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基于全球驱动系统全新架构打造高效智能引擎 全新一代Ecotec1.0T/1.3T双喷射涡轮增压发动机技术解析

2018-01-13 11:33:00 | 来源:中商汽车 | 编辑:
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  全新一代Ecotec 1.0T/1.3T双喷射涡轮增压发动机是通用汽车整合全球优势资源,基于全新架构开发、荟萃先进驱动科技、依托全球领先的智能制造和高标准全球供应链打造的全新一代高效智能精品发动机。两款发动机的性能指标全面超越上代产品。得益于一系列智能机电一体化技术的创新运用,全新一代Ecotec 1.0T/1.3T双喷射涡轮增压发动机将以精准控制、纯净运行和强劲动力等核心优势,引领行业动力科技发展趋势。其中,1.3T发动机最大功率120kW,相比上一代1.4T发动机,在相同转速下1.3T发动机可输出230Nm最大扭矩,1.4T则只有206Nm,且1.3T发动机重量减轻25kg,动力提升15%,油耗下降5%。另一款1.0T发动机最大功率92kW,在1500rpm-5200rpm,可持续输出90%峰值扭矩,到2000rpm即可稳定输出170Nm最大扭矩,而上代1.5L发动机则需要在4000rpm才能达到141Nm最大扭矩,而且1.0T发动机比上代1.5L发动机减轻24公斤,燃油经济性提升10%,综合百公里油耗下降了0.5L(手动)/0.8L(双离合)。同时,这两款发动机的振动与噪声抑制水准可媲美甚至超越竞品,树立同类产品的新标杆。

  全新一代Ecotec 1.0T/1.3T双喷射涡轮增压发动机凸显高智能电控、高效率集成、高科技静音、高可靠耐久的“四高”特质,搭载6速手动变速箱、6速自动变速箱、6速湿式双离合自动变速箱等支持智能启停技术的新一代变速箱,兼顾高效动力输出与节油环保,结合出众的静音性、可靠性、耐久性以及低使用维护成本,全面展现“更性能、更节能、更环保、更智能”的产品领先优势。凭借高效动力与优秀燃油经济性,以及出众的静音性、耐久性、低使用与低维护成本,全新一代Ecotec 1.0T/1.3T双喷射涡轮增压发动机将为消费者带来焕然一新的驾乘和用车体验。

 高智能电控

  发动机控制模块采用尖端32bit 处理器,充足的内外RAM,能智能分析和诊断发动机运行状况; ECM的强大驱动能力,配合8大智能系统, 实时调整和控制发动机高效安全运行,实现性能、油耗、排放与可靠性的有机统一。同时ECM具有优良的稳定性,能实施功能安全和网络安全双重保障,防止模块内部功能失效,阻挡外部恶意攻击。

  发动机控制模块ECM:具备优良的稳定性和强大的驱动能力,实施功能安全和网络安全双重保障。

  智能双喷DPI——是全球首次在增压发动机上采用的一种多点电喷技术,具有高性能、低油耗、高稳定性、更环保的特点。

  不同于传统电喷一个气缸一个喷油器,而是一个气缸两个喷油器。双喷喷油器协同喷射能够实现更广的喷射覆盖面积以及更高的燃油雾化率,可以减少燃油湿壁,使喷射的燃油更多地参与燃烧,改善燃油经济性,降低油耗和排放。根据需要可以实现开阀喷射,冷却缸内混合气,抑制爆震,从而可以采用更高的压缩比来提升了燃油经济性。

  采用两个喷油器,很好平衡怠速小流量和高负荷大流量的需求,既保证了怠速燃烧的稳定性,也满足了高功率开发要求;不易积碳,降低后续保养成本,发动机寿命更长。

  电子执行器涡轮增压器+低惯量涡轮增压技术:采用行业内领先的电控调节泄压阀,相比传统气动增压器,在各种工况下都可以更智能地控制放气阀,不仅更加精确和快速地建立增压压力,而且可以降低小负荷泵气损失,从而提升低速扭矩,得到快的增压响应,改善油耗;同时,低惯量涡轮增压技术最大程度上改善了传统涡轮增压发动机动力输出反应滞后的痼疾;通过低惯量涡轮解决了迟滞问题。使其在1700转时即达到峰值扭矩,满足低转速大扭矩驱动;更来更快的瞬态响应。

  中置式DVVT双可变正时系统:通过电磁阀直接布置在凸轮轴上,缩短油路长度,大幅提高相位器响应速度,从而可以更迅速响应气门最优开启时刻,进排气门相位都可以独立控制,控制发动机可以更好地“呼吸”在高低转速均能地保证最佳进排气效果,增加了进气量,低转速高扭矩,高转速高功率;更迅速的发动机扭矩响应,带来更多驾驶乐趣。

  智能热管系统:双节温器精确控制的横流式分离冷却,通过缸盖和缸体上下分离的设计,实现更为精准高效的温度分区控制;冷起动过程中,保持缸体节温器关闭,精确控制缸体冷却水流动和分布,加快暖机,降低摩擦,改善排放; 横流式缸盖使冷却液可同时流经发动机各缸,维持缸盖低温,降低关键区域热负荷,相比传统纵流式依次流经的冷却方式,保证了冷却均匀性,从而在提升发动机稳定性的同时,大幅降低油耗。

   智能启停:智能起停管理系统会持续监测发动机水温、刹车位置、电池传感器及数个传感器参数,使车辆运行在最佳状态。选用大功率起动机,保持极佳的振动噪音控制。GM独特的CoM (Change of Mind)系统减少1000ms的等待时间,提高驾驶乐趣。35万次起动保证。测试省油达3-5%。

  智能点火线圈:小型化、高能量密度、内置驱动模块的,进行智能化点火控制,实现过载保护,达成与三缸机需求的完美结合。

  智能可变排量机油泵:实现润滑系统油压的按需供应。

   电子节气门:电机驱动、数字输出、高精度气流量控制。

  高效率集成

  高效燃烧系统集成:模块化开发提升效率性能

  改变传统发动机家族系列的设计概念,放弃传统的发动机通过缸径冲程改变实现排量变化,而采用通过最优的单缸燃烧,最优单缸结构来实现每个排量发动机整机性能和品质达到最优平衡

  燃烧单缸最优:在开发早期避免整机系统件相互制约/干扰因数对燃烧的影响,利用单缸透明机试验,并结合CAE仿真分析,进行缸内流场,喷油雾化,火焰传播,排放控制等基础的研究,最优的单缸燃烧室设计实现最优的缸内气流组织、最优的燃烧控制策略精确实现最佳时刻的喷油、点火、燃烧管理,从而实现每一滴汽油高效燃烧实现化学能转化为热能;

  结构单缸最优:通过严格评审, 精益求精对每个设计细节的把控, 无数次调试,不断更新最终形成最佳的缸径冲程比,曲轴偏置,曲柄连杆比,以及缸筒的鼻梁区等最优单缸架构设计,进行最轻量化、最低摩擦的的结构设计,从而实现燃烧热能高效转化为动力输出。

  最优结构集成:紧凑设计实现大幅减重

  全方位紧凑型设计

  全铝结构

  高压精密铸造铝合金缸体

  高热传导率缸套,一体式铸造缸体;最优动力学曲轴孔偏置有利于提升充气效率,降低活塞侧向力;新型波浪式水套有利于改善发动机散热;高效的回油通风系统;稳健的爆震传感器检测位置有利于精准的爆震监控;100%高强度螺纹加工缸体;高精度平衡轴安装孔降低NVH噪声与振动。

   缸盖集成排气歧管: 将排气歧管集成在缸盖上的一体化设计,不仅使整体布置更为紧凑,有效减重1-2kg,提高轻量化水平;还能在冷启动时,利用排气热量让冷却液快速达到工作温度,在冬天加快暖车速度;同时较短的气道也可减少涡轮迟滞现象,提高加速响应。

  紧凑的增压器+750目蜂窝双载体三元催化器,有效提升了排放水平,尾气处理效率更高、更彻底。

  超低摩擦设计提高性能表现

  超低摩擦设计:开发先进减摩涂层技术、可变排量技术、滚动减摩技术、智能油温管理技术、节能机油、轻量化设计、高效传动技术等,全面降低发动机摩擦损失,摩擦损失比上一代发动机改善15%,全面优于竞品。

  低张力DLC类金刚石涂层活塞环: DLC(Diamond Like coating)类金刚石涂层低张力活塞环,使用了目前全球最先进的无氢DLC涂层工艺。DLC涂层,具有比钢材更高的硬度和耐磨性,降低了摩擦损失。这种涂层采用高难度的低温物理气相沉积的方式沉积在活塞环表面,相比一般PVD涂层,硬度提升了100%,耐磨性提升了80%。这种活塞环在开发过程中,经历了20万公里耐久实验后,涂层磨损量仅0.5u; 且在弹力降低30%以上的情况下,机油消耗仅为同级别发动机的三分之一;配合聚合物碳纤维涂层与微粒子表面改质的轻量化活塞设计和DLC涂层活塞销,有效降低发动机活塞的摩擦和油耗损失。

 高科技静音

  创新应用12大静音减振核心技术,通过精密结构和先进的整体声学设计、优化运转振动等方式,降低空气流动噪音和结构噪音,达成出色的静音水准

  钟摆式双质量飞轮——在传统的双质量飞轮上增加一个吸振器,其中的呈钟摆型的离心摆往复作用,反向抵消并削减了从来自发动机侧主动飞轮的扭转振动,进一步抑制输出给整车的振动,实现卓越降噪

  无声平衡系统——消除三缸机一阶不平衡力矩,媲美四缸机振动水准,优化的弹性解耦单元,消除齿轮啮合敲击

  涡轮增压器——转子动平衡控制优化同步噪声,执行机构间隙控制减小敲击,废气旁通阀减震装置减小压力脉动,自学习间隔时间优化

  曲轴组件——高性能球墨铸铁曲轴,优化的配合间隙(主轴瓦、活塞销、活塞配缸),预成型直油槽消除活塞销敲击;机油冷却喷嘴增强往复系润滑,减小噪声

  超越交流发电机减震器(OAD - Overrunning Alternator Decoupler)——附件皮带驱动系统中的发电机单向耦合减振器,可降低皮带张紧力波动,提升系统NVH

  凸轮组件——液压挺柱消除气门间隙,改善气门敲击,优化的轴承间隙,减小轴承噪声优化的轴承座结构,减小受载变形

  静音正时链——齿形结构设计,传动时入齿更柔和,冲击更小,运转更加平稳,上佳的噪声表现

   双层式油底壳——上部采用铝质结构以增强刚度;下部冲压钢板结构降低噪声辐射

  压铸高刚度前盖——造型巧妙独特、外形美观,更高的模态频率避免共振,更低的辐射效率改善噪声

  下沉式可变排量机油泵——非曲轴直接驱动以降低油泵转速波动,静音链代替传统齿轮驱动,减小啮合噪声

  油轨及声学罩——内置稳压装置减小压力脉动,喷油器阀针重量优化减小敲击,圆形油轨降低辐射噪声,聚氨酯泡沫声学罩

  发动机罩盖——PU发泡一体式设计,非等密度结构分布,美观轻便,具有高效的声学性能

 高可靠耐久

  超越同级的高强度测试

  在设计之初:广泛采用精确的仿真模型与设计迭代,优化零部件/子系统/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;

  共进行百余项累积上千轮次以上的CAE虚拟仿真分析,确保可靠性;

  在设计开发阶段,所有发动机产品都通过了业内最严酷的测试和考验,符合通用汽车全球技术标准;

  共制造了试验原型机367台,累积测试总里程近600万公里,相当于绕地球赤道近150圈;

  66项发动机系统试验, 模拟各种高温,极寒,倾斜等极端环境下各种苛刻工况运行状态,确保运行可靠;

  8项发动机耐久试验(280万公里,超700万次起停, 16761小时/698天);

  7项整车耐久试验(320万公里,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)。

  附:Ecotec发动机简介

  Ecotec发动机是通用汽车旗下最著名、也是全球普及率最高的发动机系列之一。它由通用汽车汇聚全球的优秀工程技术力量进行大规模研发,由通用汽车全球各大动力总成厂进行生产,其名称也被通用汽车注册为专利。至今,上千万台Ecotec发动机被广泛应用于通用汽车旗下众多品牌车型上,以优异的燃油经济性和低尾气排放受到世界各地消费者的好评。

  Ecotec是Emissions Control Optimization Technology(排放控制优化技术)的缩写,昭示了基于先进的动力科技、技术、环保和经济性的发动机研发理念。Ecotec系列涵盖柴油和汽油系列发动机,至今更延展出可兼容不同燃料、搭配混合动力的发动机型号,如在美国特有的使用E85燃料的发动机(所谓E85汽油,就是85%的乙醇和15%汽油混合的燃油),另外还有以LPG液化石油气或CNG压缩天然气为燃料的机型。

  2000年,经过6年开发,Ecotec发动机开始全球量产。2006年,上汽通用汽车别克君越首次搭载了全新2.4L Ecotec发动机,同时实现Ecotec发动机首次在中国量产。2009年,上汽通用汽车引入了中小排量的Ecotec1.8L/1.6L/1.6T发动机系列,陆续装备在别克、雪佛兰旗下的众多车型上。随后,更多Ecotec发动机被不断引入并广泛应用,成为上汽通用汽车绿色发展和产品竞争力不断提升的重要支撑。

  2014年全球首发的Ecotec小排量顶置直喷发动机是通用汽车面向未来开发的家族系列,排量覆盖1.0L到1.5L,包括三缸、四缸以及增压、非增压产品,最大功率从56kW到123kW,峰值扭矩从95Nm到250Nm。其全部采用全新模块化设计,能够兼容混合动力系统,匹配多款最新一代智能启停变速箱。2014年以来,上汽通用汽车已同步引入其中的1.5L、1.4T、1.5T等多款产品,广泛装备于雪佛兰全新一代科鲁兹、别克昂科威及别克威朗等主力车型上,以领先同级的效率、品质和耐久性而备受消费者青睐。

  2017年即将引入中国的全新一代Ecotec 1.0T/1.3T双喷射涡轮增压发动机,是通用汽车全球驱动部门(Propulsion System)成立后推出的新一代智能发动机,基于全新架构开发,将陆续应用于别克和雪佛兰车型,为消费者带来更加“高性能、低油耗、低噪音”,并兼备极佳可靠性与经济性的驾车及用车体验。

  长期以来,Ecotec系列发动机赢得了业界权威和广大消费者的一致认可,在全球获奖无数,不仅在2006、2010、2012、2013年四度当选为“沃德世界十佳发动机”,在国内也7次摘得“中国心”十佳发动机的桂冠。

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