獨(dú)家探秘 不為人知的泛亞三缸機(jī)實(shí)驗(yàn)室

　　【太平洋汽車網(wǎng) 技術(shù)頻道】泛亞汽車技術(shù)中心（下文簡(jiǎn)稱泛亞）是GM（通用汽車）和SAIC（上汽集團(tuán)）共同設(shè)立的汽車技術(shù)與設(shè)計(jì)中心，擁有多套先進(jìn)的開發(fā)設(shè)施：如整車熱力學(xué)風(fēng)洞、樣車試制車間、底盤運(yùn)動(dòng)與動(dòng)力學(xué)參數(shù)測(cè)量試驗(yàn)室、整車車內(nèi)空氣質(zhì)量采樣艙等等，當(dāng)然了，本文并不是帶大家去參觀上述那些“老掉牙”的實(shí)驗(yàn)室，正如標(biāo)題所提到的發(fā)動(dòng)機(jī)開發(fā)實(shí)驗(yàn)室才是本文的“主角”，筆者今天有幸作為第一批訪客，將會(huì)給大家呈現(xiàn)出上汽通用新一代三缸發(fā)動(dòng)機(jī)的“產(chǎn)房”。

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　　就在今年的九月末，上汽通用集團(tuán)為了應(yīng)對(duì)新環(huán)保法規(guī)政策，一口氣發(fā)布了1.0T/1.3T兩款三缸發(fā)動(dòng)機(jī)（回顧鏈接在這里！），筆者也正是打著這個(gè)發(fā)布會(huì)的借口才有機(jī)會(huì)走進(jìn)泛亞這個(gè)耗資4億的三缸機(jī)開發(fā)實(shí)驗(yàn)室——分為可視化單缸機(jī)實(shí)驗(yàn)室、性能開發(fā)實(shí)驗(yàn)室、發(fā)動(dòng)機(jī)認(rèn)證實(shí)驗(yàn)室以及發(fā)動(dòng)機(jī)NVH實(shí)驗(yàn)室（出于保密原因，其他實(shí)驗(yàn)室暫未對(duì)媒體開放，請(qǐng)見諒）。

　　可視化單缸機(jī)實(shí)驗(yàn)室、性能開發(fā)實(shí)驗(yàn)室、發(fā)動(dòng)機(jī)認(rèn)證實(shí)驗(yàn)室以及發(fā)動(dòng)機(jī)NVH實(shí)驗(yàn)室這四類實(shí)驗(yàn)室是建成后的首次對(duì)外開放，因此泛亞的保密措施毫無意外地嚴(yán)格，除了常規(guī)又非常細(xì)致的登記以外，相機(jī)肯定不允許帶入廠區(qū)，而手機(jī)的前后攝像頭都被貼上了一次性的塑料封條。

　　大家都知道，在做三缸發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)之前，首先要進(jìn)行單缸發(fā)動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)試驗(yàn)，特別是在引入新的燃油噴射、點(diǎn)火方式等技術(shù)時(shí)，必須要了解燃燒室內(nèi)的燃燒情況，因此要進(jìn)行燃燒室內(nèi)的可視化測(cè)量，這時(shí)候就要用到“可視化單缸機(jī)研究系統(tǒng)”了。

　　泛亞汽車技術(shù)中心算是國(guó)內(nèi)合資車企中，首家引進(jìn)這套可視化單缸機(jī)研究系統(tǒng)，這套系統(tǒng)對(duì)其直噴發(fā)動(dòng)機(jī)及三缸發(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā)效益不言而喻，其缸體不僅底部可視（將石英玻璃鑲?cè)?a class="cmsLink" target="_blank">活塞，從下面觀測(cè)），而且側(cè)面可視（使用石英玻璃缸筒，360度可視），還有頂部可視（在火花塞處鑲?cè)耸⒉Ａ?，從上方觀測(cè)）。

　　這個(gè)實(shí)驗(yàn)室主要是用于項(xiàng)目早期研究缸內(nèi)氣流運(yùn)動(dòng)、噴霧液滴速度場(chǎng)、液滴直徑分布、混合氣濃度分布、火焰?zhèn)鞑?、缸?nèi)可燃?xì)怏w溫度場(chǎng)分布等，以分析得到最優(yōu)的燃燒系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)合理的進(jìn)氣流動(dòng)阻值，包括噴油霧化混合及火焰發(fā)展過程。

　　可視化單缸機(jī)這套系統(tǒng)主要由這幾個(gè)部分組成，分別是：透明單缸機(jī)總成、激光診斷系統(tǒng)、增壓控制系統(tǒng)、燃燒/排放分析系統(tǒng)、噴油器噴霧測(cè)試系統(tǒng)、缸內(nèi)燃燒光纖診斷系統(tǒng)，以及CCD數(shù)字/高速圖像采集器系統(tǒng)，主要目的是用于發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒系統(tǒng)開發(fā)、控制策略開發(fā)和核心零部件開發(fā)。

　　燃燒過程的可視化，將可以觀察發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的流場(chǎng)、噴霧和燃燒過程，通過激光誘導(dǎo)熒光技術(shù)、光纖診斷系統(tǒng)對(duì)噴油系統(tǒng)效果進(jìn)行優(yōu)化評(píng)估，減少機(jī)油稀釋風(fēng)險(xiǎn)，匹配點(diǎn)火系統(tǒng)、優(yōu)化燃燒過程和燃燒系統(tǒng)策略。

　　通過觀察缸內(nèi)燃燒室內(nèi)火焰?zhèn)鞑ヂ窂郊皵U(kuò)散速度最優(yōu)契合點(diǎn)進(jìn)而尋找最佳噴油時(shí)機(jī)，進(jìn)而大大提升動(dòng)力性能以及縮短了節(jié)油減排技術(shù)試驗(yàn)驗(yàn)證的進(jìn)程，在一定程度上填補(bǔ)三缸小排量發(fā)動(dòng)機(jī)在動(dòng)力性能不足這一方面的短板。

　　其中，透明單缸機(jī)主體采用透明的缸套，連活塞頂面也是透明的。增壓控制系統(tǒng)則是控制進(jìn)氣壓力的大小，以模擬還原現(xiàn)實(shí)生活中各種工況的進(jìn)氣壓力。至于激光圖像測(cè)量系統(tǒng)，其核心部件是激光器和高速攝像機(jī)，這套系統(tǒng)支持測(cè)量一萬(wàn)八千分之一秒內(nèi)的清晰圖像信息，也就是說發(fā)動(dòng)機(jī)工作中的每一瞬間的信息都能清晰捕捉到。

　　最終，經(jīng)過層層優(yōu)化的Ecotec系列三缸發(fā)動(dòng)機(jī)在數(shù)據(jù)上的表現(xiàn)并不輸其他品牌。

　　出于泛亞的技術(shù)保密原因，此次帶領(lǐng)我們零距離參觀可視化單缸發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn)室的黃斌博士并沒有透露更多關(guān)于這套系統(tǒng)的信息。

　　發(fā)動(dòng)機(jī)性能開發(fā)實(shí)驗(yàn)室主要由以下幾個(gè)系統(tǒng)集成：發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)功機(jī)、油耗儀、排放分析儀、顆粒分析儀及煙度計(jì)，以進(jìn)行起動(dòng)試驗(yàn)、怠速試驗(yàn)、功率試驗(yàn)、負(fù)荷特性試驗(yàn)、各缸工作均勻性等試驗(yàn)。

　　據(jù)泛亞工程師介紹，發(fā)動(dòng)機(jī)性能開發(fā)實(shí)驗(yàn)室里面的眾多設(shè)備的精度均與北美的通用實(shí)驗(yàn)室看齊。其中，發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)功機(jī)精確達(dá)0.1Nm、油耗儀精度達(dá)1g/h，排放分析設(shè)備主要測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒所產(chǎn)生的各種有害氣體，顆粒物捕捉設(shè)備能夠測(cè)量尾氣中所有的顆粒物總數(shù)量及濃度，確保所在研發(fā)的發(fā)動(dòng)機(jī)能滿足法規(guī)的排放要求。

　　當(dāng)然了，并不是發(fā)動(dòng)機(jī)被研發(fā)出來后，能正常運(yùn)作就可以發(fā)布了，它還需要經(jīng)過一系列嚴(yán)苛的認(rèn)證試驗(yàn)，確保其可靠性、耐久性及排放等都符合規(guī)定。據(jù)泛亞工程師介紹，通用新研發(fā)的發(fā)動(dòng)機(jī)均是通過了以下八項(xiàng)認(rèn)證才能發(fā)布的，分別是：模擬整車24萬(wàn)公里全油門工況的GED發(fā)動(dòng)機(jī)耐久試驗(yàn)、模擬整車在常溫下使用的冷熱沖擊的8600次循環(huán)GTC發(fā)動(dòng)機(jī)熱沖擊試驗(yàn)、GDTS發(fā)動(dòng)機(jī)深度熱沖擊試驗(yàn)、GHS發(fā)動(dòng)機(jī)熱拉傷試驗(yàn)、GCSD發(fā)動(dòng)機(jī)冷拉傷試驗(yàn)、GRSD發(fā)動(dòng)機(jī)低速部分負(fù)荷耐久試驗(yàn)、LSGD發(fā)動(dòng)機(jī)低速全負(fù)荷耐久試驗(yàn)以及35萬(wàn)次的start/stop發(fā)動(dòng)機(jī)啟停試驗(yàn)。

　　值得一提的是，上述的GDTS試驗(yàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)及設(shè)備的要求非?？量蹋囼?yàn)規(guī)定發(fā)動(dòng)機(jī)溫度要在15分鐘內(nèi)從115攝氏度的高溫降到零下30攝氏度的低溫，并完成800次的冷熱沖擊循環(huán)，目的就是為了驗(yàn)證發(fā)動(dòng)機(jī)能否在零下30攝氏度能否正常啟動(dòng)。因此，發(fā)動(dòng)機(jī)認(rèn)證實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的熱交換器（熱交換面積達(dá)到4.8平方米）必須足夠強(qiáng)大才能達(dá)到要求。 

　　或許大家對(duì)整車的NVH實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)十分熟悉了，但是對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)NVH實(shí)驗(yàn)室又知多少呢？要知道，想要造出一臺(tái)好車，那么車的動(dòng)力總成調(diào)校、底盤調(diào)校等各方面調(diào)校都得做到可圈可點(diǎn)的份上，否則很難得到消費(fèi)者的認(rèn)可。同理，想要優(yōu)化好整車的NVH，首先得優(yōu)化好各系統(tǒng)、子系統(tǒng)、零部件的NVH。

　　發(fā)動(dòng)機(jī)NVH實(shí)驗(yàn)室主要進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲、振動(dòng)等相關(guān)的聲學(xué)指標(biāo)的測(cè)量和調(diào)試，其工藝系統(tǒng)包括實(shí)驗(yàn)室隔聲倉(cāng)本體、吸聲材料、試驗(yàn)臺(tái)架及隔振基礎(chǔ)、測(cè)功機(jī)及聯(lián)軸器系統(tǒng)、循環(huán)冷卻水溫控系統(tǒng)、通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)、燃油供應(yīng)系統(tǒng)、測(cè)功機(jī)系統(tǒng)和臺(tái)架控制系統(tǒng)。

　　泛亞的發(fā)動(dòng)機(jī)NVH實(shí)驗(yàn)室在前期規(guī)劃當(dāng)中，就充分參考對(duì)比了北美的GM通用汽車發(fā)動(dòng)機(jī)NVH實(shí)驗(yàn)室，采用獨(dú)立地基以及“房中房”結(jié)構(gòu)，內(nèi)房與外房采用減振隔振措施，空隙中填充巖棉等吸音材料，內(nèi)外房無任何硬連接，這種結(jié)構(gòu)能夠有效降低外部環(huán)境和其他實(shí)驗(yàn)室對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)NVH實(shí)驗(yàn)室的影響，保證測(cè)試的精度。此外，臺(tái)架上還加入了進(jìn)氣溫度可調(diào)系統(tǒng)，在一定程度上貼合了實(shí)際使用的情況。

　　相信在座的各位都對(duì)三缸發(fā)動(dòng)機(jī)或多或少都有一點(diǎn)抗拒，認(rèn)為三缸機(jī)的動(dòng)力性能以及抖動(dòng)問題是其直接的“致命傷”，但是在對(duì)泛亞實(shí)驗(yàn)室了解一番后發(fā)現(xiàn)，其實(shí)上汽通用也是投入了很多的，在三缸機(jī)這個(gè)領(lǐng)域也是走在眾多合資車企的前頭，不僅是硬件上的投入還有產(chǎn)品項(xiàng)目上的開發(fā)，都在中國(guó)汽車工業(yè)領(lǐng)域里保持著領(lǐng)先的水平。最后，讓我們期待一下上汽通用這次帶來的三缸發(fā)動(dòng)機(jī)在市場(chǎng)上的反響如何吧。（圖/文/攝：太平洋汽車網(wǎng) 蘇煒祺）