獨家探秘 不為人知的泛亞三缸機實驗室

　　【太平洋汽車網 技術頻道】泛亞汽車技術中心（下文簡稱泛亞）是GM（通用汽車）和SAIC（上汽集團）共同設立的汽車技術與設計中心，擁有多套先進的開發設施：如整車熱力學風洞、樣車試制車間、底盤運動與動力學參數測量試驗室、整車車內空氣質量采樣艙等等，當然了，本文并不是帶大家去參觀上述那些“老掉牙”的實驗室，正如標題所提到的發動機開發實驗室才是本文的“主角”，筆者今天有幸作為第一批訪客，將會給大家呈現出上汽通用新一代三缸發動機的“產房”。

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　　就在今年的九月末，上汽通用集團為了應對新環保法規政策，一口氣發布了1.0T/1.3T兩款三缸發動機（回顧鏈接在這里！），筆者也正是打著這個發布會的借口才有機會走進泛亞這個耗資4億的三缸機開發實驗室——分為可視化單缸機實驗室、性能開發實驗室、發動機認證實驗室以及發動機NVH實驗室（出于保密原因，其他實驗室暫未對媒體開放，請見諒）。

　　可視化單缸機實驗室、性能開發實驗室、發動機認證實驗室以及發動機NVH實驗室這四類實驗室是建成后的首次對外開放，因此泛亞的保密措施毫無意外地嚴格，除了常規又非常細致的登記以外，相機肯定不允許帶入廠區，而手機的前后攝像頭都被貼上了一次性的塑料封條。

　　大家都知道，在做三缸發動機試驗之前，首先要進行單缸發動機的基礎試驗，特別是在引入新的燃油噴射、點火方式等技術時，必須要了解燃燒室內的燃燒情況，因此要進行燃燒室內的可視化測量，這時候就要用到“可視化單缸機研究系統”了。

　　泛亞汽車技術中心算是國內合資車企中，首家引進這套可視化單缸機研究系統，這套系統對其直噴發動機及三缸發動機的研發效益不言而喻，其缸體不僅底部可視（將石英玻璃鑲入活塞，從下面觀測），而且側面可視（使用石英玻璃缸筒，360度可視），還有頂部可視（在火花塞處鑲人石英玻璃，從上方觀測）。

　　這個實驗室主要是用于項目早期研究缸內氣流運動、噴霧液滴速度場、液滴直徑分布、混合氣濃度分布、火焰傳播、缸內可燃氣體溫度場分布等，以分析得到最優的燃燒系統架構設計，實現合理的進氣流動阻值，包括噴油霧化混合及火焰發展過程。

　　可視化單缸機這套系統主要由這幾個部分組成，分別是：透明單缸機總成、激光診斷系統、增壓控制系統、燃燒/排放分析系統、噴油器噴霧測試系統、缸內燃燒光纖診斷系統，以及CCD數字/高速圖像采集器系統，主要目的是用于發動機燃燒系統開發、控制策略開發和核心零部件開發。

　　燃燒過程的可視化，將可以觀察發動機內部的流場、噴霧和燃燒過程，通過激光誘導熒光技術、光纖診斷系統對噴油系統效果進行優化評估，減少機油稀釋風險，匹配點火系統、優化燃燒過程和燃燒系統策略。

　　通過觀察缸內燃燒室內火焰傳播路徑及擴散速度最優契合點進而尋找最佳噴油時機，進而大大提升動力性能以及縮短了節油減排技術試驗驗證的進程，在一定程度上填補三缸小排量發動機在動力性能不足這一方面的短板。

　　其中，透明單缸機主體采用透明的缸套，連活塞頂面也是透明的。增壓控制系統則是控制進氣壓力的大小，以模擬還原現實生活中各種工況的進氣壓力。至于激光圖像測量系統，其核心部件是激光器和高速攝像機，這套系統支持測量一萬八千分之一秒內的清晰圖像信息，也就是說發動機工作中的每一瞬間的信息都能清晰捕捉到。

　　最終，經過層層優化的Ecotec系列三缸發動機在數據上的表現并不輸其他品牌。

　　出于泛亞的技術保密原因，此次帶領我們零距離參觀可視化單缸發動機實驗室的黃斌博士并沒有透露更多關于這套系統的信息。

　　發動機性能開發實驗室主要由以下幾個系統集成：發動機測功機、油耗儀、排放分析儀、顆粒分析儀及煙度計，以進行起動試驗、怠速試驗、功率試驗、負荷特性試驗、各缸工作均勻性等試驗。

　　據泛亞工程師介紹，發動機性能開發實驗室里面的眾多設備的精度均與北美的通用實驗室看齊。其中，發動機測功機精確達0.1Nm、油耗儀精度達1g/h，排放分析設備主要測量發動機燃燒所產生的各種有害氣體，顆粒物捕捉設備能夠測量尾氣中所有的顆粒物總數量及濃度，確保所在研發的發動機能滿足法規的排放要求。

　　當然了，并不是發動機被研發出來后，能正常運作就可以發布了，它還需要經過一系列嚴苛的認證試驗，確保其可靠性、耐久性及排放等都符合規定。據泛亞工程師介紹，通用新研發的發動機均是通過了以下八項認證才能發布的，分別是：模擬整車24萬公里全油門工況的GED發動機耐久試驗、模擬整車在常溫下使用的冷熱沖擊的8600次循環GTC發動機熱沖擊試驗、GDTS發動機深度熱沖擊試驗、GHS發動機熱拉傷試驗、GCSD發動機冷拉傷試驗、GRSD發動機低速部分負荷耐久試驗、LSGD發動機低速全負荷耐久試驗以及35萬次的start/stop發動機啟停試驗。

　　值得一提的是，上述的GDTS試驗對發動機及設備的要求非常苛刻，試驗規定發動機溫度要在15分鐘內從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，目的就是為了驗證發動機能否在零下30攝氏度能否正常啟動。因此，發動機認證實驗室內的熱交換器（熱交換面積達到4.8平方米）必須足夠強大才能達到要求。 

　　或許大家對整車的NVH實驗室已經十分熟悉了，但是對發動機NVH實驗室又知多少呢？要知道，想要造出一臺好車，那么車的動力總成調校、底盤調校等各方面調校都得做到可圈可點的份上，否則很難得到消費者的認可。同理，想要優化好整車的NVH，首先得優化好各系統、子系統、零部件的NVH。

　　發動機NVH實驗室主要進行發動機的噪聲、振動等相關的聲學指標的測量和調試，其工藝系統包括實驗室隔聲倉本體、吸聲材料、試驗臺架及隔振基礎、測功機及聯軸器系統、循環冷卻水溫控系統、通風空調系統、燃油供應系統、測功機系統和臺架控制系統。

　　泛亞的發動機NVH實驗室在前期規劃當中，就充分參考對比了北美的GM通用汽車發動機NVH實驗室，采用獨立地基以及“房中房”結構，內房與外房采用減振隔振措施，空隙中填充巖棉等吸音材料，內外房無任何硬連接，這種結構能夠有效降低外部環境和其他實驗室對發動機NVH實驗室的影響，保證測試的精度。此外，臺架上還加入了進氣溫度可調系統，在一定程度上貼合了實際使用的情況。

　　相信在座的各位都對三缸發動機或多或少都有一點抗拒，認為三缸機的動力性能以及抖動問題是其直接的“致命傷”，但是在對泛亞實驗室了解一番后發現，其實上汽通用也是投入了很多的，在三缸機這個領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品項目上的開發，都在中國汽車工業領域里保持著領先的水平。最后，讓我們期待一下上汽通用這次帶來的三缸發動機在市場上的反響如何吧。（圖/文/攝：太平洋汽車網 蘇煒祺）