無愧黑標(biāo)，第三代藍(lán)芯2.0T發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)解析

第三代藍(lán)芯2.0T高性能黑標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)，作為國(guó)產(chǎn)純油發(fā)動(dòng)機(jī)的代表，整機(jī)給出了192kW，261Ps，405Nm的高功率動(dòng)力參數(shù)，并依舊保持最高39.3%的熱效率。整機(jī)可以實(shí)現(xiàn)6.5s的百公里加速，6.2L的綜合百公里油耗（NEDC）。以2.0L發(fā)動(dòng)機(jī)排量計(jì)算，這樣的數(shù)字滿足了接近100kw升功率的同時(shí)兼顧了低油耗的表現(xiàn)，對(duì)于一臺(tái)完全自主開發(fā)的發(fā)動(dòng)機(jī)可謂非?？鋸埩?。特別是對(duì)于2.0L這個(gè)黃金排量，這個(gè)數(shù)據(jù)也足夠真正以實(shí)力的地位站上全球發(fā)動(dòng)機(jī)性能主賽道，無愧黑標(biāo)之名。

高性能參數(shù)的背后的科技與狠活：“靈活多變”是核心要義

11項(xiàng)核心技術(shù)的組合從動(dòng)力性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性以及靜謐性（NVH）四個(gè)方面實(shí)現(xiàn)了高性能與低油耗的雙向突破。整體來看，這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)主要以“可變”的思路，解放大負(fù)荷的性能限制，以VVT,VVL配合可變截面渦輪增壓形成分別匹配高低負(fù)荷的多套動(dòng)力配置，是同時(shí)滿足低功率油耗與高功率動(dòng)力雙向需求的核心。集成式排氣歧管，350bar高壓直噴系統(tǒng)則更多地利用高效燃油霧化、快速蒸發(fā)的核心燃燒概念去滿足嚴(yán)苛的排放法規(guī)，實(shí)現(xiàn)清潔燃燒。

此外，“可變”的思路更多地也體現(xiàn)在了圍繞燃燒系統(tǒng)的附件配置上，可變排量機(jī)油泵，電子水泵滿足了不同負(fù)荷轉(zhuǎn)速的需求，同時(shí)也提升了整機(jī)的瞬態(tài)響應(yīng)。在這個(gè)整體的基礎(chǔ)上，Zero-tech高強(qiáng)度套筒鏈，蘭徹斯特式平衡軸組，以及全鋁機(jī)身，為發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的靜謐順滑與堅(jiān)實(shí)可靠提供了保障。

VGT可變截面渦輪技術(shù)

這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)是國(guó)內(nèi)2.0T發(fā)動(dòng)機(jī)首次匹配VGT技術(shù)，可以發(fā)現(xiàn)，整機(jī)的響應(yīng)與峰值扭矩得以極大拓展。一般來說，普通發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪增壓技術(shù)之所以風(fēng)靡賽場(chǎng)，是由于由廢氣帶動(dòng)的渦輪可以在一定轉(zhuǎn)速下達(dá)到驚人的增壓進(jìn)氣量，從而大幅度提升單位體積的爆發(fā)動(dòng)力，也就是升功率。然而，單一的渦輪截面會(huì)受廢氣量的制約，在小負(fù)荷廢氣量不夠時(shí)，很容易產(chǎn)生渦輪“遲滯”現(xiàn)象，也就是說廢氣壓力不足以帶動(dòng)渦輪產(chǎn)生適應(yīng)扭矩，從而驅(qū)動(dòng)壓氣機(jī)進(jìn)行進(jìn)氣增壓，這就是導(dǎo)致最大扭矩會(huì)隨轉(zhuǎn)速“姍姍來遲”，動(dòng)力響應(yīng)很慢?？勺兘孛鏈u輪技術(shù)，則是利用渦輪截面可變的特征，適應(yīng)不同的工況，即便在低轉(zhuǎn)速也可以通過噴嘴環(huán)控制氣流流經(jīng)截面建立起充沛的進(jìn)氣氣壓，大幅降低動(dòng)力遲滯現(xiàn)象。這套VGT的應(yīng)用使得發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速提升到峰值扭矩的時(shí)間提升30%，大幅增強(qiáng)了發(fā)動(dòng)機(jī)的瞬態(tài)加速性能。

DVVT&DVVL 可變氣門正時(shí)/升程技術(shù)

DVVL即智能可變氣門升程技術(shù)，目的是為了在全工況范圍內(nèi)均可以保證精準(zhǔn)的動(dòng)力輸出。氣門的升程可以直接決定進(jìn)氣量，而進(jìn)氣量則直接影響了發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性，特別是大負(fù)荷充量系數(shù)以及結(jié)構(gòu)性氣流建立的問題。另一方面，汽油發(fā)動(dòng)機(jī)由于節(jié)氣門的存在，在小負(fù)荷由于進(jìn)氣真空，存在的泵氣損失直接降低了整機(jī)的熱效率。然而，氣門升程可變則可以很好地同時(shí)解決整兩個(gè)問題，分別為低負(fù)荷與大負(fù)荷匹配兩個(gè)氣門升程。這套升程控制方式通過對(duì)凸輪軸設(shè)計(jì)匹配滑移式兩級(jí)可變升程裝置，利用電磁閥的控制，控制結(jié)構(gòu)在導(dǎo)軌上兩種氣門升程軌道中進(jìn)行切換。在低速小負(fù)荷，低升程控制可以一定程度上代替節(jié)氣門進(jìn)行進(jìn)氣流量控制，放大進(jìn)氣壓力，使得節(jié)流損失與泵氣損失降到最低，減少油耗。在高升程狀態(tài)，可以大幅增加進(jìn)氣量，提升發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性。結(jié)合精準(zhǔn)的標(biāo)定控制策略，使得燃油經(jīng)濟(jì)性提升5%，動(dòng)力提升3%。動(dòng)力模式下高升程的設(shè)計(jì)可以有效提升發(fā)動(dòng)機(jī)的瞬態(tài)響應(yīng)，2000rpm響應(yīng)時(shí)間提升28%。

此外，進(jìn)氣裝置也匹配了進(jìn)排氣DVVT可變氣門正時(shí)技術(shù)，在全工況精準(zhǔn)控制動(dòng)力輸出。中置式相位調(diào)節(jié)器縮短傳統(tǒng)OCV閥至VVT之間的油路，VVT響應(yīng)速度提升30%，機(jī)油消耗量更少。雙VVT大調(diào)節(jié)范圍在全MAP工況上匹配不同的氣門正時(shí)，可以有效提升精準(zhǔn)的動(dòng)力輸出，提高發(fā)動(dòng)機(jī)低速扭矩，降低油耗和噪聲水平，優(yōu)化排放改善怠速穩(wěn)定性。

電子水泵&可變排量機(jī)油泵

傳統(tǒng)的機(jī)械式水泵必須依賴發(fā)動(dòng)機(jī)自身轉(zhuǎn)速連接皮帶為水泵提供動(dòng)力，而電子水泵則更加靈活，可以實(shí)現(xiàn)全方面的功能性碾壓。首先，脫離了皮帶的機(jī)械制約，傳遞帶來的噪聲和震動(dòng)也就隨之得到最大程度的抑制，得到了更好的靜謐性。此外，電子水泵可以由發(fā)動(dòng)機(jī)ECU直接控制，根據(jù)冷卻需求靈活控制冷卻流量。這種控制的收益是雙方面的，一方面由水泵的高效提供了更好的冷卻以及熱機(jī)效果，可以指定更加多變的熱管理策略，另一方面，發(fā)動(dòng)機(jī)本身的燃燒系統(tǒng)可以由于更加寬廣靈活的溫控邊界產(chǎn)生更多的設(shè)計(jì)自由度。例如，這臺(tái)水泵可以在冷啟動(dòng)條件下以最小流量甚至零流量保證發(fā)動(dòng)機(jī)熱量不流失，從而快速暖機(jī)，而在大負(fù)荷時(shí)加大馬力快速冷卻，抑制爆震。在動(dòng)態(tài)的工況切換過程中，水泵也可以按照需求提供最快的響應(yīng)切換甚至是“停機(jī)繼續(xù)冷卻”的功能。由此可見，這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)不僅僅利用了電子水泵去雙向滿足多變的冷卻/暖機(jī)需求，更重要的更加智能的熱管理策略 “主動(dòng)”配合燃燒系統(tǒng)全面提升了發(fā)動(dòng)機(jī)的性能與經(jīng)濟(jì)性參數(shù)。

同樣，變排量機(jī)油泵提供靈活的潤(rùn)滑策略，ECU可以根據(jù)不同需求提供不同的機(jī)油排量，從而減少功率損耗。在這個(gè)基礎(chǔ)上，這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)具有“二階變排”的技術(shù)概念，簡(jiǎn)單來講，是將變排量的維度拓寬到壓力范圍，在中高速下的主油道壓力保持在一個(gè)相對(duì)恒定值，從而進(jìn)一步降低不同轉(zhuǎn)速范圍下的機(jī)油損耗。

除了多變的技術(shù)設(shè)定，核心燃燒系統(tǒng)搭載了350bar高壓直噴系統(tǒng)，燃油液滴可以降低到6μm量級(jí)，利用壓力的機(jī)械破碎有效提升霧化水平。更為特別的是，這套核心燃燒霧化系統(tǒng)對(duì)燃油噴孔也進(jìn)行了特殊優(yōu)化。高壓噴射往往在低負(fù)荷區(qū)域會(huì)形成更長(zhǎng)的噴射貫穿距，直觀來說就是會(huì)造成燃油的“濕壁”現(xiàn)象，反而惡化燃燒，甚至造成機(jī)油稀釋以及爆震等問題。這套系統(tǒng)采用了CVO小流量精準(zhǔn)控制技術(shù)，從而利用多次噴射等技術(shù)，減少高壓噴射帶來的問題，精確控油穩(wěn)定小負(fù)荷燃燒，降低機(jī)油稀釋和早燃爆震等現(xiàn)象。這一改動(dòng)也會(huì)帶來連鎖的鏈?zhǔn)絻?yōu)化效果，例如點(diǎn)火角等控制參數(shù)可以通過爆震傾向的降低前移，從而加快燃燒速度提高熱效率等等。另外激光打孔噴油器配合了全新設(shè)計(jì)的階梯型噴孔設(shè)計(jì)，有效降低了噴油器結(jié)焦問題，改善PN排放和油耗，同時(shí)也會(huì)穩(wěn)定燃燒，優(yōu)化NVH等參數(shù)，帶來諸多益處。

熱管理：集成排氣歧管與進(jìn)氣冷卻優(yōu)化    

為了應(yīng)對(duì)冷氛圍低速小負(fù)荷，特別是冷啟動(dòng)等暖機(jī)困難的問題，發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋應(yīng)用了集成排氣歧管技術(shù)，縮短排氣歧管系統(tǒng)長(zhǎng)度，實(shí)現(xiàn)內(nèi)部EGR，利用尾氣熱量加熱冷卻水，配合電子水泵縮短了暖機(jī)時(shí)間。同時(shí)，余熱能量可以有效被利用轉(zhuǎn)化，促進(jìn)燃油蒸發(fā)，加速后處理系統(tǒng)催化器啟動(dòng)，從缸內(nèi)生成與尾氣后處理兩個(gè)方面降低排放，特別是如顆粒物、未燃碳?xì)溲趸锏取８哓?fù)荷時(shí)，集成排氣也可以通過冷卻液降低廢氣溫度，降低增壓器熱負(fù)荷，給予最大功率區(qū)間接近當(dāng)量空燃比的控制潛力，提升渦輪增壓能力，從而增加整機(jī)動(dòng)力性。此外，這種設(shè)計(jì)還可以減少發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)零件數(shù)量，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)緊湊的輕量化設(shè)計(jì)。

作為性能主機(jī)，MG進(jìn)行了全面的前艙環(huán)境溫度分布研究，優(yōu)化進(jìn)氣管路布置，通過標(biāo)定軟件的控制策略調(diào)整，匹配高溫特定VVT等參數(shù)，使得高溫進(jìn)氣工況甚至是高原的稀薄進(jìn)氣工況，也可以穩(wěn)定發(fā)動(dòng)機(jī)的整機(jī)動(dòng)力。全局MAP上可以根據(jù)整機(jī)熱管理系統(tǒng)調(diào)整冷卻溫度，城市擁堵工況在高溫下的進(jìn)氣溫度可以下降12%，從而提升高溫整車動(dòng)力性。

NVH與輕量化設(shè)計(jì)方案

這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)首先從整體架構(gòu)上利用拓?fù)鋬?yōu)化，提高了整機(jī)結(jié)構(gòu)件的模態(tài)，降低輻射噪聲，同時(shí)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的燃燒參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，降低缸壓爆發(fā)上升的升高率，此外進(jìn)行了發(fā)聲件機(jī)械噪聲的進(jìn)一步優(yōu)化處理，從三個(gè)維度上保證NVH的全面優(yōu)化。

雖然4缸機(jī)先天抵消了發(fā)動(dòng)機(jī)自身的一階往復(fù)慣性力，但不均勻點(diǎn)火仍存在振動(dòng)的二階分量，要想得到更強(qiáng)的抑制，需要使用一些額外的配件進(jìn)行抵消，從而實(shí)現(xiàn)更好的NVH效果。這款發(fā)動(dòng)機(jī)采用了蘭徹斯特式平衡軸，一體化的平衡軸組件不同于長(zhǎng)軸布置于曲軸的兩側(cè)，而是通過一個(gè)組件的方式通過齒輪布置在曲軸的下方。這種平衡軸幾乎實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)有平衡軸所有的優(yōu)點(diǎn)，特別是在實(shí)現(xiàn)靜謐降噪防震的同時(shí)大幅縮小了體積。此外，搭配消隙齒輪以及高精度靜音軸承，減少了70%以上的二階振動(dòng)激勵(lì)，大幅提升整車的駕駛平順性與靜謐感。

Zero-tech高強(qiáng)度套筒鏈技術(shù)具有輕量化、高強(qiáng)度的特性，結(jié)合與之完美配合的導(dǎo)軌型線，優(yōu)異的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與獨(dú)特的環(huán)形棘齒主動(dòng)減震技術(shù)，可以有效靜音并降低摩擦。

整機(jī)采用了航空級(jí)全鋁發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體，其中機(jī)體為高壓鑄鋁合金，缸蓋為重力鑄造鋁合金，整機(jī)重量相比上一代降低15%。設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)同時(shí)利用了仿真技術(shù)精確計(jì)算薄弱點(diǎn)，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)，有效消除機(jī)體疲勞、缸體變形等問題，使得整機(jī)的可靠性更強(qiáng)。

TCR ASIA 冠軍動(dòng)力

這臺(tái)黑標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)同樣搭載在了上汽MG的賽車車型MG5 XPOWER TCR 上，特別改裝了動(dòng)力取向渦輪與加強(qiáng)了冷卻系統(tǒng)，使得渦輪系統(tǒng)進(jìn)一步加強(qiáng)，動(dòng)力更加充沛。經(jīng)過特殊調(diào)校改裝后，整機(jī)功率可達(dá)385Ps，助力MG XPOWER車隊(duì)2022年首戰(zhàn)即斬獲TCR ASIA和CTCC超級(jí)杯三個(gè)冠軍，成為毫無疑問的冠軍動(dòng)力。同樣，這也說明，這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力潛力巨大，這就得益于基本燃燒系統(tǒng)的前瞻設(shè)計(jì)與可變系統(tǒng)的得力加持。

MG POWER 重新定義發(fā)動(dòng)機(jī)終極高度

總的來看，在純電化大行其道的今天，上汽利用這臺(tái)黑標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)給出了自己對(duì)于未來發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展的理解。整車的動(dòng)力性尤為突出，升功率以及瞬態(tài)響應(yīng)性達(dá)到了國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)水平的新高度，而油耗、排放方面也不輸混動(dòng)機(jī)型。整機(jī)的設(shè)計(jì)融合了當(dāng)前主流發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)，特別突出“靈活可變”的設(shè)計(jì)思路，整機(jī)進(jìn)行了特別的整合與調(diào)校，這也是保留性能的同時(shí)滿足法規(guī)要求的核心。另外，MG POWER 在國(guó)際賽事上取得的不俗成績(jī)說明，發(fā)動(dòng)機(jī)的高度不僅僅停留在城市中，而更應(yīng)該覆蓋廣闊的用車場(chǎng)景。一直以來，國(guó)內(nèi)的汽車開發(fā)被城市、油耗、排放過多的限制在了對(duì)環(huán)保與法規(guī)的水平上，而真正屬于汽車本身的領(lǐng)域被過分忽視了?？赏嫘愿鼜?qiáng)的性能車型應(yīng)當(dāng)更多出現(xiàn)在中國(guó)車主的視野中，MG這臺(tái)黑標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)值得更多關(guān)注。