文 / 吴毓
听了Ecotec全新1.5T发动机的介绍,感觉像是一头撞进了四十大盗的山洞。
Ecotec发动机家族问市于2000年,以单缸4气门、全铝缸体和缸盖,全面取代通用汽车的122发动机。2013年,通用汽车开始生产第三代Ecotec发动机,中国市场有凯迪拉克ATS尝鲜。
此后,带有主动燃油管理系统和智能起停的Ecotec LSY发动机问世,峰值功率稍做调低,扭矩平台更加宽广,低速响应变得敏捷;除了连续可变正时外,还有两级可变气门升程——气门摇臂在高升程和低升程曲线之间切换,高速巡航状态可以“暂停”半数气缸,兼顾高性能与低油耗。
刚刚问世的全新1.5T发动机,是Ecotec家族的“小兄弟”,继承了第三代发动机的科技基因。虽然不能用“中期改款”去定义,但无论设计目标,还是理论应用,都堪称完美;特别是在工艺选材等“细枝末节”上的仔细推敲、全面仿真,使它获得跨越式的提升。
这台1.5T发动机看似普通,但每个细节都不简单。
发动机的曲轴采用高性能锻钢,粉末冶金材料采用美标,微量元素的添加比例更是通用汽车的独门秘笈;中国市场只有两家钢厂够资格生产,供货协议则是直接签到“高炉”……所有的繁杂曲折换来两个数字:强度提升15%、重量减轻10%。
强度提高的同时,可靠性也有强化。曲轴的轴径,看上去是亮晶晶的圆柱,其实是一个水滴形、微米级的圆弧,以应对高爆压状态下,边缘位置出现变载而导致的轴径偏磨。这一“变态”的设计颇具实效,经过24万公里耐久性试验,轴瓦上几微米厚的二维码仍然清晰可见。
ATM热管理系统是这款Ecotec 1.5T发动机“核心中的核心”。常规的发动机散热,通常会采用过饱和的保护策略,大约三成的热量被冷却系统白白消耗。热管理系统以实现“按需散热”为目标,其本质就是在提高发动机的热效率。
全新1.5T发动机的热管理系统采用7路冷却液温度传感器,全面监测每个零件的实时温度;双电机、双球阀的设定,既能实现快速暖机,提高燃油经济性,也能合理利用发动机热量,提高乘员舒适性。
上汽通用汽车泛亚汽车技术中心Ecotec发动机总工程师徐蔡舟说,智能热管理就是要将传统的压力保护设计,变成精准的流量控制——根据缸体、缸盖、变速箱以及乘客舱的实时需求,进行精细、可靠的热量分配,既不欠供也不过奉。
这款发动机还首次应用14.9级缸盖螺栓,配合精密砂型铸造缸体,实现发动机本体的刚度最高,燃烧震动和噪音最小。
螺栓常用“X.Y”表示强度登记:X × 100表示抗拉强度,X × 100 × Y / 10表示屈服强度。紧固发动机缸体,常用螺栓的强度等级为12.9级,强度8.8级以上就可归为高强度螺栓。
计算可知,12.9级螺栓的抗拉和屈服强度分别为1200MPa和1080MPa,而14.9级螺栓的抗拉和屈服强度分别为1400MPa和1260MPa,已经接近18Ni马氏体时效钢(超高强度钢)的强度水平。有业内人士透露,在直径、螺距、长度和公差相同的前提下,12.9级硬度与14.9级硬度螺栓的采购价差可以达到1倍以上。
对于这款1.5T发动机,绝不能以排量论英雄。它的背后,是通用汽车与上汽通用汽车发展战略的全面转向。
如果说,通用汽车此前的竞争对手锁定丰田汽车、大众汽车以及福特汽车,那么从这款1.5T发动机开始,通用汽车的竞争品牌已经转向了特斯拉。
《节能与新能源汽车技术路线图2.0》已经明示,至2035年,新能源汽车市场占比超过50%。虽然传统燃油车与新能源的切换不会一蹴而就,虽然中国市场的消费需求多样、各地发展态势有别,但传统燃油车(节能汽车)与纯电动车同场竞争、争夺用户,已是不争的事实。
这款Ecotec 1.5T发动机的开发目标有三个:性能、智能与安静。可以说,每一项都是因纯电动汽车的消费需求而生。
纯电动车提速快,5秒就能从静止提速100公里/小时。
这款1.5T发动机就在性能上努力提升:独创的小流量燃油控制修正系统,精确控制每一滴燃油;全球首发的Dual Fast相位调节器,显著提升扭矩响应速度;水冷中冷器,修正增压迟滞17%;高响应低背压排气,降低排气背压22% ……
纯电动车算力强,手机遥控、在线升级都是常规本领。
这款1.5T发动机还在智能上寻求突破:先进的VIP智能电子架构,将发动机、变速箱的软件整体纳入到VIP架构的开发体系中,成为架构的一部分——通讯不再以报文方式,底层软件同样支持OTA升级,为今天的硬件提供未来的潜力。
纯电动车行驶静,工程师甚至需要额外为它增加行驶“噪音”。
这款1.5T发动机也在安静上做足文章:优化结构,采用低压精密铸造、14.9级高强度螺栓,将发动机本体刚度做到最高;控制缸压爬升率,提供柔和的燃烧 ……既控制产生噪音的源头,也切断噪音传递的路径,让动力高效又安静。
听过6位工程师对1.5T发动机的介绍,我内心的惊诧,恍如见到野生象群横渡黄浦江。
首先,无论是上汽通用汽车,还是泛亚汽车技术中心,很少将研发团队推到台前。
第四位出场的工程师开篇明义:“泛亚汽车技术中心,是我们汽车界的黄埔军校。”学校嘛,当然不可能让每一位学生都留校。成立于1997年的泛亚汽车,大门外常年有拉着窗帘的GL8驻守,稍有经验阅历的工程师,都是被挖角的对象,新势力们更是不吝“高官厚禄”。
此次介绍Ecotec 1.5T发动机,不但有6位主力工程师轮番出场,首发出场的更是Ecotec发动机的总工程师、风度翩翩的徐蔡舟。他边踱步边讲述,每一个细节都讲到、每一个提升都阐述,讲足26分钟。
显然,上汽通用汽车对于这款发动机无比重视,将其视为未来五年甚至十年发展的关键落子。
无论是与新势力争夺用户,还是与传统车企正面对决,更高性能、更强智能、更加安静的1.5T发动机都有足够的自信。它具有强大扩展能力,能根据不同的任务升级不同的版本——能匹配不同的变速箱(比如CVT),能支持48V轻混,甚至可以化身PHEV插混系统。
其次,继承通用汽车的传统,上汽通用汽车向来做得很多而说得很少。即使揭晓答案,也经常留有余地。而此次出场的六位工程师不仅话语轻松,而且知无不言。
他们彼此以花名相称,宝藏女孩、提琴王子、资深中的资深 ……他们介绍1.5T发动机也是锋芒毕露,直接使用升功率、升扭矩的概念,以强调性能的强悍;对消费者关心的热点话题,也是有一说一言无不尽 ……在以前的workshop中,这样的“坦诚”绝无仅有。
介绍这款全新1.5T发动机,6位工程师像是在谈自己的孩子,从基础理论到现实应用,从工艺细节到优化路径,从现有优势到未来潜力 ……只要你想听,他们可以一直谈下去。
但在这些之外,我所听到、所看到、所感受到的,则是无比的自信与反击的畅快。
在电影《阿凡达》,一位海军陆战队员的灵魂,永久地进入10英尺高、蓝色皮肤的纳威化身之中;在印度教,阿凡达是受人尊敬的人,也象征着神的化身降落人间。在泛亚汽车和通用沃伦中心,阿凡达Avatar是这款Ecotec 1.5T发动机的研发代号。
对于泛亚汽车技术中心的一众工程师,这款1.5T发动机就是落入凡间的“神迹”。
它是Ecotec 2.0T的“化身”,同样的技术体系,以技术雕琢细节,带来更优的性能与更强的性能;它是电气化驱动系统、智能化电子架构的“化身”,同样的技术积淀,指向不同的竞争对手,勾勒了通用汽车、上汽通用汽车的转型路径。
每一个小成就、每一次小进步,都是多个团队、数代研发、不断积累的结果。它看似简单,却注定不凡。