對于小排量發(fā)動機來說,動力不足是消費者對它們的固有印象,的確在技術(shù)還不成熟的過去,小排量意味著抖動、動力差。不過隨著機械部件集成化、電控集成化的發(fā)展,小排量發(fā)動機開始克服過去的不足,小排量、大動力雖比較夸張但也差不太多,那么全新的通用小排量發(fā)動機又有那些亮點?下面就通過這篇文章來解讀一下。
1小排量的現(xiàn)狀
隨著動力技術(shù)和排放法規(guī)的不斷提升,小排量已成為燃油車不可逆轉(zhuǎn)的選擇。美系、日系、德系、法系包括國產(chǎn)車企都在這方面進行深耕。
法國車是比較早在國內(nèi)推廣小排量的車企。比如我們熟悉的雪鐵龍1.2T動力總成,這套動力體系由PSA進行研發(fā),其技術(shù)亮點在缸內(nèi)直噴技術(shù),C4L、C4世嘉等車型都采用了這套動力總成。
美國福特的1.0T也比較常見。該發(fā)動機還曾獲得沃德十佳的榮譽。這款發(fā)動機的亮點同樣集中在燃油噴射方面,通過特殊的活塞造型產(chǎn)生獨特渦流,讓混合氣更均勻,以此提高燃燒效率。
除此之外,還有豐田的卡羅拉1.2T發(fā)動機,大眾的1.2T發(fā)動機系列等等。而縱觀這些發(fā)動機,可以看出這類發(fā)動機的共性:一是對噴油系統(tǒng)和混合氣要求極高;第二個是部件的集成度很高,對熱效率很在意。
通用全新一代1.0T/1.3T發(fā)動機在總體的技術(shù)路線上大同小異,不過工程師們在燃油噴射和集成度上進行了深度研發(fā)和改進。
2通用1.0T發(fā)動機亮點
首先請大家了解一點:通用全新一代1.0T發(fā)動機預(yù)計將會是別克英朗的新動力;而1.3T可能是別克最新的車型GL6的動力系統(tǒng)。
這款發(fā)動機將替換現(xiàn)在的1.5L自然吸氣,上代1.5L發(fā)動機則需要在4000rpm才能達到141Nm最大扭矩,而且1.0T發(fā)動機還比上代1.5L發(fā)動機減輕24kg,因此無論動力還是輕量化,1.0T都有絕對優(yōu)勢。
1.3T發(fā)動機最大功率120kW(163Ps),它對應(yīng)的是目前科魯茲上的1.4T發(fā)動機。
相比上一代1.4T發(fā)動機,在相同轉(zhuǎn)速下1.3T發(fā)動機可輸出230Nm最大扭矩,1.4T則只有206Nm,且1.3T發(fā)動機重量減輕25kg。
這臺發(fā)動機最大的亮點在“集成”方面。從燃燒系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)到缸蓋缸體再到排氣系統(tǒng)都進行了高度集成化設(shè)計。
首先是燃燒系統(tǒng)部分的集成。這一部分對活塞頂部以及進氣道進行設(shè)計,以增強混合氣流動加強燃燒強度;同時還進行CAE模擬,以此來篩選最優(yōu)的缸徑?jīng)_程比。
燃燒系統(tǒng)另一個亮點在“雙噴射技術(shù)”。說起雙噴射,腦海中浮現(xiàn)的大多是缸內(nèi)直噴+進氣歧管噴射結(jié)合的噴射形式,而通用的雙噴射別具一格,只使用缸外直噴,不過每個進氣道為雙噴油嘴設(shè)計。
為什么通用放棄小排量常用的缸內(nèi)直噴,反而選擇進氣道噴射呢?這就要從缸內(nèi)直噴的缺點說起了。
缸內(nèi)直噴技術(shù)普遍比較容易產(chǎn)生積碳,所以在保養(yǎng)方面需要更加特別地“呵護”;二來在低負荷/怠速狀態(tài)下,缸內(nèi)直噴的油氣混合效果不好,會產(chǎn)生相當(dāng)大的氮氧化合物,對三元催化器的要求更高。
因此,通用放棄了缸內(nèi)直噴,而為了能在高負荷狀態(tài)下也保證燃燒充分,便設(shè)計了雙噴射。雙噴噴油器協(xié)同噴射能夠?qū)崿F(xiàn)更廣的噴射覆蓋面積以及更高的燃油霧化率,可以減少燃油濕壁,使噴射的燃油更多地參與燃燒,改善燃油經(jīng)濟性,降低油耗和排放。根據(jù)需要可以實現(xiàn)開閥噴射,冷卻缸內(nèi)混合氣,抑制爆震,從而可以采用更高的壓縮比來提升了燃油經(jīng)濟性。除此之外,采用兩個噴油器,很好平衡怠速小流量和高負荷大流量的需求,既保證了怠速燃燒的穩(wěn)定性,也滿足了高功率開發(fā)要求;不易積碳,降低后續(xù)保養(yǎng)成本,發(fā)動機壽命更長。
3集成排氣系統(tǒng)
說完燃燒系統(tǒng)的集成,我們再來看排氣系統(tǒng)的集成。集成排氣是小排量發(fā)動機的看家本領(lǐng)。
將排氣歧管集成在缸蓋上的一體化設(shè)計,不僅使整體布置更為緊湊,有效減重1-2kg,提高輕量化水平。
在冷啟動時,利用排氣熱量讓冷卻液快速達到工作溫度,在冬天加快暖車速度;同時較短的氣道也可減少渦輪遲滯現(xiàn)象,提高加速響應(yīng)。
下面我們來看看電控方面的集成。現(xiàn)在的發(fā)動機,電控的比重越來越高,先進的ECM模塊對提高發(fā)動機的整體性能至關(guān)重要,說白了這就類似人的大腦。如果你有一副健康的體魄,同時又有靈活的大腦,那么你才有可能成為球隊中的MVP。
比如小排量發(fā)動機最重要的渦輪增壓器。通用的這款發(fā)動機采用了小慣量渦輪。在渦輪選用上中規(guī)中矩,不過在泄壓閥方面采用了電控技術(shù),各種工況下都可以更智能地控制放氣閥。
電控泄壓閥不僅可以更加精確和快速地建立增壓壓力,而且可以降低小負荷泵氣損失,從而提升低速扭矩,得到快的增壓響應(yīng),改善油耗;同時,低慣量渦輪增壓技術(shù)最大程度上改善了傳統(tǒng)渦輪增壓發(fā)動機動力輸出反應(yīng)滯后的痼疾;通過低慣量渦輪解決了遲滯問題。使其在1700rpm時即達到峰值扭矩,滿足低轉(zhuǎn)速大扭矩驅(qū)動;帶來更快的瞬態(tài)響應(yīng)。
除此之外還有電控的熱管理系統(tǒng)。雙節(jié)溫器控制橫流式分離冷卻,通過缸蓋和缸體上下分離的設(shè)計,實現(xiàn)更為精準高效的溫度分區(qū)控制。這個系統(tǒng)保證了冷卻均勻性,從而在提升發(fā)動機穩(wěn)定性的同時,大幅降低油耗。
4發(fā)動機缸體
說完了高度集成的燃燒系統(tǒng)、電控系統(tǒng),我們再聊聊高度集成的機械結(jié)構(gòu)——缸體。
這臺發(fā)動機的缸體采用了鋁合金材質(zhì),重量方面很占優(yōu)勢。水套采用了波浪式結(jié)構(gòu),對于發(fā)動機的散熱幫助更大。
缸體內(nèi)部的活塞則使用了一種叫做低張力DLC類金剛石的涂層。這種涂層比目前發(fā)動機常用的PVD涂層提高了硬度和耐磨性,有效地提升了發(fā)動機的耐久性。
5噪聲與平順性
最后,通過幾個零部件,我再給大家介紹介紹這款發(fā)動機在靜音、平順性方面的努力。
首先是很重要的鐘擺式雙質(zhì)量飛輪。三缸機還是很需要這種通過離心運動反向消減振動的技術(shù)。通用的這款發(fā)動機就采用了雙質(zhì)量飛輪,通過飛輪上的吸振器去消除振動。
然后是中置VVT上的靜音正時鏈。這種尺鏈采用齒形結(jié)構(gòu)設(shè)計,傳動時入齒更柔和,沖擊更小,運轉(zhuǎn)更加平穩(wěn)。
以上就是新發(fā)動機最主要的幾個技術(shù)亮點,從技術(shù)層面看,以集成化為目標的燃油系、電控系統(tǒng)以及缸體等都表現(xiàn)出超越主流的實力,至于雙噴射的實際效果如何,還需要我們實際的測試體驗。
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