独家探秘 不为人知的泛亚三缸机实验室

　　泛亚汽车技术中心（下文简称泛亚）是GM（通用汽车）和SAIC（上汽集团）共同设立的汽车技术与设计中心，拥有多套先进的开发设施：如整车热力学风洞、样车试制车间、底盘运动与动力学参数测量试验室、整车车内空气质量采样舱等等，当然了，本文并不是带大家去参观上述那些“老掉牙”的实验室，正如标题所提到的发动机开发实验室才是本文的“主角”，笔者今天有幸作为第一批访客，将会给大家呈现出上汽通用新一代三缸发动机的“产房”。

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　　就在今年的九月末，上汽通用集团为了应对新环保法规政策，一口气发布了1.0T/1.3T两款三缸发动机（回顾链接在这里！），笔者也正是打着这个发布会的借口才有机会走进泛亚这个耗资4亿的三缸机开发实验室——分为可视化单缸机实验室、性能开发实验室、发动机认证实验室以及发动机NVH实验室（出于保密原因，其他实验室暂未对媒体开放，请见谅）。

　　可视化单缸机实验室、性能开发实验室、发动机认证实验室以及发动机NVH实验室这四类实验室是建成后的首次对外开放，因此泛亚的保密措施毫无意外地严格，除了常规又非常细致的登记以外，相机肯定不允许带入厂区，而手机的前后摄像头都被贴上了一次性的塑料封条。

　　大家都知道，在做三缸发动机试验之前，首先要进行单缸发动机的基础试验，特别是在引入新的燃油喷射、点火方式等技术时，必须要了解燃烧室内的燃烧情况，因此要进行燃烧室内的可视化测量，这时候就要用到“可视化单缸机研究系统”了。

　　泛亚汽车技术中心算是国内合资车企中，首家引进这套可视化单缸机研究系统，这套系统对其直喷发动机及三缸发动机的研发效益不言而喻，其缸体不仅底部可视（将石英玻璃镶入活塞，从下面观测），而且侧面可视（使用石英玻璃缸筒，360度可视），还有顶部可视（在火花塞处镶人石英玻璃，从上方观测）。

　　这个实验室主要是用于项目早期研究缸内气流运动、喷雾液滴速度场、液滴直径分布、混合气浓度分布、火焰传播、缸内可燃气体温度场分布等，以分析得到最优的燃烧系统架构设计，实现合理的进气流动阻值，包括喷油雾化混合及火焰发展过程。

　　可视化单缸机这套系统主要由这几个部分组成，分别是：透明单缸机总成、激光诊断系统、增压控制系统、燃烧/排放分析系统、喷油器喷雾测试系统、缸内燃烧光纤诊断系统，以及CCD数字/高速图像采集器系统，主要目的是用于发动机燃烧系统开发、控制策略开发和核心零部件开发。

　　燃烧过程的可视化，将可以观察发动机内部的流场、喷雾和燃烧过程，通过激光诱导荧光技术、光纤诊断系统对喷油系统效果进行优化评估，减少机油稀释风险，匹配点火系统、优化燃烧过程和燃烧系统策略。

　　通过观察缸内燃烧室内火焰传播路径及扩散速度最优契合点进而寻找最佳喷油时机，进而大大提升动力性能以及缩短了节油减排技术试验验证的进程，在一定程度上填补三缸小排量发动机在动力性能不足这一方面的短板。

　　其中，透明单缸机主体采用透明的缸套，连活塞顶面也是透明的。增压控制系统则是控制进气压力的大小，以模拟还原现实生活中各种工况的进气压力。至于激光图像测量系统，其核心部件是激光器和高速摄像机，这套系统支持测量一万八千分之一秒内的清晰图像信息，也就是说发动机工作中的每一瞬间的信息都能清晰捕捉到。

　　最终，经过层层优化的Ecotec系列三缸发动机在数据上的表现并不输其他品牌。

Ecotec 1.0T双喷射涡轮增压发动机
	通用1.0T	本田1.0T	大众1.2T	大众1.6L
最大输出功率(kW)	92	92	81	81
峰值扭矩(N·m)	175	173	200	155
制表：

Ecotec 1.3T双喷射涡轮增压发动机
	通用1.3T	宝马1.5T	大众1.4T	本田2.0L
最大输出功率(kW)	120	100	96	123
峰值扭矩(N·m)	230	220	225	199
制表：

　　出于泛亚的技术保密原因，此次带领我们零距离参观可视化单缸发动机实验室的黄斌博士并没有透露更多关于这套系统的信息。

　　发动机性能开发实验室主要由以下几个系统集成：发动机测功机、油耗仪、排放分析仪、颗粒分析仪及烟度计，以进行起动试验、怠速试验、功率试验、负荷特性试验、各缸工作均匀性等试验。

　　据泛亚工程师介绍，发动机性能开发实验室里面的众多设备的精度均与北美的通用实验室看齐。其中，发动机测功机精确达0.1Nm、油耗仪精度达1g/h，排放分析设备主要测量发动机燃烧所产生的各种有害气体，颗粒物捕捉设备能够测量尾气中所有的颗粒物总数量及浓度，确保所在研发的发动机能满足法规的排放要求。

　　当然了，并不是发动机被研发出来后，能正常运作就可以发布了，它还需要经过一系列严苛的认证试验，确保其可靠性、耐久性及排放等都符合规定。据泛亚工程师介绍，通用新研发的发动机均是通过了以下八项认证才能发布的，分别是：模拟整车24万公里全油门工况的GED发动机耐久试验、模拟整车在常温下使用的冷热冲击的8600次循环GTC发动机热冲击试验、GDTS发动机深度热冲击试验、GHS发动机热拉伤试验、GCSD发动机冷拉伤试验、GRSD发动机低速部分负荷耐久试验、LSGD发动机低速全负荷耐久试验以及35万次的start/stop发动机启停试验。

　　值得一提的是，上述的GDTS试验对发动机及设备的要求非常苛刻，试验规定发动机温度要在15分钟内从115摄氏度的高温降到零下30摄氏度的低温，并完成800次的冷热冲击循环，目的就是为了验证发动机能否在零下30摄氏度能否正常启动。因此，发动机认证实验室内的热交换器（热交换面积达到4.8平方米）必须足够强大才能达到要求。 

　　或许大家对整车的NVH实验室已经十分熟悉了，但是对发动机NVH实验室又知多少呢？要知道，想要造出一台好车，那么车的动力总成调校、底盘调校等各方面调校都得做到可圈可点的份上，否则很难得到消费者的认可。同理，想要优化好整车的NVH，首先得优化好各系统、子系统、零部件的NVH。

　　发动机NVH实验室主要进行发动机的噪声、振动等相关的声学指标的测量和调试，其工艺系统包括实验室隔声仓本体、吸声材料、试验台架及隔振基础、测功机及联轴器系统、循环冷却水温控系统、通风空调系统、燃油供应系统、测功机系统和台架控制系统。

　　泛亚的发动机NVH实验室在前期规划当中，就充分参考对比了北美的GM通用汽车发动机NVH实验室，采用独立地基以及“房中房”结构，内房与外房采用减振隔振措施，空隙中填充岩棉等吸音材料，内外房无任何硬连接，这种结构能够有效降低外部环境和其他实验室对发动机NVH实验室的影响，保证测试的精度。此外，台架上还加入了进气温度可调系统，在一定程度上贴合了实际使用的情况。

　　相信在座的各位都对三缸发动机或多或少都有一点抗拒，认为三缸机的动力性能以及抖动问题是其直接的“致命伤”，但是在对泛亚实验室了解一番后发现，其实上汽通用也是投入了很多的，在三缸机这个领域也是走在众多合资车企的前头，不仅是硬件上的投入还有产品项目上的开发，都在中国汽车工业领域里保持着领先的水平。最后，让我们期待一下上汽通用这次带来的三缸发动机在市场上的反响如何吧。