中国汽车发动机与世界顶尖水平差距大吗?自信点,没差距。

如题目所示,先说结论:在乘用车小排量领域已经和世界顶级发动机持平甚至超越。

这个问题如果是在几年前,给出的回答应该是“国产发动机进步很大,但与顶级水平还存在差距”,不过这个局面也该打破了。国内车企在电车领域打了合资车一个搓手不及,现如今“卷完电动又开始卷燃油了”。前不久随着 名爵MG7的亮相,其第三代蓝芯2.0T高性能黑标发动机也随之公布。192kW、261Ps、最大扭矩405N·m的动力参数足以跻身世界一流水准。

那么该如何评价一款发动机是顶尖还是垃圾?

主要维度:动力性、经济性、排放

次要维度:可靠性、NVH等

  话不多说我们带着以上维度展开探讨。上汽第三代蓝芯2.0T发动机的几项重点参数如图所示,单凭一组参数难免有点王婆卖瓜自卖自夸的迹象,下面引入了国产和合资热门品牌车型发动机参数,以做直观对比。

上汽蓝芯2.0T与国内部分2.0T旗舰/高功率发动机参数对比 上汽蓝芯2.0T与国内部分2.0T旗舰/高功率发动机参数对比
上汽蓝芯2.0T与合资车型2.0T旗舰/高功率发动机参数对比 上汽蓝芯2.0T与合资车型2.0T旗舰/高功率发动机参数对比

   我们来划重点在国产阵营中这款蓝芯2.0T发动机各项参数均处于第一位列,各项数值唯一比较接近的是奇瑞凌云S 400T上面那台2.0T高功率发动机。马力保持一致,扭矩略小于蓝芯,不过重点是第三代蓝芯喝的是细粮!

合资阵营中我们引入的参数均为高功率发动机,可以看到除了本田冠道的370 TURBO发动力马力输出优于三代蓝芯外,其他车型均油些许差距。不过这里要说明的是本田的2.0T发动机马力虽大但是2250-4500转速最大扭矩区间,相比蓝芯的1750转明显来的太晚了,说白了就是低扭不足!

为了更好描述这款发动机的综合性能,这部分我们引入3个问题

1. 动力性功率优先还是扭矩优先?

2.  动力响应受到什么影响?

3.  扭矩是光看一个最高扭矩吗?

第一个问题,到底是马力重要还是扭矩重要,算是一个老生常谈的问题,这里直接抛出结论: 整车的动力性表现是发动机和变速箱结合输出的结果,一般来说0-40km/h(因车型而议)的动力表现更看重扭矩,40-100km/h的动力表现更看重功率,车速更高自然功率的影响更大,也就说最好两者兼得,倘若不能最好拉低差值。举两个例子:

柴油发动动机扭矩输出大、马力小,对应实际情况就是起步容易却跑不快;

冠道2.0T发动机马力大、扭矩小,对应实际情况就是起步偏肉中后段方才开始起速度。

  搭载此款发动机的名爵MG7官方给出的零百加速成绩为6.5秒,参考这款发动机马力和扭矩双优的参数,这个成绩水分不大,纵使抛去技巧,普通人踩到7秒级也不成问题。

第二个问题,我们先要明白一个道理:真正决定发动机动力的不是喷油器,而是包括增压器在内的进气系统。发动机要实现更强劲的功率扭矩输出,那么就需要更大的增压进气量,而当发动机转速提升后,每缸的进气时间快速减少,要保持稳定的功率扭矩输出,就必须要更加强大的进气。

如果只是从增压器端的设计考虑这个问题,要么你选择一个比较大的增压器,但是低转速段的响应会比较慢,要么你选择一个小一点的增压器,但是到转速提升后就会遭遇增压不足过早泄扭的问题,这里就需要考虑到如何在合理的时间段给予最好的进气量。

VGT可变截面涡轮技术

VGT可变截面涡轮示意图 VGT可变截面涡轮示意图

  VGT:中文名可变截面涡轮。其核心技术是可调涡流截面的导流叶片,可调导流叶片由发动机控制单元控制进入涡轮增压器的气流,确保最佳效率。导流叶片可在低转速、低排气量的工况下关闭,采用较小的截面积,从而增大发动机的进气压力,使低转速状态下涡轮也可以顺利启动,缓解涡轮迟滞。在高转速状态下,增压涡轮会采用较大的截面积,这样可以提升增压值,从而提升发动机的最大功率和扭矩。

使用VGT与非VGT对应扭矩释放对比 使用VGT与非VGT对应扭矩释放对比

   采用可变截面涡轮技术的汽油发动机在所有转速范围内的效率均明显高于目前采用的标准放气阀式的涡轮增压器。其实这项技术在发动机领域不算新鲜,在柴油车领域应用较广,但是在转速更高的汽油车领域普及程度还真不算高。目前国内车企仅用在一些当家1.5T排量发动上,如上汽的蓝芯1.5T也使用了这个技术,不过在国内2.0T发动机中尚属第一次。

热管理电子水泵技术

   水冷中冷进气系统以前我们常见于更注重低扭的德系车型上,其原理通过降低进气温度实现空气密度更大,在相同的增压器风扇的作用下可以更快,更多的压入新鲜空气。不过水冷的作用不仅可以提升最大功率,它还会使得进气系统的所需容积大大降低,增压器的响应速度也会更快。

DVVL智能可变气门升程

  可变气门升程技术主要作用就是实现不同工况下,根据需求来调整气门阀开启程度的大小,也就是改变进气行程和排气行程的大小。

  目前根据气门定时与开启持续期的变化情况可以分为两类:一类是可变气门升程与定时,另一类是单独改变气门的最大升程。前者是在改变升程的同时改变了定时与开启持续期,后者是按照应用效果可分为连续式气门升程调节 (CVVL) 和阶段式气门程调节 (DVVL)。

  这里就十分考验主机厂的标定和控制策略,其主要目的就是为了达成发动机动态响应和燃油经济型。

第三个问题不应该只看最高扭矩值,而是峰值扭矩保持性能,即峰值扭矩平台参数。

   这部分比较好理解,总的来说就是亮点,其一是最快时间内达到发动机扭矩全释放阶段,其二尽可能让这一状态持久。前者有更好的加速体验及动力响应,后者则是让车辆在中高速竞速中充沛且持续的动力,避免在关键提速中触发冲击换挡和动力中断!

多系统融合下的燃油经济性

  提升燃油经济型无关乎几个点:让燃烧更充分、让质量更轻

350bar高压直喷系统

   当发动机处于低温条件下燃油会变得更加粘稠,缸内空气的温度也更低,当喷射压力不足时,容易出现喷出的燃油雾化不好,附着在缸壁和活塞顶面上,所以需要更好的燃油喷雾效果和良好的燃油喷射策略。

  350bar系统带来的变化是颠覆性的。首先,本质上提升了燃油的雾化效果,包括低温下的雾化效果,改进效果非常明显;其次,高压喷射才能实现4次及以上的多次喷射以及超小流量的喷射策略,最终受益的结果减少颗粒物排放并降低油耗。

  全铝发动机体

  轻量化并不是单纯的减重,汽车轻量需要在结构、材料、连接工艺上都能满足要求。目的是在保证汽车强度、刚性以及安全性不降低的前提下,通过优化结构(优化车身结构、减轻车身质量)、使用轻质材料(选用镁铝合金、高强度钢板、非金属材料等轻量化材料)、采用新型铆接工艺(满足轻量化材料之间高强度且安全可靠地连接工艺、连接方法以及设备)

轻量化后的材料疲劳分析 轻量化后的材料疲劳分析

第三代蓝芯2.0T发动机使用了铝合金集体和铝合金缸盖整体质量比上一代降低了15%。

第三代蓝芯2.0T发动机不同转速下对应扭矩释放图 第三代蓝芯2.0T发动机不同转速下对应扭矩释放图

   有了以上技术加持上汽第三代蓝芯发动机热效率达到了39.3%!而且如上图所示很明显的可以看到,的高效率点很明显的集中在1000-3500转之间,这一对应区间正好和我们日常用车工况相吻合,是能够良好的兼顾动力和油耗的一款发动机。

在环保时代,动力的压榨也是环保的压力

  排放政策不断收紧,PN(颗粒排放物数量)排放是国六攻关的最大难点之一。

   除了我们上面讲到的350bar高压喷射在燃烧段尽可能减少PN排放之外,集成式排气歧管则可以缩短排气系统长度,实现内部EGR(废气再循环),减少冷启动时排气散热,加快催化器起燃,改善排放,还可以在“冷启动时利用排气对冷却水加热,缩短发动机暖机时间,"高负荷时通过冷却液降低废气温度,降低增压器热负荷,减少发动机排气系统零件数量,实现结构紧凑的轻量化设计。

三次迭代源于赛道的可靠性

汽车发动机无法作为独立产品存在,只有装在车上才能发挥其价值。因此通过整车动力表现来侧面评价一款发动机的优劣,是最直观的方法。但整车在实验环境的表现与现实中的表现往往存在巨大差异,因此选择一种有公信力的呈现方式对于评价尤为重要,因此很多人认可职业赛道表现来评价车辆性能,因为职业赛道对于环境变量控制比较严格。

  对汽车赛事比较关注的朋友应该知道,早年名爵就带着旗下MG6 XPOWER TCR赛车征战过国际赛事,也是第一次代表中国参加国际汽联世界杯比赛。并在近几年名爵多次包揽TCR China年度车队总冠军和车型冠军。

  就在今年又推出了基于MG5打造的MG5 XPOWER TCR,并在2022 TCR国际汽车亚洲系列赛和CTCC超级杯斩获冠军,而这辆赛事车用的发动机,正是用这款蓝芯2.0T发动机升级改造而来,最大马力可达385Ps。

  当然一个好的产品是要经过不断打磨于迭代,蓝芯2.0T系列最早始于2014年与通用汽车联合打造而来,现如今蓝芯已经是一款独立正向研发且数据领先的国产发动机。

NVH亦是玄学也是学问

NVH是Noise(噪声)、Vibration(振动)和Harshness(声振粗糙度,也可以通俗地理解为不平顺性)组合缩写全称。其实NVH性能对消费者而言,是一个比较奇特的参数,因为它不像动力、油耗那样有直观的数据对比,而是基于自己的主观感受。一般来说要达到一个优秀的NVH水平,需要工程师们了解零部件的结构和特性,通过合理设计避免共振。而全车上万个零部件,这是一项很庞大的工程。

兰彻斯特式平衡轴模块 兰彻斯特式平衡轴模块

    抛开整车隔音部分,蓝芯2.0T在发动机这个源头上开始下功夫,引入了兰彻斯特式平衡轴模块,紧凑的兰彻斯特式平衡轴模块搭配消隙齿轮以及高精度静音轴承能够减少发动机70%以上的二阶振动激励,提升车辆NVH品质。

  最后想说的是在一众的混动技术,纯电技术爆发的今天,MG还在努力在燃油发动机上进行突破。这逆风而行的勇气还是要给点赞的。而且,燃油发动机上的技术实力展现,也才能真正去凸显中国汽车工业的实力,后续我们也回持续跟进,使用首次搭载这款发动机的名爵MG7实际上车体验,尽情期待。

车系: MG7 冠道
标签: 技术解析
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