宋楠：突破格局 通用集团重塑小排量发动机

　　沃德十佳发动机一直被视为世界发动机技术发展方向的重要风向标，但由于WardsAuto属于美国全杂志，因此Muscle Car偏爱的大马力发动机是沃德榜单上的常客。不过，如今随着发动机向小型化、增压化、电气化发展趋势，如今这些V6、V8大排量发动机已经逐渐走出历史舞台。在2017获奖名单中，混动动力系统以及小排量增压发动机已经成为主流，此外新款发动机在适配性方面也有了更为宽泛的应用需求。

　　小排量涡轮增压发动机是目前平衡油耗与性能的最佳解决方案之一，因此德系的宝马、大众，日系的日产、丰田，均推出了排量在1.0至1.5L的增压发动机。通过涡轮加持后的小排量发动机，可以充分发挥发动机性能，而油耗、体积、重量却能保持足够的优势，因此小排量发动机已经成为不少车企热衷的研发方向之一。此外，由于三缸发动机气缸数量减少，摩擦损耗减弱拥有更低的油耗表现，也已经开始重新回归市场。

　　德系、日系、美系的技术竞争转战小排量发动机

　　现阶段，小排量发动机技术主要集中在德系与日系品牌手中，主要以宝马、大众、日产以及丰田的小排量发动机为主。针对小排量发动机不足或技术路线，每家也有不同的解决方案。例如，宝马采用内置平衡轴，解决抖动问题。大众1.2T则采用正时皮带+双回路冷却系统，保障发动机工作最佳状态。至于日系日产与丰田推出的1.2T发动机，日产通过与雷诺技术合并，丰田则着重追求热交换能力。

　　德系BBA车厂已经从单纯的提升V8和V6大排量发动机扭矩，转向降低排量靠技术提升效能的策略。始终对节油有着自己独特认识的日系丰田、本田和马自达，始终青睐于小排量发动机技术路线。

　　而美系的通用确提出了“机械化（硬件）至电气化（软件）”转变与融合的路线。这套跨越不同车型平台、兼容不同型号（排量）发动机的策略，依托于通用汽车过去30余年，在传统机械制造，新能源适配性的电气化经验积累。

　　不可否认的是，大众EA211系列发动机（1.2T和1.4T）作为德系小排量发动机问鼎之作。引入了全铝发动机轻量化概念同时，将气缸钝化技术（类似于低负载工况可关闭部分气缸降低负载和节能）和正时链条改为皮带等技术转变。这一系列的技术改进，确实降低了燃油消耗，确带来了使用陈本提升的副作用。

　　日系品牌的话事人，丰田推出的9NF-FTS系列1.2T发动机，意图替代1.6排量1ZR-FE系列发动机。虽然降低了牌量，确配置了增压器，整车驱动效能并未有所改变，而油耗有所降低。

　　丰田的小排量发动机技术策略很简单，通过角度更大的VVT-iW双正式可变技术，提升发动机热效率（接近38%，一般日系自然进气发动机热效率为20-27%）促进燃烧充分。尽管这一策略简单直接，节能效果明显，确并未在节能减排同时提升动力平顺性和爆发力。

　　很明显，德系小排量发动机倾向于功率型，日系小排量发动机倾向于节能型。与德系、日系先后推出小排量发动机“错峰出行”美系通用，确在排量、功率和节油方面找到了突破点。

　　作通用集团如今也向着小型化、增压化、集成化大幅迈进，即将打破德系、日系为首的固有领先集团优势。近年来通用集团旗下产品在节油与新能源方面进步十分明显，已经相继推出了Ecotec顶置直喷发动机，包含1.4T、1.5T、1.5L发动机多款发动机，与之匹配的全新9速HYDRA-MATIC?智能变速箱，在动力响应以及节能方面已经得到市场认可，并通过全新一代智能电驱动变速器加持之下推出了包括插电式混动、全混动、增程型混动不同类型新能源车型。

全新一代Ecotec双喷射涡轮增压发动机1.0T

　　在此基础之上，通用集团持续发力将小排量发动机布局进一步完善，即将推出1.0T与1.3T两款小排量涡轮增压发动机。其中，1.0T涡轮增压发动机最大功率92kW，最大扭矩165-170Nm，数据优于1.5L自然吸气发动机20%-33%，百公里加速1.0T比1.5L自然吸气发动机提升1s。油耗比上一代发动机改善10%，综合百公里油耗改善0.5L(MT)/0.8L(DCT)。至于1.3T涡轮增压发动机最大功率120kW，最大扭矩230Nm，数据优于上一代1.4T发动机15%-23%，百公里加速做到10s以内。全铝紧凑轻量化设计，相较于1.4T发动机整体减重20公斤，油耗比上一代1.4T下降5%。

　　从通用集团最新研发的两款发动机不难看出，新款发动机在账面数据方面已经十分出色，并且发动机在体积重量方面有着明显优势。这就意味着新款发动机在传统燃油、新能源混动领域均能有所应用，适配性较为出色。另外，两款发动机在低扭动力输出方面有着不小的性能优势。

　　这两款发动机主要优势集中在智能电控、集成小型化、静音、耐久以及精度制造等方面。例如这两款发动机发动机控制模块采用尖端32bit 处理器，能智能分析和诊断发动机运行状况。

　　在降低油耗方面新款发动机应用单缸双喷燃烧系统，新款发动机在同一气缸内部配有两个喷油器，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。

　　新款1.0T与1.3T发动机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。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，排放控制等试验。找到最佳的缸径冲程比，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。

　　为改善小排量发动机性能与动力响应方面，新款发动机采用电动放气阀涡轮增压+低惯量涡轮增压技术。首先电动放气阀涡轮增压，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，可以更加精确和快速地建立增压环境，并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，降低涡轮迟滞现象。

　　此外，为改善小排量发动机扭矩不足的先天略势，新款发动机应用了中置式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。更加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，控制发动机在高低转速均能地保证最佳进排气效果，从而保证发动机在全功率状态下处于最佳的动力水准。

　　新款发动机在高度集成方面也有着不小的优势，整体结构布局更加紧凑，同时有效降低重量提高不同区域工作联动性。例如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。有效缩短冷起时间，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。使得整车发动机进气、加热、冷却系统工作更加高效，配合超低摩擦设计、涂层，新款发动机的耐久性也更为出色。为保证发动机质量，在生产环节尽可能采用自动化生产，尽可能降低人为失误带来的影响。

　　最后，两款新发动机均采用智能起停管理系统，通过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，检测车辆运行状态。启动电机方面采用大功率起动机，降低启停时发动机抖动噪音以及反应时间。此外，启动电机寿命可达35万次足以满足车辆生命周期，测试省油达3-5%。

　　笔者有话说：

　　小排量发动机在平衡油耗与性能方面有着明显的先天优势，而这一优势对各家车企平衡降低整体油耗有着不小的帮助，当然应用小排量发动机车型售价也会更加亲民，整体优势可谓十分明显。

　　并非“白丁”的通用，早在数年前就将1.0T发动机通过欧宝在德国市场以及欧洲市场有所突破。

　　客观的说，德系、日系、美系都是世界级汽车大厂，都有着自己深厚的技术储备和策略支持。在美国、欧洲和日本以及亚洲市场，德系小排量发动机已经给市场留下“先入为主”的概念。日系小排量发动机十数年坚持节能的策略。美系通用加入小排量发动机竞争，就是要打破以往的“平衡”，突破德系、日系技术的市场垄断态势。

　　现在，通用德系与日系在此领域分庭抗礼，已经推出了多款发动机应用在新车之上，并且因价格、节能等优势颇受市场欢迎。不过这一平分天下的固有格局即将被打破，随着通用集团在清洁能源方面的持续乏力，如今已经在混动领域占据绝对的技术优势，近期推出的1.0T与1.3T无论是账面数据，还是整体制造工艺技术均有着不错的建树。