新能源汽车时代一台发动机的自我修养

撰文/ 涂彦平

【资料图】

编辑/ 张 南

设计/ 师 超

“要实现碳中和，我们的敌人是二氧化碳，而不是内燃机。”丰田汽车会长丰田章男曾这样表达他的态度。随着e-fuels发动机、氢发动机、氨发动机等的新型燃料发动机的出现，越来越多的人开始认同他的观点，意识到我们可能不用淘汰内燃机也能实现碳中和。

上海交通大学汽车工程研究院院长、国际汽车工程师学会会士许敏在第十五届中国汽车蓝皮书论坛上甚至给出这样的判断：“未来纯电动汽车公司也要搞发动机。”

今年6月国内销售的189.4万辆乘用车中，新能源车有66.5万辆，燃油车的占比为65%。而在66.5万辆新能源乘用车中，插混车有21.7万辆，占比为33%，且同比增幅为97.9%，远超纯电动的19.8%。

传统燃油车占新车六成以上的事实以及插混市场的爆火，都让内燃机黄昏说不攻自破。

7月21日，山东烟台，位于长江路和黄河路之间的上汽通用汽车东岳基地迎来一行人。他们是国内很有影响力的专业发动机评选——“中国心”的动力专家团队，算得上是全中国最关心发动机的人了。

在“中国心”年度十佳发动机及混动系统历年榜单中，上汽通用汽车是唯一一家17年连续上榜的优秀企业，东岳基地是其发动机和变速箱的重要生产基地。动力专家来到这里，是为了深入了解上汽通用汽车发动机的核心技术与研发思路，并与泛亚工程师团队一起探讨未来动力发展趋势。

1.5T发动机的精进

虽然新能源汽车渗透率在逐步提升，但在上汽通用汽车看来，消费者对于燃油车先进驱动系统持续创新发展的现实需求同样不容忽视。

作为通用汽车全新一代驱动系统的核心组成，第八代Ecotec发动机是通用汽车前瞻市场未来趋势，整合全球开发资源与前沿智能驱动科技打造的新一代高效智能发动机系列。

上汽通用汽车自2018年起陆续发布第八代Ecotec 2.0T可变缸、1.5T、1.3T、1.0T涡轮增压发动机，以及新一代多级（9速/10速）智能变速箱和全新CVT无级变速箱，对别克、雪佛兰、凯迪拉克三大品牌的驱动系统进行全面升级。

泛亚汽车技术中心全球发动机项目助理总工程师徐芳透露，在第八代Ecotec发动机家族开发中有很多共性化设计，“我们沿袭了‘单缸优化’理念、模块化结构、高度的智能化以及电气化的共性设计，并依托全球高标准的供应链，这样可以确保质量的一致性以及成本的可控。”

以2021年7月发布的1.5T四缸直喷涡轮增压发动机为例，它搭载了35Mpa高压直喷技术、智能热管理系统、电动放气阀涡轮增压器、水冷式中冷、全可变排量机油泵等智驱核心技术。

最大额定功率范围135kW~155kW，比上代提升26%，升功率最高突破100kW；最大扭矩输出范围250Nm~270Nm，比上代提升8%；燃油经济性比上代提升6%，全面满足国六b以及目前全球最严苛的加州蒸发排放法规要求。

上汽通用汽车还通过控制器硬件和软件的全面升级换代开发，为1.5T发动机赋予智能化内核。它首次将神经网络、深度学习等先进前沿的控制技术应用到发动机控制策略中，使发动机的控制系统运行更智能、动力更强劲、使用更安全。

最后，这款发动机通过了严苛的测试。在开发过程中，共有452台原型发动机分别在美国米尔福德、庞蒂亚克、尤马、丹佛和加拿大卡普斯卡辛，以及中国上海、广德、黑河、海南、吐鲁番和格尔木等试验基地，进行了覆盖全地域和高寒、高原、高热、高湿、高腐蚀等极端气候环境的业内最严苛的标定和测试，其中仅耐久性测试就超过2万小时，累计测试里程近500万公里。

这款1.5T发动机不仅延续第八代Ecotec发动机系列“高性能、高效能、高耐久”的优异口碑，还实现“更性能、更智能、更安静”的突出特性，体现出上汽通用汽车开发驱动系统的传承与创新。

坚持长期主义

作为国内首个合资的汽车技术研发中心，1997年成立以来，泛亚一直在和通用汽车联合开发各种发动机机型，为上汽通用直接提供技术支持。2016年，泛亚被定义为通用汽车全球第二大工程技术中心。

基于国家双碳战略大背景，泛亚发动机团队着力于热效率提升、低碳值材料的应用及零部件设计等核心工作。

最近几年来，泛亚研发的发动机热效率在不断攀升。从2015年的36.2%、2018年的38%、2019年的40%，一直到2022年的43%。

泛亚汽车技术中心发动机摩擦学高级技术经理邱劲草表示，“在单缸机的性能开发上，目前在台架上我们的有效热效率能做到45.7%，事实上它指示的热效率是47.3%。”

泛亚按照成熟一代、开发一代、预研一代、展望一代的节奏，在向更高的热效率去努力。热效率45%~47%的发动机乃至未来48%~50%更高热效率的发动机，目前正在开发中。

在低碳燃料方面，泛亚和上汽集团、上汽乘用车2019年就已经做过氢气发动机。现在，泛亚也在密切关注低碳燃料的开发标准进展。

在发动机零部件轻量化设计和材料低碳化方面，泛亚已经做了很多前瞻性研究。

比如，一些发动机传动结构希望替换成塑料，以塑代钢。要在机油里面用塑料，就要考虑其耐久性。

邱劲草举了一个例子。“从2019年开始，我们和三家供应商一起做一件事，把选好的塑料切成小条，把一小盒的小条塑料放在机油里面，加热到120度。从2019年一直加热到现在，已经4年了，然后我们打算再加热4年。每隔一段时间我们都会从里面抽出一根小棒去做机械性能实验。加热8年之后，这个塑料如果能满足8年10多万公里的要求，到那个时候我们才会把这个材料再装到我们的产品里面。”

此外，上汽通用汽车还参与行业低碳值和回收材料相关标准及评价方法的制定，并尝试建立全生命周期的碳排放模型。

邱劲草说道，“我们还是希望未来发动机总的二氧化碳排放要始终能够和纯电以及其他类型的汽车保持在一个相近的水平，以此来争取政策对动力多元化的支持。”

当天，“中国心”动力专家团队对上汽通用汽车在发动机开发中的软硬结合的标定方法、在NVH方面的全程管控能力、对热效率数据的细致严谨以及长期主义的态度等表达了充分的肯定。

双赛道发力

邱劲草透露，今年11月上汽通用汽车将首次对外公布其混动策略。“通用汽车还是基于turbo来做对应的混动策略，其中很大一部分原因在于，增压发动机我们不仅追求单体的热效率，它能够更好地适应不同的极端工况，而且整个经济区可以做得更宽广，在实际使用工况条件下达到性能、油耗等各方面的平衡。”

目前，第八代Ecotec发动机家族中，搭配48V轻混技术的1.5T高功版以及2.0T高功版已经量产。未来，还将推出搭配PHEV插混系统的1.5T高效版以及搭配HEV/PHEV系统的2.0T高效版。

立足中国市场，聚焦用户需求，上汽通用汽车始终坚持“不断提升传统动力效能”与“发展新能源”的绿色发展路线。

一方面，上汽通用汽车加强整合母公司双方的全球优势资源，通过与通用汽车合作开发或及时引进，加快全球驱动系统产品布局与换代升级；

另一方面，制定适应中国市场的驱动系统技术路线，结合公司数字化转型，实现驱动系统全过程数字化开发，提升驱动系统的开发效率，打造更多符合本土消费者需求的领先动力系统。

上汽通用汽车旗下Ecotec系列发动机有11款机型以及4款新能源驱动系统曾摘得“中国心”年度十佳桂冠。

第八代Ecotec 1.3T涡轮增压发动机和2.0T可变缸涡轮增压发动机分别摘得2019和2020年度“中国心”十佳发动机桂冠；1.5T四缸直喷涡轮增压发动机则在2021和2022年度连续两年当选“中国心”年度十佳发动机；奥特能纯电驱动系统获评“中国心”2022年度十佳新能源汽车动力系统。

这意味着上汽通用汽车在驱动系统领域的深厚技术积累，已经得到了业界专业人士的认可。

今年6月，上汽通用汽车的新能源汽车交付7503辆，同比上涨105%，环比上涨217%，创下企业新能源车交付量的历史新高。

7月5日，东岳奥特能超级工厂在上汽通用汽车东岳基地内启动建设。这是继上海金桥、湖北武汉之后，上汽通用汽车的第三座奥特能超级工厂，计划在2025年上半年正式批量投产。

依托奥特能平台，上汽通用汽车的电动化转型已初见成效。同时，伴随混动策略的落地，上汽通用汽车的发动机也将在全新的混动车型上发挥出更大的技术潜力。

一手抓电动化转型，一手在发动机技术上精益求精，上汽通用汽车正在两条赛道上双向发力，在众声喧哗的时代坚定地走自己的路。