2T引擎2吨SUV,9个油高效内燃机太夸张了

2.0T中大型6座SUV,高效内燃机也疯狂

面对这样一台5056mm长,1964mm宽,1780mm高的中大型6座SUV,我脑海中蹦出的第一个词汇便是“霸气”,硕大的轮毂、高昂的姿态、钻石切割的美式风情让我一瞬间以为看到了凯雷德。

小白车研所 | 2T引擎2吨SUV,9个油高效内燃机太夸张了

当然,即便不是凯雷德,凯迪拉克XT6的气势和体态依然丝毫不输场,自然而然,庞大的身躯需要强大的引擎驱动,凯雷德的心脏是标准的美式大V8机器——6.2L Ecotec3 L86 V8发动机,强悍的引擎有着撕裂一切的动力,驱动一台霸气的美式大SUV,自是不费吹灰之力。那么XT6的心脏又实力几何呢?

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让所有人惊诧的是,XT6此般高大的SUV,竟然采用的是一台相比体型显得“十足微小”的2.0T引擎。凯雷德要采用6.2升的大V8方能驾驭这样的庞然大物,而XT6仅仅采用一台“微小”排量的2.0T引擎,来拖动这台重达2吨的SUV,这还不够完,经过一周的驾驶,最终XT6呈现给我们的油耗是百公里9.7L。

2T引擎2吨SUV,百公里9个油,这也太疯狂了!

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其实内燃机的发展在过去的百年里,几乎只有一个主旋律,那就是“热效率”。提升热效率便意味着更高的动力,更少的损耗、更低的排放以及更经济的油耗。

即便如今电动车来势汹汹,但因为内燃机工程师们的精确又天马行空般的巧思,高效内燃机依然是这个时代的主角,通用的第八代Ecotec系列引擎便是这时代大潮中的明星产品,不论是1.0T、1.3T还是今天我们着重要讲的2.0T,高效内燃机统治汽车时代,即将开启。

高效内燃机之——35MPa燃油直喷系统

想要做一台有着高作功效率的内燃机,在理论上其实很简单——提高压缩比。

再夸张一点的比喻,即便XT6搭载的是1.0T的引擎,如果有着超高的压缩比,带动这个庞然大物依旧是毫无压力。但问题就在于,提高压缩比理论简单,实际操作上有着巨大的难度。以汽油机为例,由于汽油的燃烧速度比柴油快很多,过高的压缩比会引起发动机爆震,压缩比的提升实际上困难重重。

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一直在这个领域深究多年的马自达,攻克了无数难题,终于在今年开始量产HCCI发动机,复杂的技术实现高压缩比,最终提高热效率。那么通用在第八代Ecotec引擎提高热效率方面,又有着什么样的思路呢?

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“缸内直喷”这个名词在近几年已经被广泛宣传,缸内直喷也是为了取代进气道喷射来提升压缩比的一种技术,它伴随着电控技术的完善而诞生,如今已经被广泛运用到内燃机中去 了。它的理论很简单,缸内直喷就是直接把汽油喷到气缸里,气缸温度因汽油雾化而降低,从而降低了汽油的爆震倾向,由此提高压缩比,进而提高热效率。

当然,因为气缸内的压力本身已经很大,喷油系统便需要高于气缸内压才能将汽油喷射到缸内,一般达到10MPa,缸内直喷就可以实现。但是如果仅仅满足于10Mpa的喷油压力,那么燃烧效率的提升依然是有限的,当喷油压力可以趋近于无限高时,汽油的雾化理论上可以达到无限小,那么燃烧的充分性则更高,甚至还能减少颗粒物的排放。

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通用将35MPa的喷油系统作为了第八代Ecotec发动机(1.0T、1.3T、2.0T)的标配,要知道法拉利812Superfast才将喷油压力提高到35Mpa的水准。这是由博世提供的直喷系统,超强的燃油雾化性能,汽油雾化颗粒甚至达到8μm,让燃烧更加充分,排放也更低,相较国五排放标准,35MPa让这台引擎在气体排放上降低了50%,颗粒物排放降低了30%,这也是全新一代Ecotec发动机全系达到国六B排放的关键技术之一。

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充分的燃烧,使得搭载在XT6上的2.0T引擎可爆发出241马力的最大功率,以及350牛·米的最大扭矩,其不仅在参数上有着领先大部同级的优势,在实际体验上,“小马拉大车”?不存在的。全油门径直起步,XT6俨然一副俄航起飞的架势,官方的百公里加速甚至只需要8.8秒(前驱版本为8.65秒),这可是2吨的6座大怪兽啊!

高效内燃机之——双涡道电动泄压涡轮增压系统

近几年来,面对这越发严苛的排放和环保法规的限制,小排量增压引擎大行其道。小排量增压引擎的趋势不必多说,发动机的小排量+涡轮化之后,行驶中的节气门开度变大,降低了进气损失和泵气损耗。而通用为了进一步提升效率,第八代Ecotec的2.0T引擎,将涡轮增压器的废气放气阀和进气旁通阀全面电气化,并且采用经过特殊设计的双涡道涡轮增压器壳体。

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首先从双涡道的增压器壳体讲起,它具有两个废气入口和两个废气喷嘴,1、4气缸的废气为一组,2、3气缸的废气为另一组,废气在尾部汇入一起用以驱动涡轮增压器。这种设计允许利用发动机的排气脉冲更快速地提升涡轮增压器的转速,特别是在发动机低转速工况下,双涡道设计显著增强了发动机的扭矩输出和响应速度。

同时以1、4气缸为一组,2、3气缸为另一组还考虑到了这台Ecotec 2.0T引擎的闭缸技术,不仅如此,在需要强大动力的时候,更大的排气量与双涡管的增压脉冲能让涡轮的响应速度进一步提升。

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电控泄压阀的与传统的机械式排气泄压阀相比,电子控制系统可以更为精确地控制发动机的增压压力,从而降低涡轮迟滞影响,实现更平稳、更稳定的性能。这便是这台引擎的最大扭矩在1500rpm便可以悉数爆发的秘诀之一了,并且从1500rpm一直持续到4000rpm,350牛·米随踩随到。

在驾驶XT6这样一台硕大的SUV之时,很多时候都不需要变速箱的辅助,单凭借发动机优秀的低扭,车子便能被轻松带动。机电一体化的道路,通用依然走的十分坚决,而其效果,显然也十分优异。

高效内燃机之——Tripower三段式的可变气门管理技术

讲到发动机闭缸技术,通用汽车早在1981的凯迪拉克V8-6-4的发动机上便应用了发动机闭缸技术,而如今,在第八代Ecotec 2.0T引擎之上,这项技术已经发展成为了Tripower三段式的可变气门管理技术,而这套技术,由三段式滑动凸轮轴、执行器,集成气门升程位置传感器、燃油喷射系统和电子控制单元组成。

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通用这台全新的2.0T发动机实现变缸的方式和奥迪的AVS技术类似,都是通过切换使用不同大小的凸轮,从而改变气门的升程实现变缸,但它不仅可以调节气门开度的大小,还能完全不打开中间两个缸的气门,这就是其三段式结构的巧妙之处。

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三段式凸轮轴分为两部分,分别为进气和排气。进气的凸轮轴又分为三段,前后段分别控制1、4缸的气门,中段控制2、3缸的气门。

其中前后两段的凸轮轴各自有两套不同角度和升程的凸轮,中段则拥有三组不同角度和升程的凸轮,在2、3缸位置除了高、低升程凸轮外,还有一个无升程的凸轮,当切换到这个无升程的凸轮时,气门就不会被顶开,即实现了进气门的关闭。由于排气侧不需要控制排气门开启的大小,只需要在2、3缸进气门关闭时配合关闭这两个缸的排气门即可,所以在排气侧的凸轮轴上,只有2、3缸位置有两个不同升程的凸轮。

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在这样的结构基础上,通用为其采用智能多级控制,可根据实际驾驶情况选取最佳气门升程,适时切换“四缸高性能模式”、“四缸经济模式”和“两缸超经济模式”三种工作模式。切换到四缸经济模式时,这台发动机的燃油经济性可以提升5%,而切换到两缸超经济模式时,燃油经济性可以提升15%。

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“四缸高性能模式”的时机不必多说,在将XT6的驾驶模式选择为运动模式之时,发动机会随时保持较高的转速以及灵敏的油门响应,随踩随有的动力便是此刻的主题,不过实际上,只要油门开度较小时,转速2500rpm以下发动机就会进入四缸经济模式运行。

在驾驶模式切回“舒适模式”,日常状态下发动机便会处于“四缸经济模式”,动力的输出保持着相对“够用”的水准,但只要在此刻深踩油门,需求扭矩时,Tripower会迅速选择大升程,实现高进气效率,提供高扭矩,快速响应。

而“两缸超经济模式”其实并非只有在高速巡航的时候才会出现,车辆在城市内中低速工况下驾驶员收起油门时的低负载状态,比如下坡或是长距离滑行,此刻的Ecotec 2.0T引擎实际只有2个缸在运作。

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在长达150km的高速体验中,凯迪拉克XT6会进入长时间的巡航状态,“两缸超经济模式”也在这个时段感受尤为明显,在车厢坐4个人的,长时间110km/h巡航,XT6的高速油耗竟然可以低至7L/100km,换做20年前,这简直不敢相信,这是普桑的油耗,但它却有着坦克般的身材!

高效内燃机之——ATM和主动电控碳罐泵

汽车发动机只有在适当的温度状态下,才能保持优良运行状况,燃烧更充分,效率也更高。而热管理系统的重要作用是使发动机尽快升温,减少其在低温状态下的运行时间,并使其保持恒温。

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在第八代Ecotec引擎上,这套系统被命名为ATM,在发动机2、3缸闭缸的时候,2、3号气缸不工作也就不会产生热量,而外侧的1、4号气缸继续工作产生高温,这就容易引起发动机缸体的热量不均匀。通用的方案便是通过ECU直接对电动水泵的转速以及智能热管理模块的球阀角度进行控制,可以智能、精确地控制冷却系统六个环路的流量。通过分段控制的方式,提高冷却系统的工作效率。

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还有智能主动电控碳罐泵的加入,又进一步地提升燃效和降低排放。其内部转速可达43000转/分的主动式电控碳罐也是全球范围内的首创,它会为燃油蒸发排放系统额外建立7kPa的压差,促使燃油蒸汽更快进入进气系统参与燃烧,最大限度地降低了燃油蒸汽直接排放入大气的可能,这一机构将传统碳罐被动吸附的工作方式变为主动脱附,使蒸发排放减少多达67%。

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其实想要用一台达到过6B排放标准的2.0T的引擎,去轻松拉动一台重达2吨的6座中大型SUV,并且能达到百公里10升内的油耗水准也不难——只要采用第八代的Ecotec 2.0T引擎不就行了?毕竟,通用从来不缺黑科技,自然,也不会缺这个时代最亮眼的高效内燃机。

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