純電、增程、插電混動等新能源車型各自具備比較明顯的技術特征和優(yōu)勢。如純電車的電耗低、風阻小,增程車可油可電,插電混動車具備多擋或單擋變速器,直驅工況更高效等特點。在新能源大背景下,還有哪些燃油車具備獨特的技術值得一看?
大眾1.5T EVOⅡ發(fā)動機
搭載車型:途觀L、新途岳、朗逸、速騰、奧迪Q3等
大眾集團的1.5T EVOⅡ發(fā)動機是多次更新后的EA211發(fā)動機,有“第二代黃金動力”的稱號,這臺發(fā)動機除了缺少ACT停缸技術,其它如變截面渦輪、APS噴涂工藝全都具備。
1.5T EVOⅡ采用輕量化、模塊化設計,搭載VGT可變截面渦輪增壓器、燃油噴射壓力達到350bar、IEM集成式排氣歧管、APS噴涂工藝、電控油氣分離器、可變排量機油泵、水冷式中冷器等技術。
動力參數上,這臺1.5T發(fā)動機具備118kW的最大功率,峰值扭矩為250牛米,在VGT渦輪的幫助下,1200轉速下即可輸出80%以上的峰值扭矩,從1750轉時能輸出峰值扭矩并持續(xù)到4000轉,直到5600轉時依然能輸出峰值扭矩的80%。
同時,IEM集成式排氣歧管將發(fā)動機水套和排氣歧管集成在一起,有效提升水溫升溫速度,同時降低排氣溫度,這有兩個好處——可以提高渦輪增壓的工作效率,這一代EA211發(fā)動機的增壓壓力達到2.6bar,較上代車型提高0.4bar;水溫速度的提升也有利于發(fā)動機更快進入工作狀態(tài),提高燃油經濟性。
APS噴涂工藝是本機的另外一大技術亮點,簡單說就是取消了缸套設計,通過高壓等離子氣體在氣缸壁上噴上一層金屬粉,形成堅硬的涂層,同樣的技術奔馳、寶馬也在用。這種技術減輕了發(fā)動機的重量,同時增加熱傳導效率改善冷卻條件。
傳統(tǒng)發(fā)動機氣缸用的都是缸體+缸套的組合,特別是鋁合金缸體的機型,在氣缸壁與活塞接觸的部分還會額外套一個名為缸套的部件,當缸套磨損,只需要鏜缸或者更換缸套就能維修好。
新工藝拋棄了缸套,一旦發(fā)生燒機油、拉缸、磨損等故障,普通修理廠無法進行氣缸壁噴涂工藝以及珩磨缸壁,只能采購新的缸體,維修成本大增。此外,噴涂工藝只增加氣缸表面硬度,不增加缸體結構強度,相比帶有缸套的機型,缸體強度也稍差一些。但技術并不存在絕對的優(yōu)劣,最適合的才是最好的。
此外,這臺發(fā)動機還具備轉子油氣分離器、中空活塞、電子水泵等技術,放在2024年來說,技術也屬于較為先進的那一檔,而且還可以加注92號汽油。
日產VC-TURBO
搭載車型:天籟、奇駿、QX50、Qashqai(海外)等
在汽車發(fā)動機技術領域,為了讓“馬兒跑,又要馬兒少吃草”,各個車企都選擇不同的技術路線,包括豐田的功率分流、本田的i-MMD、馬自達的壓燃技術、而日產選擇最直接的道路,通過調整壓縮比來提高發(fā)動機熱效率。
日產介紹稱,VC-TURBO發(fā)動機研發(fā)測試耗時20年,研發(fā)投入高達200億美元,最大的特點就是動態(tài)可變壓縮比。
VC-TURBO采用多連桿可變壓縮比(variable compression ratio,簡稱VCR)結構,通過改變活塞下止點的位置,使物理壓縮比實現可變。采用該技術的VC-turbo發(fā)動機可以將壓縮比在14:1和8:1之間切換,上圖右下方的控制電機(帶位置傳感器的無刷電機)經過減速器減速增扭后,通過A連桿來轉動偏心軸,偏心軸的轉動會改變多連桿系統(tǒng)的結構,從而改變四個氣缸活塞上止點和下止點的位置,使得發(fā)動機的壓縮比能夠在8:1至14:1之間切換。據日產的介紹,發(fā)動機壓縮比從14:1降低至8:1的過程中,活塞上止點下移了6mm,活塞行程由88.9mm增加至90.1mm,排量由1970cc增加至1997cc。而發(fā)動機壓縮比從14:1降低至8:1的用時大約為1.2秒。
根據上方2.0T版本VC-TURBO發(fā)動機的特性圖,該發(fā)動機中低轉速、中低負荷工況采用的是14:1的高壓縮比,提升發(fā)動機的燃油經濟性。
高負荷、高轉速工況采用的是8:1的低壓縮比,一方面是為了輸出更強的動力,另一方面能夠避免爆震的發(fā)生從而提升發(fā)動機運轉的平順性。而上述兩種工況區(qū)之間的過渡區(qū)則會根據實際工況在14:1-8:1之間選擇合適的壓縮比。
雖然結構更復雜,摩擦也更多了,但由于VCR結構降低了活塞連桿的擺動幅度,活塞下行時連桿幾乎保持直立,大大減小了傳統(tǒng)連桿傾斜產生的活塞側應力,也顯著降低活塞與氣缸之間的摩擦,同時發(fā)動機的振動也變得更小。
除了可變壓縮比這項外,VC-TURBO還具備阿特金森與奧托雙循環(huán),同時配備歧管+缸內直噴雙噴射技術,以及可變排量機油泵、可變多路徑水冷控制、集成式排氣歧管、缸體溶射技術等。
搭載在英菲尼迪QX50之上的VC-TURBO 2.0T發(fā)動機,具備272馬力的最大功率以及380牛米的峰值扭矩。目前日產這臺VC-TURBO具備多個機型,包括2.0T 四缸、1.5T三缸等。
通用第八代Ecotec發(fā)動機
搭載車型:凱迪拉克XT6、別克昂科威等
通用汽車Ecotec系列發(fā)動機的Ecotec是由Ecology(生態(tài))和Technology(技術)兩個詞合成而得,排量范圍覆蓋1.0L-2.4L,包含約7種排量的多種機型,單缸容積在0.33L-0.6L之間波動。
目前這款發(fā)動機已經發(fā)展到第八代,是基于單缸最優(yōu)設計理念進行開發(fā),采用模塊化架構開發(fā)的發(fā)動機系列。
以凱迪拉克的CT5為例,這臺代號LSY的2.0T發(fā)動機具備變缸技術,最早用于大排量多氣缸發(fā)動機如V8、V12等,當發(fā)動機動力過剩時,關閉多余的氣缸,達到降低油耗和排放的作用。
在通用Ecotec發(fā)動機上,通過三段式的滑動凸輪軸,配合滑槽實現凸輪軸位移,從而實現不同大小的凸輪和氣門頂桿相連,來實現穩(wěn)定低負荷時的閉缸技術,可以在車輛低負荷的時候關閉二個氣缸來起到省油作用,實現“四缸高性能模式”“四缸經濟模式”“兩缸超經濟模式”三種工況,更成為兩缸工作模式的四缸發(fā)動機。
四缸高性能模式:適用于急加速、高速勻速行駛,進、排氣門都保持在高升程狀態(tài);
四缸經濟模式:適用于中高速勻速行駛,進氣門保持在低升程狀態(tài);
兩缸超經濟模式:適用于中低速勻速、減速、下坡行駛,中間兩缸的氣門升程為0(即閉缸)。
當切換到四缸經濟模式時,這臺發(fā)動機的燃油經濟性可以提升5%,而切換到兩缸超經濟模式時,燃油經濟性可以提升15%。
除此以外,這臺LSY的2.0T發(fā)動機也具備上面大眾EA211類似的缸蓋集成式排氣歧管技術。通過將排氣歧管與氣缸蓋合二為一,將排氣廢熱通過缸蓋內的冷卻水道傳遞出去,能更快讓發(fā)動機達到工作溫度,提升暖機效率。配合熱管理系統(tǒng)可以將發(fā)動機產生的熱量進行智能合理的分配,減少散發(fā)熱量的浪費,同時,集成設計進一步降低了發(fā)動機的重量,據通用汽車數據,新款發(fā)動機比上一代發(fā)動機減輕14%。
其它的如350bar高壓直噴系統(tǒng)、電子水泵、電控球閥模塊、ATM主動熱管理系統(tǒng),以及1.5TEcotec發(fā)動機配備了水冷式中冷器、輕量化活塞/連桿、帶電控閥的小慣量渦輪、可變流量機油泵等技術與大眾的EA211機型技術大同小異。
長安藍鯨動力
搭載車型:CS75、深藍G318等
長安的藍鯨動力不具體指某款發(fā)動機,而是整個動力鏈。根據車型不同,如燃油車、增程車等,對應的發(fā)動機型號也有所不同,但這些發(fā)動機都有一些共通的技術亮點。
以新藍鯨HE1.5T超高壓直噴混動專用發(fā)動機為例,發(fā)動機額定功率110kW,最大扭矩220牛米,動力參數看著沒啥亮點,但熱效率高達44.28%,屬實亮眼。長安還表示,在實驗室的測試環(huán)境下,這臺發(fā)動機的儲備熱效率更可達到47.03%。
而1.5L自吸發(fā)動機,額定功率為72kW,最大扭矩是125N·m,熱效率可達到43.31%,相當驚人。
具體技術包括500bar超高壓燃油噴射系統(tǒng)、1.45行程缸徑比、150mJ高能點火、高EGR廢氣再循環(huán)率等。
500bar超高壓燃油噴射系統(tǒng),燃油在500個大氣壓的強力作用下,平均噴霧粒徑只有6.3μm,相較350bar噴射粒徑減小6.13%,進一步讓油與空氣混合。
1.45行程缸徑比有幾個好處。其一,配合高滾流進氣道,強化缸內氣流運動,配合高EGR率快速燃燒;其二,活塞口徑變小帶來燃燒室表面積減小,熱損失更小,同時活塞變小后的質量減輕,有利于降低油耗;其三,壓縮比達到16:1。
長安方面表示,目前燃油車發(fā)動機點火能量普遍采用90mJ,150mJ點火相比普通點火能夠形成更大尺寸的初始火核,更有利形成穩(wěn)定且初速度較快的層流傳播火焰,結合缸內滾流,實現缸內預燃混合氣的快速傳播,一方面提高了熱效率,另一方面也有效改善了超高EGR率下的著火穩(wěn)定性及循環(huán)間一致性。(朋月)