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上汽通用全新1.5T发动机问世,单缸最优,刷新动力天花板

原创 作者:李静音 / 发布时间:2021-09-07/ 浏览次数:0


中国消费者可能是世界上最挑剔的车主。
  
随着国内电动车市场的飞速发展,间接推高了消费者对传统燃油车性能、智能和静音水平的期待值。
  
电动车在高速发展的同时,占销量比例更大的燃油车也在加强节能减排和技术升级。2020年,由工信部指导、中国汽车工程学会修订编制的《节能与新能源汽车技术路线图2.0》发布,对传统燃油发动机提出了苛刻挑战:2025年/2030年/2035年传统能源乘用车新车平均油耗需要分别达到5.6L、4.8L和4.0L(WLTC),尤其是到2035年,传统能源动力乘用车将全部转变为混合动力。
  
根据技术路线图,至2035年新能源汽车销量占比达到50%以上,但这一数字反向来看,意味着新能源车尚不能完全替代燃油车,这意味着到2035年至少还有40%以上的汽车依然采用燃油驱动系统。根据路线图“低碳化、信息化、智能化”的发展方向,燃油车必须结合电气化技术和更多的节能技术,才能成为满足未来油耗标准的节能汽车。
 

 
通用第八代Ecotec全新1.5T问世


 
纵观国内汽车市场,小排量涡轮发动机已经成为市场主流,其中1.5T发动机更是宠儿,兼具不错的动力输出和燃油经济性,因此围绕1.5T的新技术和新产品也层出不穷。
  
通用第八代Ecotec全新1.5T发动机的开发,源于通用汽车内部的“Avatar阿凡达项目”。来自梵文的“Avatar阿凡达”具有“化身”和“升华”的含义,代表了这款全新发动机强大的性能和丰富的衍生扩展能力。它延续了通用单缸最优设计理念、模块化架构集成策略和一流的智能制造和科研测试三大开发理念,能够根据具体车型的需求“化身”为不同性能的版本,能与9速HYDRA-MATIC智能变速箱和智能CVT无级变速箱完美适配,还可支持48V轻混动技术以及未来的强混或PHEV插混系统,相比上代发动机实现全面“升华”。此外,“Avatar阿凡达”还意味着不同凡响的智慧力,这也和全新1.5T发动机行业领先的智能属性和OTA能力完美契合。

在具体的性能表现上,它又将带来怎样的惊喜呢?
 

 
更性能


 
随着技术的优化和成熟,发动机设计纷纷往“单缸最优”的理念靠拢。单缸最优的设计理念,就是在寻求满足动力性的同时,也满足高热效率的气缸内排量参数。代表发动机技术进步的指标是在缸数缩减的同时,性能依然持平或更优,从而对单缸效率提出更高的要求。
  
Ecotec全新1.5T发动机采用模块化架构开发和集成,根据不同车型的匹配需求提供不同输出功率、不同节油性能的差异化版本。得益于行业领先的35MPa高压直喷系统、电动放气阀涡轮增压器、全可变排量机油泵等标杆技术,第八代Ecotec全新1.5T发动机实现性能的全面提升。
  
对发动机的参数进行纵向对比,根据不同调校,新发动机最大功率可以达到155kW,比上代发动机提升26%,特别是高达103Kw/L的升功率堪称同排量动力翘楚;同时,峰值扭矩输出270Nm,比上代提升8%,且峰值扭矩对应的转速区间更为宽泛,赋予车辆超越同级的加速性能和更从容自如的高速巡航表现。
  
横向对比目前业界领先的发动机参数,Ecotec全新1.5T发动机最大功率和峰值扭矩分别高了12kW和10Nm。与豪华品牌的多缸发动机相比,升功率达到103.3kW/L,亦是开创了同排量发动机的先河。
  
此外,按照更为严苛的WLTC工况测试标准,新发动机燃油经济性比上代提升6%,且满足目前全球最严苛的加州蒸发排放法规要求,在节能环保方面亦可圈可点。
  
在发动机效率方面,Ecotec全新1.5T发动机采用了水冷增压中冷技术,按需精准控制增压气体冷却温度,进一步提高动力表现。试验表明,发动机工作效率会随着增压空气温度的下降而上升。新发动机通过紧凑的管路布置,减小增压压力波动,增压响应时间加快17%,进而提高加速响应。新发动机还在DVVT全程可变进排气正时系统中,采用了全新的Dual Fast相位调节器,配合中置大角度结构设计,显著提升扭矩响应速度。
  
电动放气阀涡轮增压器的设计采用高性能、高耐温材料,能够在最高1030°C的温度下工作。涡轮增压器在性能上兼顾低速高扭矩和高速大功率,同时还可增加启动时排气温度,优化催化器起燃和排放。涡轮增压器更是通过了单机24万公里的耐久考核,确保更强可靠性与稳定性。
 

 
更智能


 
凭借全球优势研发资源和深厚的驱动系统开发经验,上汽通用汽车通过控制器硬件和软件的全面升级换代开发,为第八代Ecotec全新1.5T发动机赋予智能化内核,以更强算力、更精细的电控能力实现动力、油耗和排放表现的全面提升。
  
在智能软件的表现上,新发动机具有以下三个特性。
  
首先,采用先进的神经网络与深度学习的智能化控制系统。依托新一代控制器芯片的强大算力,上汽通用创新地将神经网络、深度学习等先进前沿的控制技术应用到发动机控制策略中,主要体现在以下两个方面,一是基于先进的神经网络的进气充量模型,实现精准的发动机稳态和瞬态控制,同时基于模型预测控制(MPC)实现快速扭矩输出响应,带来更快动力响应、更低油耗和更优排放;二是采用神经网络扭矩模型,实时监控车辆行驶状态,与车载诊断系统共同监控车辆的健康状态,为安全出行保驾护航。
  
其次具有强大、安全的高速通讯及网联能力。依托全球领先的全新一代VIP智能电子架构,实现强大、安全的高速通讯能力,发动机控制系统同传动系统、底盘系统、车身系统等高效互联互通,提供强大驱动能力,实现整车性能动态最优。
  
第三,全生命周期的OTA远程升级功能。控制系统底层架构均可OTA升级,带来可持续拓展的无限潜力。

在硬件智能上,上汽通用的表现亦是可圈可点。
  
首先是先进的发动机控制模块的表现。控制器的设计和开发由通用汽车主导完成,精准契合用户需求。最新一代主控芯片,创新应用HSM硬件加密技术、多核系统独立运行、硬件实时安全监控等一系列新技术,使整个控制系统功能安全达到了全球领先的ASIL-D水平。ECM最高频率达到300MHz,相比当前主流产品,算力提升近14%,堪称同级“最强大脑”。内部存储器相比当前主流产品,提升33%以上。
  
其次是更智能的高压燃油喷射系统。通用汽车独创的小流量控制算法,通过ECU实时探测喷油器针阀运动,能实现多次精准喷射及喷油小流量精确控制。
  
第三,ATM主动热管理系统。热量域的控制通过ECU直接控制电子水泵转速及热管理模块的球阀角度,实现智能控制冷却系统各回路的流量,进而对系统热量进行精确管理;也能实现快速暖机、发动机和变速箱机油加热、温度分区控制等,提高燃油经济性;同时还可合理利用发动机热量,提高座舱舒适性。停机冷却时可全时保护发动机。
  
第四,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,并降低机油在系统中摩擦功。相比传统不可变油泵,降耗2%-5%,并改善NVH(噪声、振动与声振粗糙度)表现。
 

 
更安静


 
NVH是衡量汽车制造质量的一个综合性问题,它给汽车用户的感受是最直接和最表面的。全新1.5T发动机从源头控制、传递路径优化、空气及结构声隔离、声品质优化等四个维度入手,对NVH性能进行正向开发,助力车辆实现安静惬意的驾驶体验。
  
在源头控制上,通过控制发动机爆发压力爬升率,提升怠速燃烧稳定性,以及优化活塞往复部件重量,最大化降低往复不平衡振动。
  
在传递路径优化上,采用低压精密砂型铸造缸体,搭配锻钢曲轴组件和曲轴减振皮带轮来降低敲击噪声以及抑制不同负荷下的转速波动。行业里仅上汽通用与另一家豪华汽车品牌两家使用低压精密砂型铸造,铸件内部致密性高、缺陷少,并采用更高等级的热处理方式使缸体的机械强度提高55%以上。
  
空气及结构声隔离的措施中,发动机罩盖采用复合式一体设计和吸隔声组合设计,实现中高频高效声学优化效果。
  
声品质开发部分,正时链中滚子链增加包胶处理,降低传动啮合冲击,带来上佳的降噪表现。
 

 
高品质


 
在开发过程中,第八代Ecotec全新 1.5T发动机不仅在前期设计采用高精度仿真,优化各项关键性能,还通过数百台原型发动机对耐久性进行了全方位验证。在量产环节,新发动机依托上汽通用汽车全球领先的智能制造体系,按照严格的通用汽车全球制造标准制造,进一步确保了每台发动机的卓越品质。
  
新发动机要经过严苛的极限测试。
  
前期的设计仿真精度高:全新1.5T发动机在设计之初就广泛采用精确的仿真模型与设计迭代,优化零部件、子系统和总成的疲劳强度、振动噪声,流体流场、热力学、密封等关键性能。
  
在开发过程中,上汽通用汽车共生产了452台原型发动机,分别在美国米尔福德、庞蒂亚克、尤马、丹佛和加拿大卡普斯卡辛,以及中国上海、广德、黑河、海南、吐鲁番和格尔木等试验基地,进行发动机性能开发、整车标定开发、发动机台架耐久认证和整车耐久性认证。其中,仅发动机耐久性测试就多达9种,累积测试里程长达495万公里,测试时长高达20372小时。
  
第八代Ecotec 1.5T发动机还经历高寒、高原、高热、高湿、高腐蚀、不同地域不同城市不同路况的试验,确保始终如一的可靠性。
  
第八代Ecotec 1.5T发动机的生产环节采用的是智能制造体系。
  
发动机应用数字化工艺平台和虚拟仿真技术进行工艺开发及模拟验证,提升产品制造工艺开发可靠性。通过应用MES(制造执行系统),实现制造数据(设备工作数据、质量数据)的实时采集和数据模型分析,从而提高生产效率,控制制造成本、提升产品制造质量。
  
生产环节均是一流的自动化水平和领先的制造工艺。发动机加工线设备平均自动化率高达95%,装配线关键设备100%自动化(拧紧、压装、测试等)。
  
产品制造全过程100%质量追溯控制,产品关键制造参数100%可追溯,智能视觉、激光检测系统,智能机器人应用满足柔性化制造。
  
作为通用汽车全新一代驱动系统的核心组成,第八代Ecotec 1.5T发动机是通用汽车前瞻市场未来趋势,整合全球开发资源与前沿智能驱动科技打造的新一代高效智能发动机系列。上汽通用汽车自2018年起引入第八代Ecotec 2.0T可变缸、1.3T、1.0T涡轮增压发动机,以及全新CVT无级变速箱和新一代多级(9速/10速)智能变速箱,对别克、雪佛兰、凯迪拉克三大品牌驱动系统进行全面升级。
  
截至2021年6月,第八代Ecotec发动机家族在国内已总计生产超过127万台,不仅在性能、品质、燃油经济性等方面得到用户的信赖,其搭载的领先智驱科技也备受业界权威认可,其中1.3T涡轮增压发动机和2.0T可变缸涡轮增压发动机还分别摘得2019年度和2020年度“中国心”十佳发动机桂冠。(GG)
 

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