影響汽車產(chǎn)業(yè)進步和擴張的因素有很多,不同時代存在著不一樣的風向標,在60、70年代的低油價時代,大排量、大馬力的肌肉車成為了主流,石油危機推高油價后,省油的小排量經(jīng)濟家用車大行其道。
進入二十一世紀第二個十年,能源消費和環(huán)保壓力成為汽車技術革新的主要推手,氫能源、工業(yè)乙醇、純電新能源、混合動力、生物能源等不同技術路線的百花齊放,成就了當下技術發(fā)展的多元化現(xiàn)狀,它們或許代表的是不久的將來,布局著眼十年甚至五年后,只是在技術有不可短期跨越的瓶頸,用戶接受程度需更多時間普及的現(xiàn)在,最佳途徑還是傳統(tǒng)燃油車企通過物理層面,直接改善發(fā)動機燃油消耗和排放。
這也恰恰與前不久的國六落地時間表產(chǎn)生了契合,中國絕大多數(shù)的一二線城市,都將在今年正式步入國六b標準的時代,換而言之,嚴格的排放標準并非我國獨有,全世界都在排放和油耗法規(guī)上對傳統(tǒng)發(fā)動機提出了更高的要求。
政策導向如是,但消費者的需求則是,即便國六b排放標準相比國五提升了50%之多,自己在駕乘樂趣上的享受也絲毫不能受到影響,對性能的要求無形中放大了主機廠技術研發(fā)的壓力,是挑戰(zhàn)也是機遇,誰能率先解決這個悖論,誰就能夠在全面國六的時代領跑。
局勢明了,國六b的落地考驗的就是主機廠的技術研發(fā)實力和技術儲備,上汽通用的做出的選擇是,從源頭便前瞻國六b標準進行正向開發(fā),令旗下凱迪拉克、別克、雪佛蘭三大品牌全系車型全部提前一步到位滿足國六b排放標準。
上汽通用的技術自信從何而來?答案是旗下三大品牌將全面引入的通用汽車全新一代驅(qū)動系統(tǒng),包含了2.0T可變缸技術、1.3T及1.0T兩款第八代Ecotec發(fā)動機系列,以及全新CVT無級變速器和新一代9速、10速自動變速器。
同時根據(jù)主機廠規(guī)劃,全新一代驅(qū)動系統(tǒng)將在2020年實現(xiàn)高達70%的裝機率,覆蓋旗下高中低三檔車型,像1.3T發(fā)動機+全新CVT變速箱的動力組合已搭載在新款邁銳寶XL、新創(chuàng)酷、全新一代昂科拉等車型上。
就以搭載第八代Ecotec 1.3T智能直噴渦輪發(fā)動機的新一代創(chuàng)酷為例,這臺發(fā)動機的數(shù)據(jù)非常亮眼,最大額定功率高達121kW,在1500-4000轉(zhuǎn)/分的范圍內(nèi)可以穩(wěn)定提供240N·m的峰值扭矩,配合新一代創(chuàng)酷絕佳的空氣動力學屬性,別看這是一臺SUV,它堪稱SUV中的“小鋼炮”,百公里加速達到了8.9s,在同級中處于上游水平。
全新一代Ecotec發(fā)動機堅持了“單缸最優(yōu)”的研發(fā)理念,先確定單氣缸沖程和缸徑,單缸過大容易引發(fā)爆震,單缸過小則會讓徒增熱損耗,它是發(fā)動機熱效率甚至性能的源頭。而第八代Ecotec發(fā)動機直接從設計源頭針對全球最嚴格排放及油耗標準正向開發(fā),燃燒室采取了最佳缸徑?jīng)_程比,匹配高壓直噴系統(tǒng)及高滾流氣道,實現(xiàn)高效且快速的燃燒,并降低排放。這與不少主機廠通過軟件修改達到排放要求有著本質(zhì)的差別,因而在動力輸出層面,第八代Ecotec發(fā)動機不會出現(xiàn)某些主機廠將發(fā)動機從國五標準升級為國六b之后,動力輸出數(shù)據(jù)反而下降的情況。
得益于更先進的電控系統(tǒng),通用汽車第八代Ecotec發(fā)動機還引入了一系列堪稱“最終奧義”的業(yè)界領先智能科技。
我們常說的排放標準就是針對汽車尾氣所提出的一系列數(shù)據(jù)指標,包括一氧化碳、碳氫化合物、氮氧化物、各種微粒、碳煙等,它們是霧化的燃油粒子在發(fā)動機內(nèi)燃燒的過程中所產(chǎn)生的有害氣體成分,一般來說,霧化越細膩,燃油粒子越小,燃燒就越充分。
主流發(fā)動機普遍采用20Mpa噴射壓力,而通用的工程師則通過突破油軌設計強度和材料的限制,配合最新激光技術打印技術的噴油嘴,將直噴系統(tǒng)的數(shù)值提升為35Mpa,讓燃油粒子的平均直徑達到了8微米,這個直徑相當于一根頭發(fā)絲的20%,從而讓燃油粒子能夠在燃燒室中獲得更充分的燃燒,提升熱效率,大幅降低污染物排放。
我們知道發(fā)動機對溫度極為敏感,過冷或者過熱都會導致熱效率下降。ATM主動熱管理系統(tǒng)由全球首創(chuàng)的電子水泵+電控球閥模塊組成,通過ECU精確調(diào)整和控制電子水泵轉(zhuǎn)速與球閥角度,將熱量和冷卻液傳送到系統(tǒng)所需要的地方,從而對系統(tǒng)熱量進行智能、精確的管理,令發(fā)動機始終處于最佳溫度狀態(tài),確保運轉(zhuǎn)效率。
電子放氣閥渦輪增壓器能夠在全工況下精準控制放氣閥的開啟時刻及開度,更加精確和快速地建立增壓壓力,降低小負荷泵氣損失,有助于降低渦輪遲滯,讓發(fā)動機在低轉(zhuǎn)速下就能迅速達到峰值扭矩,動力隨叫隨到,提升駕駛樂趣和性能,亦間接節(jié)約了油耗。
汽車燃油箱充滿大量的燃油蒸汽,它具備很強的揮發(fā)性,揮發(fā)到大氣中就會造成“蒸發(fā)排放”,此次國六算對“蒸發(fā)排放”進行了更嚴格的規(guī)定,國五要求2.0g/test,國六要求降低到0.7g/test!
汽車上一般都會有一個活性炭罐儲存裝置,通過被動脫附,將蒸汽引入,并在合適的情況下開啟排放控制閥進入發(fā)動機燃燒,但由于被動吸附能力有限,很難在所有工況下都滿足吸附要求。
而通用工程師則改被動為主動,通過全球首創(chuàng)的智能電控碳罐泵,在發(fā)動機全部運行工況下,都能夠實時將燃油蒸汽從碳罐吸出并送到進氣系統(tǒng)參與燃燒,降低67%的蒸發(fā)排放,滿足滿足國六b及全球最嚴厲的加州蒸發(fā)排放法規(guī)要求。
進排氣雙可變氣門正時系統(tǒng),也是通用應對國六b的看家法寶,它通過實現(xiàn)不同程度的內(nèi)部EGR(排氣再循環(huán)),降低尾氣中一氧化碳、碳氫化合物和氮氧化物的含量,從而提升排放性能。
不充分燃燒是一氧化碳排放高的根本原因,特別是在發(fā)動機冷啟動和怠速狀態(tài)下,缸內(nèi)霧化燃油粒子未達到最佳燃燒溫度,從而發(fā)生不完全燃燒,產(chǎn)生一氧化氮,混入尾氣中排出。
那么在怠速工況下,可變氣門正時系統(tǒng)通過控制進氣門開啟和排氣門關閉的時刻,在發(fā)動機處于低轉(zhuǎn)速狀態(tài)時,延遲打開進氣門,而高轉(zhuǎn)速時則更快打開進氣門,使得氣門疊開角達到最小,從而減小缸內(nèi)殘余廢氣量,讓發(fā)動機各缸內(nèi)混合氣的燃燒更加均勻,降低一氧化碳的排放。
發(fā)動機在瞬態(tài)工況下,它的工作性能與單位時間進入到氣缸內(nèi)的氧氣量有關。那么在這樣的工況下,可變氣門正時機構可以配合發(fā)動機的轉(zhuǎn)速,改變進排氣門疊開和排氣門遲閉角,讓單位時間內(nèi)的進氣量更符合充分燃燒需求,低轉(zhuǎn)速時用較小的氣門升程,降低進氣量,增加發(fā)動機的低速扭矩,高轉(zhuǎn)速時采用較大的氣門升程,提高進氣量,從而提升高轉(zhuǎn)速時的功率輸出,間接控制下一循環(huán)的殘余廢氣量,帶給廢氣中的一氧化碳第二次燃燒的機會,同時,缸內(nèi)各種未燃的碳氫化合物也參與二次燃燒,一并降低排放。
氮氧化物的產(chǎn)生,算是燃燒的“副產(chǎn)品”,我們知道空氣中氮氣含量高達78%,雖然它屬于惰性氣體,但在高溫下會與氧氣發(fā)生化學反應,生成一氧化氮,進一步產(chǎn)生氮氧化物。
那么可變氣門正時機構通過控制進排氣門相位,讓一部分廢氣殘留在氣缸內(nèi),稀釋進入的新鮮空氣,由于廢氣中的水和二氧化碳比熱容比氧氣、氮氣大很多,那么在混合之后,可燃混合氣的燃燒溫度被大幅降低;
其次,由于氣缸內(nèi)容量是固定的,參與二次燃燒的廢氣多了,那么新進入的新鮮空氣就少了,混合氣中的氧氣濃度降低,氮氧化物的生成就受到了抑制;
而以上兩種因素能夠降低燃燒速度,燃燒產(chǎn)生的熱量也得到了控制,那么最高燃燒溫度也會降低,從而一定程度上抑制氮氣與氧氣之間的化學反應,從而大幅減少氮氧化物的排放。
新創(chuàng)酷、邁銳寶XL535T、全新一代新昂科拉等都采用了國內(nèi)首款鋼鏈結構橫置前驅(qū)式CVT變速箱與第八代Ecotec發(fā)動機配合,而它車一般配備的鋼帶式CVT變速箱。鋼鏈式結構相比鋼帶式結構,與滑輪機構接觸面積更小,能夠承載的扭矩更大,傳動效率也高出不少。同時傳動采取靜音滾動式摩擦設計,進一步降低動力損失和摩擦損失,配合新型三級長程減振器,帶來更高的NVH性能,降低傳動噪音。
變速箱與第八代Ecotec發(fā)動機同步開發(fā),因而雙方配合更加順暢,速度范圍達到了7.01,CVT變速器可以實現(xiàn)與發(fā)動機的閉環(huán)控制,讓發(fā)動機更多時間處于經(jīng)濟轉(zhuǎn)速區(qū)間,從而進一步降低有害氣體排放。
因而,一步滿足國六b并非是對動力的妥協(xié),上汽通用這一實力雄厚的主機廠通過多項驅(qū)動系統(tǒng)智能科技,不僅降低排放的基礎上,更進一步提升了整車動力性能,在奔涌而來的國六浪潮中,已經(jīng)利于不敗之地!
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