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汽車發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)大全,干貨看這篇!發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)對(duì)比——通用VS奔馳

雖然這幾年汽車電氣化是行業(yè)大趨勢(shì),但不可否認(rèn)以內(nèi)燃機(jī)為主要驅(qū)動(dòng)方式的汽車,在未來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間依然是主流,各大主流車企也都在探索內(nèi)燃機(jī)的電氣化方向,其中有代表性的就是奔馳M254 1.5T發(fā)動(dòng)機(jī),從取消機(jī)械水泵、油泵、空調(diào)泵到集成更強(qiáng)大的48V ISG電機(jī),這是一款電氣化程度非常高的機(jī)型,被廣泛用于奔馳旗下新車上,包括奔馳C級(jí)、E級(jí)(海外),不排除以后還會(huì)用在奔馳GLC上,性能更是直追老款的M276 V6發(fā)動(dòng)機(jī),可謂30萬(wàn)以下車型上非??勾蛴纸?jīng)濟(jì)的一款機(jī)型。


而上汽通用也推出了一臺(tái)第八代Ecotec 1.5T發(fā)動(dòng)機(jī),內(nèi)部代號(hào)“阿凡達(dá)”,第一批用在了別克威朗Pro和昂科威S身上,升功率超過(guò)100kW,堪稱上汽通用“機(jī)皇”。那么和奔馳M254 1.5T(以下只討論高功率版)相比能不能打?到底誰(shuí)更強(qiáng)?



1.工作特性對(duì)比


從參數(shù)對(duì)比來(lái)看,通用1.5T阿凡達(dá)發(fā)動(dòng)機(jī)在最大功率上占優(yōu)勢(shì),升功率超過(guò)100kW不負(fù)“機(jī)皇”之名。奔馳M254 1.5T得益于P2布局的ISG電機(jī),最大扭矩更有優(yōu)勢(shì),300N·m也基本是現(xiàn)在1.5T發(fā)動(dòng)機(jī)的極限。


而最大功率代表著極速,最大扭矩代表著加速能力。所以理論上同樣工況下,上汽通用阿凡達(dá)發(fā)動(dòng)機(jī)能擁有更好的后段加速和極速表現(xiàn),奔馳M254 1.5T發(fā)動(dòng)機(jī)加速更快。


但實(shí)際上懂行的小伙伴也知道,評(píng)價(jià)一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)優(yōu)秀與否不能只看功率和扭矩,還要看扭矩平臺(tái),也就是常說(shuō)的要低扭強(qiáng),爆發(fā)力持久,這也是最考驗(yàn)一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的關(guān)鍵指標(biāo)之一。


而根據(jù)奔馳M254 1.5T發(fā)動(dòng)機(jī)的最大扭矩轉(zhuǎn)速范圍1800-4000rpm,我們推算了一下它的大致外特性曲線,和阿凡達(dá)1.5T放在一起對(duì)比可以明顯看出,阿凡達(dá)低扭爆發(fā)更早,1750rpm即可發(fā)揮峰值扭矩,且扭矩平臺(tái)更寬泛,持續(xù)到4500rpm之后仍然以全扭矩輸出直到5000rpm后才緩慢下降。


而奔馳M254 1.5T的爆發(fā)轉(zhuǎn)速是1800rpm,且高轉(zhuǎn)速區(qū)間的扭矩平臺(tái)比阿凡達(dá)發(fā)動(dòng)機(jī)窄了1/4左右,這種實(shí)際表現(xiàn)就是前段踩油門(mén)反應(yīng)慢,中段之間突然提速快,后段又快速泄了氣。


總結(jié):通用阿凡達(dá)1.5T發(fā)動(dòng)機(jī)低扭更好,爆發(fā)更持久,表現(xiàn)在體驗(yàn)上就是低速起步更靈敏,中高速加速動(dòng)力不衰減。


2.主流技術(shù)對(duì)比


對(duì)比兩款發(fā)動(dòng)機(jī)的核心技術(shù),主要可以從進(jìn)氣、冷卻、正時(shí)、燃燒、電氣化、制造工藝和OTA七個(gè)方面來(lái)比較差異。



進(jìn)氣方面,通用采用電控泄壓閥渦輪增壓器+獨(dú)立式水冷中冷方案,通用采用從燃燒到氣流組織以及排氣阻力優(yōu)化,集成排氣歧管配合高性能電控增壓器,兼顧低速扭矩和寬扭矩平臺(tái)性能,并表現(xiàn)出超高功率輸出特性。


奔馳M254 1.5T采用雙渦流增壓器,發(fā)動(dòng)機(jī)1、3缸和2、4缸的排氣各自匯聚成一道,并在渦輪增壓器前段歧管融合,排氣管分組的主要目的是減少排氣干擾,改進(jìn)低速扭矩和峰值扭矩,但是由于復(fù)雜的排氣線路和排氣管壁厚,會(huì)影響發(fā)動(dòng)機(jī)峰值功率和扭矩平臺(tái)的持續(xù)性。


總結(jié):技術(shù)差異其實(shí)也是因?yàn)楫a(chǎn)品的側(cè)重點(diǎn)不同,奔馳M254 1.5T采用雙渦流渦輪是因?yàn)闅W系更注重城市低速扭矩調(diào)校,而阿凡達(dá)采用電控渦輪兼顧低扭和寬泛的扭矩平臺(tái)是因?yàn)槊老蹈鼘W⒐否{駛品質(zhì),要求起步靈活,中高速加速給力。



冷卻方面都通用和奔馳都采用電子水泵,但通用獨(dú)有的ATM主動(dòng)熱管理系統(tǒng)由電子水泵+智能熱管理模塊共同組成,國(guó)內(nèi)目前也僅有上汽通用一家采用這種做法。


智能熱管理模塊擁有復(fù)雜的7通道設(shè)計(jì),通過(guò)小循環(huán)模式精準(zhǔn)冷卻可以讓發(fā)動(dòng)機(jī)更快地暖機(jī),冬天能更早地提供空調(diào)暖風(fēng),還能為渦輪等零部件散熱,延長(zhǎng)它們的使用壽命,降低故障率,提高發(fā)動(dòng)機(jī)整體穩(wěn)定性。


總結(jié):阿凡達(dá)采用全球最先進(jìn)的7通道智能熱管理模塊,理論上發(fā)動(dòng)機(jī)整體穩(wěn)定性相對(duì)會(huì)更好。



配氣方面,阿凡達(dá)1.5T采用通用獨(dú)有的Dual Fast相位調(diào)節(jié)技術(shù),這也是全球首發(fā)量產(chǎn)應(yīng)用,Dual Fast技術(shù)最大的特色是速度快,且可實(shí)現(xiàn)持續(xù)連續(xù)可變的氣門(mén)調(diào)節(jié)效果,即無(wú)級(jí)調(diào)節(jié),有更廣泛的工作區(qū)域,目前在所有正時(shí)技術(shù)中可以說(shuō)是最先進(jìn)的。


奔馳M254 1.5T采用奔馳獨(dú)有的Camtronic技術(shù),通過(guò)大小兩個(gè)凸輪切換也可以實(shí)現(xiàn)進(jìn)氣側(cè)的兩級(jí)氣門(mén)升程調(diào)節(jié)的可變氣門(mén)正時(shí),相比傳統(tǒng)氣門(mén)可變技術(shù)如本田VTEC、寶馬Valvetronic等在結(jié)構(gòu)體積、緊湊度、成本方面都有優(yōu)勢(shì),但只支持兩個(gè)不同的氣門(mén)升程,不能無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)。


總結(jié):Dual Fast相位無(wú)極調(diào)節(jié)比奔馳Camtronic的兩檔調(diào)節(jié)優(yōu)勢(shì)更明顯,把節(jié)約能耗做到了極致。


燃燒技術(shù)方面,兩者均采用35Mpa高壓噴射方案,在35Mpa高壓噴射技術(shù)運(yùn)用方面,上汽通用是中國(guó)市場(chǎng)應(yīng)用和深度開(kāi)發(fā)最領(lǐng)先的企業(yè),35Mpa也是目前量產(chǎn)車上最先進(jìn)的技術(shù)。


不同點(diǎn)在于阿凡達(dá)1.5T采用側(cè)置噴射,而奔馳M254 1.5T采用中央頂置(中置)直噴。但中置噴射以前主要用于20或25Mpa噴射系統(tǒng)中,作用是為了彌補(bǔ)噴射壓力不足可能導(dǎo)致的燃燒不充分,中置噴油器理論上可以帶來(lái)更好的霧化效果,減少汽油直接噴射到氣缸壁面的可能性,同時(shí)具備拓展稀薄燃燒的能力。


但有了35Mpa高壓噴射,中置噴油器布局就不是那么必要了。而側(cè)置油軌相比中央頂置布局難度降低,噴油溫度更低,散熱性更好,同時(shí)也降低了發(fā)動(dòng)機(jī)重心。

*奔馳M254中置直噴


總結(jié):兩者都采用了先進(jìn)的燃燒技術(shù),相同燃燒效果下,阿凡達(dá)采用側(cè)置油軌布局更有優(yōu)勢(shì),且加92號(hào)油就行,更具有普適性和經(jīng)濟(jì)性。



電氣化技術(shù)方面,兩款發(fā)動(dòng)機(jī)都采用電控燃油噴射系統(tǒng)、電子節(jié)氣門(mén)、電子水泵、電控正時(shí)系統(tǒng)、電控點(diǎn)火線圈、電控主動(dòng)碳管泵、全可變機(jī)油泵,還有48V混動(dòng)系統(tǒng),電氣化程度都很高。


而主要區(qū)別就在48V混動(dòng)系統(tǒng)布局上,阿凡達(dá)1.5T采用P0布局BSG電機(jī),類似奔馳M264的BSG電機(jī)布局方案,所謂BSG電機(jī)就是將傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)電機(jī)和起動(dòng)機(jī)進(jìn)行了一體化設(shè)計(jì),發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)之間依靠皮帶傳動(dòng)。得益于BSG電機(jī)相對(duì)較大的功率扭矩輸出,發(fā)動(dòng)機(jī)啟停相比傳統(tǒng)啟停來(lái)說(shuō)要更加平順。


而奔馳M254 1.5T采用P2布局ISG電機(jī),ISG(Intergrated StarterGenerator集成式啟動(dòng)/發(fā)電一體機(jī))是奔馳此前6缸發(fā)動(dòng)機(jī)上才有的技術(shù),它取消了傳統(tǒng)的皮帶式起動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī),而是將電機(jī)安裝在了發(fā)動(dòng)機(jī)與變速箱之間,這樣一來(lái),電機(jī)不僅能夠當(dāng)做起動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī),還能用于制動(dòng)能量的回收,以及在低速狀態(tài)下,電機(jī)能夠驅(qū)動(dòng)車輛行駛,可提供15kW/200N·m的動(dòng)力。


總結(jié):阿凡達(dá)的BSG電機(jī)優(yōu)勢(shì)在于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單穩(wěn)定度高,且成本低。而奔馳M254 1.5T的ISG電機(jī),優(yōu)點(diǎn)是集成度高電機(jī)發(fā)揮作用更大,例如低速下直接驅(qū)動(dòng)車輛行駛,但目前從市場(chǎng)反饋來(lái)看,穩(wěn)定性尚有提升空間。



在制造工藝上,奔馳缸體依然采用高壓鋁合金鑄造,但阿凡達(dá)1.5T發(fā)動(dòng)機(jī)缸體采用航天級(jí)別低壓精密砂型鑄造工藝,目前也僅有通用和寶馬在用。


缸壁處理方面都采用了先進(jìn)技術(shù)。通用采用低密度針刺缸套,相比傳統(tǒng)壓入式缸套,此方案缸套與缸體生產(chǎn)中一體成型(相當(dāng)于無(wú)缸套),結(jié)合率和熱傳導(dǎo)率提升15%以上,可以讓發(fā)動(dòng)機(jī)更快進(jìn)入高效工作區(qū)。


奔馳同樣采用無(wú)缸套設(shè)計(jì),通過(guò)NANOSLIDE缸壁鍍膜技術(shù)在缸壁噴涂基于鐵-碳合金的納米晶體涂層,替代獨(dú)立缸套的同時(shí)還可以將活塞環(huán)與氣缸壁之間的摩擦力損失比使用傳統(tǒng)灰鑄鐵缸套降低50%,同時(shí)也具備非常高的耐磨性,另外還可以降低發(fā)動(dòng)機(jī)重量為輕量化做貢獻(xiàn)。



總結(jié):兩者都采用近乎無(wú)缸套設(shè)計(jì)減輕發(fā)動(dòng)機(jī)重量,但在缸體制造工藝上還是阿凡達(dá)1.5T更先進(jìn),缸體一致性和強(qiáng)度上更有優(yōu)勢(shì)。



阿凡達(dá)1.5T是基于通用全新一代VIP智能電子架構(gòu)設(shè)計(jì)的,發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)可以與傳動(dòng)控制系統(tǒng)、底盤(pán)控制系統(tǒng)、車身控制系統(tǒng)等高效互聯(lián)互通,而且首次實(shí)現(xiàn)了與云端互聯(lián),采用可聯(lián)網(wǎng)ECU模塊,在達(dá)到航空級(jí)網(wǎng)絡(luò)安全互聯(lián)的前提下,還可以O(shè)TA實(shí)現(xiàn)包括發(fā)動(dòng)機(jī)底層控制系統(tǒng)在內(nèi)的升級(jí)迭代功能。



奔馳M254 1.5T雖然結(jié)構(gòu)上電氣化程度很高,但本質(zhì)上是基于M264架構(gòu)的進(jìn)化,也就說(shuō)只能實(shí)現(xiàn)表層零部件的電氣化改造,而涉及底層的控制軟件并不支持聯(lián)網(wǎng)OTA,也就是說(shuō)只能通過(guò)OBD接口線下升級(jí)。



總結(jié):如果把智能化發(fā)動(dòng)機(jī)看作是內(nèi)燃機(jī)的下一個(gè)時(shí)代,那么阿凡達(dá)1.5T已經(jīng)做到了,其擁有無(wú)限進(jìn)化可能,用戶能在后期使用過(guò)程中持續(xù)方便地通過(guò)OTA升級(jí)獲得更好的性能體驗(yàn),而奔馳M254 1.5T還是上一代內(nèi)燃機(jī),升級(jí)潛力有限。


編輯總結(jié):通用第八代Ecotec 1.5T(阿凡達(dá))發(fā)動(dòng)機(jī)和奔馳M254 1.5T發(fā)動(dòng)機(jī),整體來(lái)看都用到了一系列技術(shù),在1.5T發(fā)動(dòng)機(jī)中堪稱“機(jī)皇”。參數(shù)上兩者分別占據(jù)著功率和扭矩之最,但從技術(shù)和先進(jìn)性上看還是通用阿凡達(dá)1.5T占優(yōu)勢(shì),它擁有更極致的內(nèi)燃機(jī)技術(shù)和更先進(jìn)的電子架構(gòu),可實(shí)現(xiàn)OTA升級(jí),是一臺(tái)真正電氣化的智能發(fā)動(dòng)機(jī)。奔馳M254 1.5T主要優(yōu)勢(shì)是外部功能零部件的電氣化改造程度更高,特別是48V混動(dòng)系統(tǒng),在節(jié)能和扭矩輸出方面相對(duì)會(huì)更有優(yōu)勢(shì)。

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