狗哥原创 瑞虎8这台1.6TGDI发动机为何这么省油

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所属分类:润滑油知识

前面一篇文章,我用具体的实例和数据跟大家报告了全新一代瑞虎8的1.6TGDI版本的实际油耗,总结完了之后,我自己都有点震惊,省油是省油,这一点我早就知道,但是省油到这个程度,我却没有想到。
本来吧,我的推测是,既然1.5T版本和1.6TGDI版本的瑞虎8就是同一台车,风阻系数车身尺寸都是一样的,重量也差不多,1.6的动力又强不少,1.6的油耗应该高一点,二者就算是油耗一样,也算很不错的了。
没想到的是1.6TGDI的虎八比1.5T的更省,具体体现在,6个以下的变态油耗比例比1.5T的要大,另外就是10个以上的比例明显比1.5T要少,当然了,前文我也说过,我是随机统计的,我就跟大家说了一声,1.6T版本的虎八兄弟们来晒晒油耗了啊,大家哗啦哗啦发了这么一堆,我数了数,66个,有啥吃啥吧,我就发出来了,仅此而已,我看有认为我似乎筛选过似的,其实并没有。另外我也说过,我认为肯定有一些高于10个的,甚至高于12个的也有,但是我确实这次统计没有统计到这种,各位在看文章的时候麻烦看全一些。
油耗简单的总结说完了,切入正题,今天从技术层面分析一下,那就是全新一代瑞虎8上这台1.6TGDI发动机为什么能做到如此省油的。
其实如果稍微对汽车发动机有些了解的话就知道,发动机如何省油其实是一场开卷考试,或者说是阳谋。
也就是说,这里面并没有什么捷径可走,一台发动机如何才能省油,从理论上说的那些因素和方法,大家都知道,但是如果要逐项的做到,而且做到极致,这可就不是一件简单的事情了,不但需要理论和技术的积累,还需要长时间的摸索和测试,更需要大量人员和资金的投入。
汽油内燃发动机的原理就是燃烧汽油产生动力,动力又有排气和摩擦等阻力消耗和损失,要提升动力和降低油耗,就得开源节流,所谓开源,就是通过各种手段措施,让燃烧效率更高,所谓节流,就是将能量损失降到最低,诸如排气压力损耗和摩擦损耗等等。
先说第一个因素,节流,减少摩擦
发动机由众多的部件组成,这些部件又要不停的高速的运动和转动,虽然有润滑油的润滑作用,但是从物理的原理上说,摩擦还是不可能避免,我们能做的只能是尽量降低摩擦。
如何降低摩擦?这其中,又包括很多手段。
比如提高机械加工的精密度,让部件表面更加的平滑,从而降低摩擦,又比如通过进行特殊的表面处理工艺,让部件的表面进一步降低摩擦系数,这背后都有着大量的工作,也需要长时间的测试和研发以及大量的金钱投入。
再比如,发动机需要活塞环来封闭活塞和缸壁的间隙,如果可以降低活塞环对缸壁的压力,就可以直接降低摩擦。但是这里面又涉及到另外一个问题,需要技术和设计的均衡,如果你的活塞环压力过小,又容易气缸封闭不好,造成烧机油,所以这事情说着简单,要做到找到这里的最佳均衡点,是一项很难的工作。这背后又涉及到大量的工作,长时间的测试和研发以及大量的金钱投入。
具体数据上,单单是摩擦损耗这一块,1.6TGDI发动机就比奇瑞自己的第二代发动机摩擦损耗降低了20%.
假如你的这台发动机是逆向仿制,那情况就会完全的不同,逆向仿制大概的原理就是把想仿制的发动机拆开,一个一个零件的测量和仿制,你能得到的数据都是最简单最基本的逆向数据,无非就是形状,厚度,尺寸这些表面的东西,至于说一些原型机的深度的东西,比如表面摩擦系数,表面工艺处理,材料的改良和处理,一些解构的数据,为什么要做成这种形状,为什么要做成这种结构,统统的不知道,各个部件和系统之间的关系如何协调和统一,那更是谈不上,仿制成功后出现的一些大问题或者小问题,为什么会出现,该如何解决,统统都不知道。
如果仿制的发动机想改进解决问题,往往又会因为不知其所以然,造成按下去葫芦起了瓢,顾此失彼。这一点也是我认为奇瑞为什么要坚决的放弃前期的一些看似性能还不错的逆向仿制平台和仿制发动机,坚决走正向研发道路的重要原因。比如瑞虎3的平台一直修修补补,不做大的改款和改进,就是因为逆向平台,有些数据不掌握,有些问题解决不了,所以不如索性放弃。这同时也是大部分的国产车发动机出现一些稀奇古怪的问题但是却一直没有得到改进的主要原因,比如产机油了,就依靠刷程序降低动力等权宜之计来解决,逆向来的发动机就是如此。不是这些厂家不想解决,而是他们解决不了。其实不光是这些厂家,奇瑞自己也是如此,奇瑞为何要放弃一些以前看起来还不错的老平台?逆向的平台很多问题无法解决是最重要的原因。
在这里面,我个人的理解,就看出了奇瑞长期坚持正向研发的优势了,由于从头开始设计研发,所有的方案都是自己出自己调整,所以知其然也知其所以然,每一个细节为什么要这么做,为什么要这么调,都能做到心中有数,虽然相比很多厂家的逆向仿制速度要慢的多,但是却更有利于掌握第一手的原始数据,去寻找到那个最佳的平衡点。
最后说到奇瑞的发动机研发团队在这方面得到的成果,我得到的是一个简单的数据。
第二个要素就是提高燃烧效率。
这个也很好理解,同样的汽油,你的燃烧效率越高,浪费的汽油也就越少,也就越省油。
这里面最重要的事情就是油气混合物的均匀度以及温度的控制。
要提高燃烧效率,第一个手段是让油气混合均匀
先说混合均匀的事情,说着简单,其实很难。这其中首先是进气的设计,具体来说就是进气道的设计,瑞虎8上这台1.6TGDI发动机采用的是一种叫做滚流设计,就是说,要让吸入的空气在进气道里面就活跃起来,滚动起来,形成滚流,这样在进入气缸后,直喷发动机的喷油嘴喷出的汽油油雾和空气就能形成最充分最均匀的混合,这台发动机的进气道不是普通发动机的那种规则的粗细均匀的设计,而是做成了不规则的类似鱼肚的形状,让通过的空气在挤压下形成有控制的乱流,当然这个乱流其实是很讲究的受到高度控制的,但是具体原理太复杂,咱作为消费者也没必要研究那么深。
要提高燃烧效率,第二个手段就是要最优化喷油嘴的设计,喷油嘴的设计决定了汽油雾化的效果和射流的方向以及形状,喷出来的油雾越均匀,就越容易和进来的空气形成混合物,从而做到完全燃烧,降低油耗。
但是这里面有一个很麻烦的事情,因为发动机的气缸是完全封闭的,这也很简单,气缸如果不封闭怎么可能工作的了啊。这里面就需要提到一个很牛叉的东西,我一度在第一次听说这个玩意的时候感觉这应该是个段子。
那就是为了充分了解和调整气缸内的喷油和燃烧的状态,进行最优化的调节,奇瑞这个理工男在2012年的时候投资了四千多万人民币建立了一个光学实验室,这个实验室里最牛叉的是一个钻石制成的单缸发动机,这台发动机是跟真正的发动机一样,各种辅助系统全部一样,但是是透明的,外面可以清晰的看到缸体内的进气喷油混合和燃烧排气等等的全过程,然后再用高速摄像机进行拍照,发动机曲轴每转动一度就拍一张照片,记录所有的细节,一个冲程下来就拍720张照片,把汽油的雾化状态,喷油方向形状等等都记录的清清楚楚。
研发团队再根据这些资料反复的调整和优化,最终达到最佳效果。
据我所知,最初这个系统只有奇瑞有,近年来,国内有些厂家得知之后,知道这个效果很好,也开始纷纷效仿建立类似的系统。不过估计真正安装到位也是得过段时间之后的事情了。
其实这样的措施还有一个更牛的效果,就是避免机油增多。
有的车友可能知道,有的车友可能不知道,其实最近很多车型,尤其是直喷机为主,发生发动机机油增多,这其中包括两田这种一线品牌的主力发动机机型。
其实所谓的机油增多,就是粘在缸体内壁的汽油由于没有有效的雾化和充分燃烧,变成油滴一点一点的被活塞环刮进了油底壳,就是汽油进入机油造成机油量增加,机油变质,从而降低了润滑效果,既降低了发动机动力,又会因润滑失效损伤发动机寿命。
这种问题,其实本身是可以避免的,我认为这种问题的出现本质上是有两个方面原因。
第一是设计过于激进,片面的强调高功率和强动力,喷油量偏大而又没有有效的雾化,从而产生了汽油残留,其实说白了就是步子太大扯到了X。
第二就是在设计方面过于敷衍,为了抢进度,没有充分的测试和论证,导致汽油雾化不到位形成的汽油残留。
而凭借刚才前文提到的光学发动机实验室,奇瑞的工程师可以清楚的了解汽油雾化的每一个环节和细节,从而彻底避免了这种机油增多的风险。
另外,这其中奇瑞的发动机研发测试很严谨,周期很长也是另外一个因素,据我所知,奇瑞的发动机型号,基本都要做到机台运行时间两万五千小时左右,这么长的运行时间,其成本其实是个天文数字,光发动机研发的汽油也得烧掉几百万。
在省油这方面,又体现了发动机正向研发的重要性,由于整个发动机的概念设计和技术性能论证以及细节设计和实验测试都是自己的团队掌控,所以从设计环节就会充分考虑节油的目标,然后通过全程自己可控的实验不断的验证一些细节问题并进行调整和修正,假如没有自己的研发体系或者是研发实力较弱,虽然你对发动机节油的那些因素和指标也都知道,但是开发发动机的时候要么是完全逆向仿制不知其所以然,仿制出来的发动机问题一堆油耗也不好,但是你却无从下手改进,国内部分厂家的发动机油耗长期偏高却不见改进,这就是其中重要的原因,要么你就是在开发的时候缺乏整体思路,东一下西一下,很多相互关联和矛盾的性能顾此失彼,按下去葫芦起了瓢。
而实际上更残酷的现实是,由于大多数国内客户都是第一次买车,对汽车知识相对缺乏,同时对汽车油耗和其他性能也缺乏概念和对比,对汽车的要求往往就停留在不被撂在路上就行,所以不少车企也乐得其成,根本不在发动机研发和性能上下功夫,花本钱,而是选择了其他更便宜和便捷的手段而且收效颇丰,具体咱就展开说了。
再说回奇瑞这台全新一代瑞虎8上的1.6TGDI发动机,就在很多细节上很讲究,下了很多功夫。这其中如果要全部展开说,那篇幅太大,也没啥意义,我就选其中有代表性的一部分来说。
比如说前面提到过几句的,力图做到充分燃烧,要充分燃烧的前提就是要让汽油和空气充分混合,这台发动机对进气道进行了特殊的形状设计,达成滚流效果,从而让油气混合充分,进而让燃烧更充分。还有就是对喷油嘴设计进行优化,让汽油喷雾更加的均匀,从而让燃烧更充分,同时也避免汽油挂壁。优化的喷油设计也可以让喷油量优化到最佳状态,既可以保证足够的喷油量从而保证动力,又不会因为喷油过多喷到缸壁上导致机油增多。
再有一点也非常重要,就是发动机的热管理设计。
这一点我作为多台奇瑞车的车主和瑞虎8车主感受和对比都很深很强烈。发动机热管理技术对发动机油耗的影响是很大的,具体原因我一说大家就懂。
我们知道,发动机燃烧汽油产生的热能,能转化成活塞动能推动汽车行驶的比例是比较低的,剩下的能量都到哪里去了呢?
废气排出带走一部分,摩擦力损耗一部分,再有就是最重要的一点,就是散热流失了,尤其是在汽车冷车阶段,由于发动机本身是低温的,发动机需要尽快通过燃烧产生的热能让缸体等部件温度提高到最佳温度,这样发动机才能正常工作。所以任何汽车冷车行驶或者我们可以理解为水温没有达到正常数值的时候油耗都比热车大不少,这也就是为什么很多技术老旧车况垃圾的出租车却能保持比较好的油耗表现,主要因素就是一直热车在跑。而我们日常家用车经常冷车跑一会就到达目的地的那种使用状况,油耗就会很高,就是这个原因。
所以进行发动机热管理最重要的一件事情就是在同等条件下尽快让水温达到正常,这一点不同的发动机就有很大的差别了。发动机尽快达到正常工作温度,就会降低热量损失。另外,当发动机达到正常温度之后,热管理系统又要做的事情就是,减少热量损失的前提下保持缸体温度,这又需要其他的技术手段去实现。
我们就拿奇瑞自己的车为例,我07买的老车奇瑞A516,采用的是奇瑞的第一代发动机481,其技术放在今天来看当然是比较老旧了,也谈不上什么科学的热管理设计。
具体表现来说,就是发动机的水温上的很慢,如果是冬天特别冷的天气,车子跑老半天水温才能达到正常,在这之前人都得冻着,因为水温不够就没有热风。
而奇瑞现在的新车型,比如我们的瑞虎8,水温上的特别快,快到什么程度,基本上几十秒钟发动机就暖机完成了,然后有个两三分钟,水温就接近正常值了,这一点相信广大虎八车主都有比较深刻的印象,尤其是一些老司机开过很多老车的,这种对比的体验会更明显和深刻,比如我的老A516要水温达到正常值得十几分钟的时间,这里面的时间差距就是好几倍那么大了。
而在这相差的十几分钟里面,一台车是已经水温正常的在跑,一台车是低温在跑,这里面的油耗差距就很明显了。
为了降低油耗,涡轮增压发动机的涡轮也有很大的讲究。
首先是品牌,在涡轮的选择上,厂家可以选择相对便宜的杂牌涡轮,也可以选择一线大厂的涡轮,可以粗糙的弄上一个涡轮凑合用,也可以精工细作,针对自己的发动机机型特点和设计思路,对涡轮的尺寸和各方面指标进行优化,达到最佳的动力和油耗。
这里面的影响也是很大的,比如说涡轮的大小和重量,你如果选择一个很小的涡轮,虽然顶着个帽子是一台涡轮增压发动机,但是增压效果就相对有限,动力不足。如果你选择了一个很大的涡轮,那么虽然说增压效果不错,但是启动速度又会比较慢,涡轮介入很晚,造成窜车和涡轮启动之前的动力空窗期。
而新虎八上这台1.6TGDI发动机就是采用的霍尼韦尔的涡轮,对于涡轮咱了解的没有那么多,但是有一点我是知道的,民航客机上就使用了一些霍尼韦尔的技术,所以在品牌这块应该算最优选择之一了,再一个就是在涡轮尺寸和重量的选择上也有深入的考量,在实际使用的过程中,我们车主能感受到的就是几点,不管是1.5T电喷还是1.6TGDI的发动机,涡轮介入的时间比较早,而且动力比较足,同时涡轮介入的时候还比较自然,没有窜车的感觉,而更像是一台自然吸气大排量发动机的感觉,发动机的后劲也比较足,感觉发动机在1700转左右达到峰值之后就基本上一直是在峰值动力的,动力源源不断,话说回来,能保持一直动力比较充沛的状态,自然车的负担就比较轻,相对就会省油一些。
当然了,造就一台车更低油耗的因素其实还不止这么多,比如在保障安全前提下的整体轻量化,也包括发动机本身的减重,还有变速箱调校等诸多因素,我们篇幅有限也就不太展开了,讲了这么多,相信大家对这台1.6TGDI发动机为什么省油也会有个基本的概念了,希望能帮到你们,谢谢大家的支持。

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