去年年底圣誕節前,豐田帶來了熱效率達到41%的2ZR-FXE發動機,一舉刷新了由它自己保持的熱效率最高量產發動機的記錄。當國際車企輪番刷新記錄的同時,中國品牌也在進行著追趕。最近,奇瑞宣布要在瑞虎7上搭載一款代號為SQRE4T15B的4缸汽油發動機,其熱效率超過37%,成為了中國品牌發動機中熱效率的冠軍。那么,奇瑞是怎么做到的呢?
■ 熱效率高了有什么好?
我們都知道,發動機工作原理可以概括為通過燃燒化學燃料,產生高溫高壓來推動活塞向下運動,從而帶動曲軸旋轉做功。不過在這個做功的過程中,熱能的損失是無法避免的,它也是效率降低的因素之一。目前大多數的發動機上,只有一半都不到的燃料能被真正地轉化為機械能被加以利用,這個轉化的比值也就是我們常說的熱效率。其實對于我們普通消費者而言,可以理解為同等排量下這個比值越高發動機越有勁,同時油耗、排放更低。以目前世界范圍內量產最高熱效率的豐田A25A-FKS為例,從數據上看,盡管扭矩數值上豐田這臺發動機略低于馬自達SKYACTIV創馳藍天系列發動機,不過功率上領先則極為明顯。此外,僅從數值上對比,豐田這臺2.5L 四缸發動機已經比多年前寶馬、奔馳類似排量發動機更加優秀。
2.5L自然吸氣發動機參數對比品牌豐田Dynamic ForceEngine馬自達SKYACTIV日產QR25DE排量250252229搭載車型美版全新凱美瑞及歐版相應車型阿特茲、CX-5等樓蘭、天籟、西瑪等
知道了熱效率提升帶來的好處后,讓我們看看奇瑞是怎樣做到37.1%的熱效率吧。首先,這臺代號為E4T15B的發動機是基于目前已經搭載在瑞虎7上市的,代號E4T15的1.5T發動機加以改進而來。工程師優化的方法簡單說可以總結為三方面,即改善燃燒系統、冷卻系統、降低摩擦三類。
■ 優化燃燒系統
汽油發動機的熱效率和空氣、汽油混合效果不無關系,因此改善燃燒系統實際上包括了對進氣系統、汽油噴射兩方面加以優化。對于進氣控制方面,奇瑞與供應商霍尼韋爾一起優化了渦輪增壓器內部結構。
由于采用了低慣量渦輪增壓器,因此E4T15B發動機的峰值扭矩相比E4T15發動機有所前移,扭矩輸出平臺從此前的2000rpm-4000rpm,變為1750rpm-4000rpm。
經過優化的渦輪增壓器不僅摩擦阻力降低,減少了能量損耗,重新設計的葉片還使得渦輪增壓器效率得以提升。因此,它能夠幫助發動機吸進更多新鮮空氣,也就是提高每個工作循環的進氣量。此外通過控制正時系統,這臺發動機還能在低轉速區間通過“掃氣”降低燃燒室溫度、抑制爆震等情況。
在燃油噴射方面,E4T15B發動機噴油嘴增加了一倍油孔,汽油霧化效果更優秀。值得一提的是目前這兩款發動機仍采用歧管噴射,未來奇瑞第三代發動機使用缸內直噴技術后,油氣混合效果將更加優秀,熱效率也還有繼續提升的空間。
■ 改善冷卻系統
對發動機而言,能否保證合理的進氣溫度是影響燃效的重要原因,對渦輪增壓器發動機而言,進氣冷卻系統更是重中之重。工程師在這臺發動機上,將此前的風冷式中冷器替換為水冷式中冷器,并采用了集成在進氣歧管上的設計。
水冷式中冷器的交換介質是液體,相比風冷式中冷器里的空氣比熱容更高,因此換熱性能更優秀。反映到實際中,便是對溫度控制效果更好。另一方面,E4T15B發動機還采用了電子水泵,這樣其對于冷卻液流量控制更加精確,使得進氣溫度更穩定,也有利于提高熱效率。
略感遺憾的是,此次活動中奇瑞除了展示渦輪增壓器軸承降低摩擦方面的優化外,對這臺發動機其他降低摩擦技術并未給出更多詳細信息,相關資料將在1個月后舉行的上海車展上加以公開。
全文總結:
隨著中國品牌與國際知名供應商合作的不斷加深,發動機這個曾經的短板正在逐漸被補齊。在產品穩定性逐步趕上國際主流水平的同時,現在開始了全新技術方面的追趕。奇瑞正是通過與博世、法雷奧、霍尼韋爾的合作研發,使用降低摩擦、優化燃燒、冷卻系統的方法,將發動機熱效率提升至37.1%。目前這臺發動機公布的資料仍舊十分有限,官方表示將在4月份召開的上海車展上帶來更多詳細信息,我們也將對其繼續保持關注。
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