长江后浪推前浪——详解通用1.0T/1.3T发动机

在最近刚刚出炉的“2018年度国际发动机”榜单中,除了法拉利812 Superfast上那台6.5升 V12自然吸气发动机,还有似乎是来凑热闹的特斯拉电动机以外,剩下的清一色是涡轮增压。而1.0升-1.5升这个排量区间,则是涡轮+三缸机的天下。​

​在本次评选中,通用旗下刚推出没多久的Ecotec 1.0升涡轮增压三缸发动机成功跻身1.0L以下发动机组别。虽然最终没获得名次,但作为一个“新人”,能杀入决赛必定有些实力。

​除了这台1.0升排量的发动机以外,通用Ecotec系列还有一款1.3升排量的涡轮增压三缸发动机,下面我们来看看这对同门师兄弟有哪些过人之处。

​先说一个被忽视的概念

​这个概念就是:最佳单缸排量。

​顾名思义,单缸排量指的就是发动机每个气缸的排量。研究表明,在一定范围内提高单缸排量,有利于改善燃油经济性。这个概念就像是优化电池的能量密度,想办法提升能源的效率。

​对于有涡轮增压的小排量发动机来说,过大的单缸排量会导致较长的燃烧火焰传播距离,增加爆震几率;过小的单缸排量又会增加活塞的摩擦面积,从而加大了发动机的运转负担,降低效率。

​经过反复试验发现,单缸排量小于0.4升以后,热效率开始降低,而低于0.33升以后,这个趋势变得更加明显。经过理论分析和实验验证,得出了0.33升-0.5升这么一个最佳的单缸排量范围。​

​对于通用Ecotec的1.0T和1.3T发动机来说,0.33升和0.43升的单缸排量刚好处于一个比较理想的热效率范围内,配合优化后的缸径/冲程比、曲柄连杆比,以及曲轴偏置的设计,进一步提高了发动机的运转效率。

​麻雀虽小,五脏俱全

​Ecotec发动机虽然身材娇小,但科技配置一点都不含糊,所谓浓缩的都是精华。

​为了对抗涡轮迟滞这个“钉子户”,Ecotec的涡轮使用了低转动惯量的涡轮叶片,让废气能够很轻松的驱动涡轮,使其在1700转/分即可介入工作。

缸盖集成式排气歧管缩短了废气到达涡轮的距离,可以让涡轮更快地进入工作状态,同时也使发动机整体布置更为紧凑,减轻重量。

​在冷启动时,缸盖集成式排气歧管还能利用排气热量为冷却液加热,让冷却液快速达到工作温度,减少暖机时间。冷却液同时也降低了排气温度,又因为涡轮与负责吸入空气的压缩机相连,所以就间接降低了进气温度,提高了吸入空气的密度,进而获得更多的动力。

​这款发动机还使用了比较新奇的单缸双喷射系统。

两个位于进气歧管上的喷油嘴协同工作,实现更广的喷射覆盖面以及更好的燃油雾化效果,还可减少进气门附近的积碳,维持稳定的进气量和燃油经济性。另外,两个喷油嘴还能很好地平衡怠速时较低的燃油需求以及加速时较大的需求。

​为了进一步提高运转效率,Ecotec发动机还在两个位置使用了低摩擦设计。

​在活塞环以及活塞与连杆插销的表面,使用了一种叫作DLC的特殊涂层,用来降低摩擦,同时提高耐用度。

DLC是Diamond-like Carbon的缩写,是一种由碳元素构成,在性质上与钻石类似,又具有石墨原子组成结构的物质。这种涂层硬度高,耐磨损,而且摩擦系数小。相比一般PVD涂层,DLC的硬度提升了100%,耐磨性提升了80%。

​Ecotec使用了多达12项的静音技术来改善整体的NVH特性。在传统的双质量飞轮上增加吸振器,利用钟摆型的离心摆往复作用,削减甚至抵消从发动机传来的扭转振动;在发电机皮带轮上配有减振器,用来降低皮带张紧力波动;优化静音链条齿形结构,减小冲击。

​另外,在涡轮、凸轮轴、曲轴、油底壳、机油泵、油轨、发动机罩等部位均针对降噪进行了特殊处理,整车的NVH水平显著提高。

​最后​

从行业发展的角度来看,三缸机的阵型已经摆好,不管世间有多少非议,大趋势已近在眼前。另外,从终端售价来看,目前搭载通用Ecotec 1.0T发动机的车型,与搭载同等动力水平的1.5升和1.6升自然吸气发动机的车型相比,平均要低1-2万,具有一定的优势。

​三缸发动机从2015年至今,已包揽了1.5升及以下排量的所有奖席。而搭载三缸机的车型,也在欧洲市场销售了超过200万辆,多个品牌的三缸车型也将进入北美市场。

​2020年,新国六排放标准将在全国范围内实施,而部分地区已经提前实施,对新车甚至二手车市场都将带来不小的影响。而占据排放优势的小排量发动机,尤其是各种三缸机,将会在新的竞争环境中如鱼得水。


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