中国汽车流通协会发布的《2019中国小排放量发动机市场趋势于使用满意度白皮书》调查显示,小排量发动机在车主群体中拥有较高的满意度和口碑。从总的调查结果上看,小排量发动机车主对动力性能整体满意度达97.3%,对节油性总体满意度高达 95.5%,用户使用后主动推荐率更是高达99.4%。

与此同时,中国小排量市场渗透率仍处于较低的区间仅为 4%,距离欧盟及日本等高效小排量成熟市场仍有差距。在政策、技术、市场需求等多重力量推动下,中国小排量内燃机市场有很大的提升空间,而作为小排量发动机中的佼佼者,上汽通用存在着巨大的机会。

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