小得有道理丨解析上汽通用全小排量发动机

2017-12-11 9:31:08来源:中商汽车作者:
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在油耗排放法规趋严的当下,各家在内燃机领域的竞争标准已从大马力向着小排量高功率转型。

全新一代Ecotec 1.0T/1.3T双喷射涡轮增压发动机是通用汽车打造的全新一代高效智能精品发动机。其最大扭矩分别比上一代1.4T和4.5L发动机提升了24Nm和29Nm。但重量却分别减轻25kg和24kg,燃油经济性分别提升5%和10%,并为消费者带来焕然一新的驾乘和用车体验。

但作为先天的矛盾者,更大马力发动机是如何从结构设计上实现小的?

高效燃烧系统集成

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全新一代Ecotec 1.0T/1.3T双喷射涡轮增压发动机改变了传统发动机家族系列的设计概念,放弃传统的发动机通过缸径冲程改变实现排量变化,而采用通过最优的单缸燃烧,最优单缸结构来实现每个排量发动机整机性能和品质达到最优平衡。

在开发早期避免整机系统件相互制约/干扰因数对燃烧的影响,利用单缸透明机试验,并结合CAE仿真分析,进行缸内流场,喷油雾化,火焰传播,排放控制等基础的研究,最优的单缸燃烧室设计实现最优的缸内气流组织、最优的燃烧控制策略精确实现最佳时刻的喷油、点火、燃烧管理,从而实现每一滴汽油高效燃烧实现化学能转化为热能。

而要实现最优单缸结构并不容易。其通过严格评审, 精益求精对每个设计细节的把控, 无数次调试,不断更新最终形成最佳的缸径冲程比,曲轴偏置,曲柄连杆比,以及缸筒的鼻梁区等最优单缸架构设计,进行最轻量化、最低摩擦的的结构设计,从而实现燃烧热能高效转化为动力输出。

最优结构集成

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实现单缸最优之后,仍需在整体结构上进行优化调整,从而实现协调统一。

全新一代Ecotec 1.0T/1.3T双喷射涡轮增压发动机采用全方位紧凑型设计,以及全铝结构,采用高压精密铸造铝合金缸体。

缸体内部的结构设计,也是以紧凑型,高效率为设计理念。

高热传导率缸套,一体式铸造缸体;最优动力学曲轴孔偏置有利于提升充气效率,降低活塞侧向力;新型波浪式水套有利于改善发动机散热;高效的回油通风系统;稳健的爆震传感器检测位置有利于精准的爆震监控;100%高强度螺纹加工缸体;高精度平衡轴安装孔降低NVH噪声与振动。

同时将排气歧管集成在缸盖上的一体化设计,不仅使整体布置更为紧凑,有效减重1-2kg,提高轻量化水平;还能在冷启动时,利用排气热量让冷却液快速达到工作温度,在冬天加快暖车速度;同时较短的气道也可减少涡轮迟滞现象,提高加速响应。

紧凑的增压器+750目蜂窝双载体三元催化器,有效提升了排放水平,尾气处理效率更高、更彻底。

超低摩擦设计

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在系统集成、结构集成之后,“小”发动机还有哪些潜力可挖?自然是努力降低摩擦系数。

全新一代Ecotec 1.0T/1.3T双喷射涡轮增压发动机采用超低摩擦设计,开发先进减摩涂层技术、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,全面降低发动机摩擦损失,摩擦损失比上一代发动机改善15%,全面优于竞品。

具体来说,例如其采用的低张力DLC类金刚石涂层活塞环,使用了目前全球最先进的无氢DLC涂层工艺。DLC涂,具有比钢材更高的硬度和耐磨性,降低了摩擦损失。这种涂层采用高难度的低温物理气相沉积的方式沉积在活塞环表面,相比一般PVD涂层,硬度提升了100%,耐磨性提升了80%。这种活塞环在开发过程中,经历了20万公里耐久实验后,涂层磨损量仅0.5u; 且在弹力降低30%以上的情况下,机油消耗仅为同级别发动机的三分之一;配合聚合物碳纤维涂层与微粒子表面改质的轻量化活塞设计和DLC涂层活塞销,有效降低发动机活塞的摩擦和油耗损失。

 

(关键字:上汽通用 发动机)

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