迎合当下趋势，内燃机要如何“量体裁衣”

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迎合当下趋势，内燃机要如何“量体裁衣”
提到汽车发展趋势，行业内必然会提及汽车“新四化”和禁售燃油车时间表，确实，电动化是未来几十年的发展趋势和各大车企的奋斗目标。但是，就近十年而言，从使用场景上来看，纯电动汽车尚不能完全替代燃油车，从现行的双积分政策以及即将实施的国六排放标准来看，也在鼓励车企提升内燃机效率，发展小排量汽车。因此，严谨的来说，小排量高效内燃机才是迎合当下趋势的最佳选择。

其实，小排量内燃机并非是在“新四化”背景下才诞生的，很多车企早就着手研发并取得一定成果，比如上汽通用第八代Ecotec、大众EA211/EA888和本田P10A3/L1588系列发动机，均经过大幅度技术改造与升级。但是其中真正得到应用并取得良好口碑的并不多，而上汽通用第八代Ecotec便是高效内燃机的代表。


“高燃烧效率”助力动力显著提升
小排量高效内燃机的第一个评判标准便是动力性指标。说到动力表现，就不得不提“热效率”，热效率越高，就表明在同等排量下，动力输出越大，油耗和排放越小。
目前提高热效率的方式主要有三个，其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。


第八代Ecotec发动机在国内率先采用35Mpa高压直喷系统，其中，喷油器使用最新激光打孔技术，打孔精度进一步提升，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，提升燃油雾化效果，使得燃油燃烧的更加充分。


其中，第八代Ecotec1.0T/1.3T三缸机的燃烧室采用蓬形构造，结构更加紧凑，充气效率提升，燃烧效率同样也得到提升。
提升热效率的方式二，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。
第八代Ecotec发动机搭载的VVT系统可调节凸轮轴相对曲轴的相位，从而改善燃烧。可使发动机在不同工况下，保持在高效区间内工作，保证良好的燃油经济性。VVT系统采用中置式，是目前市场上较为先进的技术，具有更快的调节速度，可以保证最佳进排气效果，提升燃烧效率。


提升热效率的方式三，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。
第八代Ecotec发动机全球首创采用电子水泵+电控球阀模块组成的主动热管理系统，该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。
除了面面俱到的从技术上提高热效率，第八代Ecotec发动机还注重实际工况中的表现，第八代Ecotec发动机更加追求“高燃烧效率”，即追求高燃烧效率的实际分布区域，而不是单一一个极值点。
值得一提的是，全新CVT变速箱与通用汽车第八代Ecotec发动机同步开发，搭载通用全球领先的创新驱动技术，在保证相同动力性能的基础上，显著提升了燃油经济性，并带来更顺畅的动力输出。


从万有特性图中可以看出，黑色环状曲线代表发动机燃油消耗率曲线，最内层为最经济区；紫色点代表发动机在NEDC工况下运行点的轨迹。高效内燃机匹配CVT变速箱就能让尽可能多的工况点落在比较低的油耗圈内，从而做到又省油又不影响动力输出。
油耗较上一代降低16%以上
油耗表现是衡量内燃机是否高效的另一重要评判标准，第八代Ecotec发动机较上一代发动机降低了16%以上。上文中提到的热效率提升的同时，也使得油耗有所降低。
其次是重量上的减轻，以第八代Ecotec1.3T为例，相比上一代1.5T整机重量减轻25公斤，对应的油耗下降5%。


同时，第八代Ecotec1.0T/1.3T三缸机全面采用超低摩擦设计，包括全新开发的减摩涂层技术、滚动减摩技术等，摩擦损失比上一代发动机改善10~15%。摩擦损失的降低也可以直接降低油耗损失。
值得一提的是，第八代Ecotec发动机搭载的全可变排量机油泵，在满足发动机对机油流量和压力的需求，保证各系统润滑条件的基础上，在所有工况下尽可能降低油泵功率，实现发动机最低机油量供应，降低油泵功率消耗，相比传统不可变油泵，降耗2%～5% 。


此外，第八代Ecotec动力的2.0T发动机还搭载了Tripower可变气门管理技术，该技术可以通过更智能的电子控制单元根据发动机当前转速、油门踏板位置来选取最佳气门升程，这项技术也使得第八代Ecotec发动机最终实现了出色的节油效果。2.0T发动机在城市道路中低速行驶时，比上一代发动机节油5%；高档位小油门稳速行驶，比上一代发动机节油15%。
轻松提前满足排放标准
关注汽车行业的都知道，上汽通用雪佛兰早在2018年底，便推出了符合国六排放标准的车型全新迈锐宝XL，而使其轻松“达标”的关键是其搭载了第八代Ecotec发动机。


第八代Ecotec发动机能够轻松满足国六排放标准的原因要从其研发时间说起，发动机在2013-2014年进行燃烧系统及构架研发时，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。而国六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，这也是为何在其他车企为国六排放担忧时，搭载该发动机的车型早已轻松过关的原因。
此外，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。


同时，第八代Ecotec发动机还搭载了智能主动电控碳罐泵，这是发动机全球首次应用电子泵，以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。
值得一提的是，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。
无论是从动力性指标来看，还是从经济性指标来看，亦或是从排放水平来看，第八代Ecotec发动机的表现再次证明了其高效内燃机的实力，与传统发动机相比，小排量高效内燃机的优势可以说十分明显了。与纯电动车型相比，搭载小排量高效内燃机车型更便宜和实用，也没有续航里程的焦虑。
据了解，小排量化已经成为全球汽车行业内的共识，通用、大众、福特、本田、丰田等都已经布局高效小排量发动机车型。相关数据显示，到 2024 年，搭载小排量发动机的车型销量将超过1000万台，市场渗透率超过32%，其中，1.5L 及以下排量区间将是高效小排量发动机主战场，而通用作为小排量高效内燃机的先行者，也必将在此战场越战越勇。