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一款发动机,如何让“油老虎”变成“节油小能手”? | 科普乐星球

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对大多数需要兼顾日常驾驶,还要满足一定越野性能的SUV来说,油耗是其难以逾越的短板,一方面,越野车对发动机低扭爆发力、可靠性和发动机动力曲线的要求,使大排量自然吸气发动机一直牢牢占据着越野车的发动机舱;二来,当年那些老炮玩越野的时候,似乎汽油还没有那么贵。

但是,随着整个汽车行业受制于法律法规的限制,都开始提高车辆的燃油经济性,曾经不那么考虑油耗问题的越野车也需要仔细坐下来想一下,如何能适应这个“节能减排”的行业大趋势,毕竟为消费者节省使用成本可以增强自己的竞争力,但符合法律法规的要求获得市场准入证,才是保证可持续性发展的先决条件。

在这个背景下,在常规车型上已经成为主流的2.0L排量涡轮增压发动机,在越野车也有了一展拳脚的机会,就在新大指挥官和全新一代牧马人身上,Jeep便使用了一款“技术先进不打折”的2.0T GME-T4发动机,这就让曾经被称作“油老虎”的越野车,也可以转化角色,成为一个“节油小能手”

这款Jeep旗下的2.0T GME-T4发动机,集诸多先进技术于一体,动力输出195kW虽然不是业内最高,但400Nm的强大扭矩,却在整个市场中难寻竞争对手。藉此,先期搭载这款发动机的全新大指挥官,不但保留了硬派越野车的性能,而且在应付城市路况的超车或起步时,也丝毫不会手软,与此同时,日常的经济油耗也可以像常规的SUV一样,最低低至8L/百公里的水平。

在这款发动机上,你可以看到汽缸盖集成式排气歧管、充钠排气气门活塞销进行DLC涂层处理、变排量机油泵和增压器电控放气阀等业内主流技术,但在这些技术之外,下面五个对细节“不妥协”的先进技术,最终使其能在Jeep的动力发展史中占据一个极其重要的位置。

带DLC涂层的活塞

1、缸内中置燃油直喷技术

眼下,很多车辆都使用了缸内燃油直喷发动机,但是这些直喷发动机中,一部分采用的却是侧置喷嘴的设计布局,与其相对应的,则是中置喷嘴的设计。把高压油轨布置在靠近进气歧管的一侧位置,让喷嘴从侧面把燃油喷进气缸,可以大幅度降低发动机缸盖的设计难度,但是却对燃油雾化带来了不好的影响,甚至由于雾化的燃油可能直接喷上气缸内壁,造成“湿壁效应”。

所以在GME-T4发动机上,成本屈服于设计,高压喷嘴采用了中置设计,垂直于活塞冠的方向,以保证缸内最佳燃烧工况;这样一来,不但燃油经济性可以得到提升,最重要的是还能减少缸壁上机油被稀释的几率,保证机油的润滑效率。

2、低摩擦凸轮轴轴承

对绝大多数DOHC发动机来说,两根凸轮轴和发动机缸体接触的部分,只要做到高精度镜面研磨后就基本满足要求了,但是GME-T4这款发动机却在配气正时的受力一侧,给凸轮轴和缸体之间装了一个韩国产的高精度轴承。

这就意味着,绝大多数发动机凸轮轴和缸体之间的滑动摩擦,在GME-T4发动机上变成了滚动摩擦,此时两根凸轮轴的滚动阻力大大减小了,大幅度降低了系统内阻,从而使发动机的燃油经济性能提升到一个更高的水准,尤其是当车辆行驶一段里程之后,对维系发动机的高效性会起到很重要的作用。

3、集成式水冷中冷器

涡轮增压发动机,都需要中冷器给增压后的发动机进气进行降温(降低气体温度,提高气体密度,增加进气量),但对常规增压发动机来说,配置中冷器的代价就是需要设计一条长长的管路,把热空气导向置于“撞风区”的中冷器,然后再引回发动机,这无疑让空气在进入发动机之前先跑了个马拉松,损失了不小的能量。

但GME-T4发动机使用的设计,却把中冷器和车辆的散热系统结合在了一起,成为了一个置于发动机侧面的集成式水冷中冷器,该设计可以让增压后的发动机进气在绕着发动机外围拐个弯之后,就能找到“洗冷水澡”的地方,从而大大缩短了发动机进气要“走”的路程,大大提高了系统效率。

集成式水冷中冷器直接置于发动机侧面(图中左侧),可以大大缩短发动机进气需要途径的距离

在一些对整车燃油经济性特别关注,使用小排量增压发动机的家用轿车上,集成式水冷中冷器也能见到,这虽然提升了整车制造成本,但应用该技术却能一举多得,一方面让动力系统更加紧凑,二来提升发动机的综合性能。

4、100%双涡管增压器

说起双涡管增压器,很多人都不会陌生,因为在宝马、Mini、通用大众现代的很多高性能增压发动机上,双涡管增压器都是主流技术;但在市面上常见的双涡管增压器中,并不是每一个都能像GME-T4发动机增压器一样,称之为“纯粹的双涡管增压器”。

能区分“双涡管增压器”高效与否的细节差异,就在于两个废气涡管是否从涡轮废弃入口开始,一直到吹向涡轮叶片的最后位置都能保持相互之间的独立设计,理论上,这两个废气涡管相互独立的长度越长,涡轮效率越高,抑制排气回压对发动机进气效率的效果越明显,相应的,制造成本也会提升。

5、带独立冷却系统的EGR技术

发动机负载不大的时候,适当在发动机进气中掺入一些发动机废气,可以充分稀释氧气含量,降低氮氧化物的生成并起到节油的效果;但是,就像增压之后的热空气需要降温才能引入发动机工作一样,理论上重新进入发动机进气系统的EGR废气,也需要降温才能起到更好的效果,否则高温高压废气重新进入发动机气缸,不但不能达到设计功能,反倒会适得其反。

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