众所周知,在SUV细分市场里面,哈弗H6是一款热度非常高的车型,很长一段时间里面占据着销量冠军的位置。哈弗H6能成为销冠,离不开自身实力,而作为汽车三大件之一的发动机,自然是起着至关重要的作用,接下来就以搭载在第三代哈弗H6上的1.5T发动机为例,看看这款冠军车型的“心脏”有着哪些硬核实力。
搭载在第三代哈弗H6上的1.5TGDIT发动机,型号为GW4B15A。先科普一下哈弗发动机的命名方式。
GDIT,G是Gasoline,汽油的意思;DI是DirectInjection,缸内直喷的意思;T是Turbo,代表为涡轮。GDIT也就是涡轮增压缸内直喷汽油发动机的意思。
然后是具体型号,GW,Great Wall,长城;两个数字,4代表4缸,15代表排量,也就是1.5升。
4后面的字母代表哪个系列,也代表来自哪个发动机平台,长城现有六大发动机平台,例如B是指来自小排量涡轮增压发动机的EB平台,C是来自大排量涡轮增压发动机的EC平台,D是来自柴油发动机的EC平台。
最后,15后面的数字代表同一系列下的不同代号或版本号。
因此,GW4B15A可以理解为长城B系列(来自EB小排量涡轮增压发动机平台)4缸1.5升发动机,代际或版本号为A。
除了B系列发动机,长城还有G、C、N、D、Z等六大平台系列发动机,接下来便看看长城这一系列发动机的诞生背景和研发历程。
长城在首款自主研发发动机诞生之前,包括发动机等核心部件主要依靠外部采购,早在1996年,长城的第一款皮卡-迪尔,用的就是绵阳新华生产的491Q型汽油机,该发动机的原型来自丰田在上世纪70年代推出的4Y发动机。
但对外采购毕竟受制于人,长城不希望一直被卡住脖子,开始尝试采购491缸体,自行组装491Q型发动机,随后在2000年,成立了最早的开发机构-产品开发部,不久之后又通过重组的方式成立了位于河北的中信内燃机公司,开始生产491Q(4Y)型发动机。
当时的491发动机质量并不稳定,长城又在2001年通过采购德国先进设备,进一步完善491发动机。同年7月份,在491QE发动机上已经用上了智能化多点电系统,随后的几年时间,491QE发动机得到不断的改良升级,最大功率达到78kW,除了搭载在长城自家的赛弗、赛铃等车型上,还外销到其他整车车企,特别是皮卡市场,可谓占据了半壁江山。
最终在2009年,长城推出了GW4G13汽油发动机,这是长城第一款自主研发的汽油发动机。2010年长城又发布了自主研发的第二款汽油发动机,4G15发动机,随后涡轮增压的4G15T、高功率版本4G15B等等也相继诞生。
长城还先后突破了米勒循环、350bar高压直喷、高效热管理等内燃机先进技术,诞生了4G15、4B15、4C20、4N20、6Z30以及4D20、4D24等多个平台系列发动机,系列发动机下面还有经过差异化调校和迭代的不同版本,实现了不同排量的汽油机和柴油机的完善产品布局。
到了2018年,长城汽车又有大动作,把其动力及零部件部门从内部拆分出去,成立了长城汽车全资控股的蜂巢易创科技有限公司,主要生产发动机、变速器、电驱动系统及相关零部件,用以满足长城汽车旗下车型产品的装配需求。
回到第三代哈弗H6上型号为GW4B15A的1.5TGDIT发动机上,该1.5T发动机属于B系列发动机,来自EB小排量涡轮增压发动机平台,是在GW4B15发动机基础上升级发展出来,现阶段该系列发动机包括GW4B15A、GW4B15C、GW4B15D等多个型号,分别搭载在第三代哈弗H6、哈弗H6国潮版、大狗、哈弗M6、哈弗F7、哈弗赤兔激擎版等1.5T版本在售车型上。
通过参数列表可以看到,GW4B15系列发动机,不同型号在性能调校和环保标准等方面有所区别,GW4B15A发动机相比其他两型号,搭载了特有的CVVL技术,最大扭矩领先,而最大马力和功率则居中。
而GW4B15C则是一款高功率发动机。三型号的发动机均支持国六环保标准,其中GW4B15A和GW4B15D进一步升级,支持国六B标准,静音和油耗也有更佳的表现。
同排量自主品牌1.5T发动机比较,长城的GW4B15A发动机参数上并没有明显优势,不过从以上GW4B15系列发动机参数可以看到,长城的1.5T其实并不比同级这几款发动机弱,如果拿功率更高的GW4B15C来对比,实际上是处于同一水平线里面的,只是在第三代哈弗H6上,长城采用了动力参数调校相对温和的GW4B15A,这也切合了哈弗H6一直以来的风格,并没有追求空间、性能、外观等方面的绝对优势,而是追求均衡,毕竟有着多年销量冠军的经验,长城自然是深谙其中的道理,1.5T版本主打的就是均衡,当然了,如果车主追求强动力性能,也可以满足,因为第三代哈弗H6还有2.0T版本可选,两者定位清晰明确,存在产品策略方面的考虑。
另外更值得留意的是,GW4B15A搭载了长城自主研发的CVVL技术,是这款发动机的最大亮点和核心优势,其可以在1400rpm转速便能释放最大扭矩,这也意味着相比其他三款发动机有着更理想的低扭表现,动力响应会更迅速,燃油经济性特别是低速阶段的油耗表现会更理想。
GW4B15A发动机,是在GW4B15的基础上升级发展而来,是一台满足国六B环保标准的涡轮增压和缸内直喷发动机,其采用了CVVL进气可变气门升程技术,在自主品牌当中属于首次采用,另外还采用了中置喷油器、电控增压器、双回路冷却系统、二级可变排量机油泵、缸盖集成排气歧管等内燃机先进技术,在动力、静音、环保、油耗等各方面实现更佳的表现。
CVVL可变气门升程技术
人的呼吸,跑得快呼吸就急速一点,吸入更多的氧气,平静的时候呼吸平和,吸入的氧气就小一点。发动机进、排气的过程与人的呼吸类似,不同工况下对于进排气的快慢要求是不一样的,于是就诞生了可变气门正时技术,也就是VVT。
该技术已经成为现今发动机中普遍采用的一种用来提升效率和降低油耗的手段,可以说是标准配置了,工作方式是通过行车电脑检测发动机的运转情况,给电磁阀发指令,调整气门的开合时间,让发动机在各种负荷和转速下自主调整自己的“呼吸”快慢,从而在高低转速工况下均能获得更理想的进、排气效率。
长城GW4B15A里面采用的技术叫做CVVL。先来看看VVL(Variable Valve Lift),是指可变气门升程技术,相比可变气门正时VVT,VVL要更先进和复杂,成本也更高。VVT只能改变气门的开启闭合时间,而VVL不仅可以改变气门开启时间,还能改变气门大小(升程)。继续拿上面呼吸的比喻,就是说VVL不但能调节呼吸的快慢,还能调整呼吸的深浅。
其实际的调节机制是:发动机高负荷工况时,调节气门大升程,持续时间长;小负荷工况时,调节气门小升程,持续时间短。使得发动机在高速工况下能得到较好的功率,而在低速工况下也能得到更好的扭矩表现。
这项技术比较著名的有世界上第一个采用可变气门升程技术的本田VTEC,还有宝马Valvetronic等。本田VTEC技术做到了两级气门升程可调,而宝马Valvetronic和长城GW4B15A采用的是CVVL技术。
CVVL在VVL前面加了一个前缀C,代表Continuously,和CVT变速箱的C是一样的意思,翻译过来就是连续可变气门升程技术,实现了气门升程的无级可调,进一步提升控制的连续性和柔性。
CVVL属于一项业内高精尖技术, GW4B15A也是目前长城GW4B15系列发动机里面唯一搭载该技术的版本,该技术由长城自行设计,并申请了39项专利,也是自主品牌CVVL技术的首次应用,是GW4B15A这款发动机最关键核心的技术和优势,国内领先,也达到了世界先进水平。
从结构上来说,GW4B15A的CVVL和宝马Valvetronic类似,同样在进气门摇臂和凸轮轴之间加入了中间推杆,并使用一根偏心轴去控制中间推杆的位置,通过中间推杆处于不同位置时与气门摇臂接触位置的不同,来改变凸轮轴运转时气门开启的行程大小。
而偏心轴转动的角度是由CVVL控制伺服电机通过蜗轮机构驱动的,电机是无级变换的,ECU根据车辆的运行状况,实时向CVVL传递信号,从而实现气门升程在相应区间内连续无级变化。
差别方面,宝马的CVVL伺服电机布置在偏心轴中部,偏心轴位于中间摆臂上方,凸轮轴位于中间摆臂中部;而长城的CVVL电机位于偏心轴一侧,偏心轴位于中间摆臂中部,而凸轮轴位于中间摆臂上方。
长城使用的结构的优势在于结构相对简单,侧置CVVL电机比中置电机更易于拆装,维修更方便。
缺点就是偏心轴位于中间摆臂中部,使得摆臂的位置调节范围相对要小一些。因此,最终实现的结果比较,宝马的Valvetronic可实现最大升程9.9mm,最小升程0.18mm。长城4B15可实现最大升程8.64mm和最小升程0.8mm,升程范围要小一些。
针对不同的发动机工况,在中低转速范围内,更小的气门升程意味着可以让进气流速的速度高一些,利于歧管喷射油气的混合,增加喷油量,以增加扭矩和节省能耗。在中高转速范围内,更大的气门升程可以减小泵气损失(进气涡流较大影响进气效率),并在高转速较短的进气时段内,让进气量尽量大一些,以提升功率。
中置喷油器布局
中置直喷布局,就是喷油嘴位于进排气门之间、发动机缸体顶部的中间位置。一般的直喷布局是侧置布局,喷油嘴位于进气门侧面,侧置喷油嘴虽然能够较好地利用滚流来实现可燃混合气充分混合,但比较容易出现湿壁现象。
中置布局虽然对缸盖设计和制造精度要求更高,布局也更复杂,但相比侧置布局,燃油的雾化会更均匀,也能降低侧置喷油嘴缸内直喷造成的湿壁现象,减少机油稀释风险,避免发生机油增多的现象。
电控增压器
GW4B15A采用了博世马勒(BMTS)电控涡轮增压器,该涡轮增压器使用了电控泄压阀,通过电动机直接驱动,相比传统的由气压与弹簧机械控制的泄压阀,电动机直接驱动,响应将更会直接,可以更精确、快速地建立增压压力,而且可以降低小负荷泵气损失,从而降低涡轮迟滞和提升低扭表现,得到更快的增压响应,对改善油耗也有一定的帮助。
缸盖集成排气歧管
将排气歧管集成到气缸盖中,也是当今发动机技术的一个发展趋势之一,该技术不是长城独有,而是相当流行,很多车企都在使用,其主要目的是在冷启动阶段让发动机更快进入高效工作状态,减少冷启动内部构件磨损和降低油耗,通俗点讲就是缩短热车的时间(冷启动油耗约为正常油耗的2倍左右)。
其原理一方面是在暖机过程中利用排气温度来加热冷却液,使水温快速上升。另一方面,由于涡轮增压器的排气涡轮由发动机废气驱动,只有当发动机达到一定的转速后,废气才有足够的动力驱使涡轮转动,这个过程涡轮会有一定的迟滞时间,而废气涡轮与排气歧管相连,如果缩短歧管的长度就可以降低涡轮迟滞,集成排气歧管就起到了缩短长度的目的,长度缩短,迟滞时间也变短,同时排气热能的损失也变小。
另外集成化设计还能为发动机减重,同时节约了发动机结构空间。
双回路冷却系统
传统发动机有一个节温器,气缸体和气缸盖的冷却液只有一个回路,两处的冷却液温度是相同的。但实际上,缸盖和缸体的受热强度是不一致的,缸盖上有燃烧室和气门座,受热较缸体严重,需要的冷却液温度一般要比缸体低4摄氏度左右,这样可以抑制爆震现象的产生。而发动机的缸体温度应该相对高一点,这样有利于降低做功摩擦。
双回路冷却系统装备了两个节温器,分别独立在缸体和缸盖上,各自控制一个回路中的冷却液流量,两者的液流回路当中冷却液的温度不相同,使两处均能保持各自的最佳冷却温度,从而有效提升发动机热管理水平,降低摩擦磨损,提升发动机的使用寿命。
二级可变排量机油泵
机油是发动机润滑系统中的主要介质,从油底壳吸取机油,向整台发动机各摩擦部件持续提供压力机油的则是机油泵。机油泵的供油量不足,将会导致发动机缺乏足够的润滑,造成发动机部件的严重磨损。但如果一直保持非常高的供油量,则会造成不必要的浪费。一般的机油泵在发动机转速逐渐上升时,机油泵泵油量和压力也会随着转速而增加,泵油量和压力满足润滑需要后,继续随转速增加就会多消耗一部分发动机功率。
可变排量机油泵通过机油压力控制电磁阀,根据发动机转速高低控制机油排量,从而实现按需供油,达到节约能耗的目的,采用可变排量机油泵一般能降低发动机1%~2%的油耗。
长城GW4B15A采用的是二级可变排量机油泵,机油泵有高低负荷两个排量,在低负荷时降低机油压力来降低摩擦损失,高负荷时切换到大排量提升机油压力来保证润滑,按需对泵油量实现更精准的控制。
当然了,比二级可变排量更先进的还有调节范围更宽泛的全可变排量机油泵,能够根据实时工况需求更精准地实现无级调节机油供应,能够降低2%~3%的油耗。
轻量化和静音NVH
轻量化方面,GW4B15A发动机的缸盖、缸体、油底壳全部使用铝合金材质,气门室盖、进气歧管、节温器壳体等使用塑料材质,曲轴也使用了4大平衡块+2小平衡块的设计,减少零部件数量,较上一代发动机重量降低23%。
NVH静音方面,主要从噪音源和传播介质两个方面进行处理。噪音源控制方面,采用了6.35mm小节距静音链条、悬吊式喷油嘴、减震皮带轮、全叶形压叶轮设计等,有效改善了发动机的NVH表现。上面已经提到,GW4B15A用的是中置喷油器,而这个中置的喷油嘴采用了悬吊方式,和缸盖是没有硬性连接的,避免喷油嘴与缸盖直接接触产生异响,从而可以降低噪音。
另外曲轴齿轮也使用了不规则全随机的齿形和齿间距,避免产生共振。再而,全叶形压叶轮设计,也避免空气经过叶片时产生噪音。
降低噪音传播上,在直喷发动机常见的噪音发生源高压油管路(油轨)和高压油泵的表面,均采用了非常厚实而又耐高温隔音棉进行覆盖,减少喷油时因高压油路共振产生的噪音传出。在发动机装车后还会采用覆盖件进行进一步的降噪处理,以达到最大程度的静音效果。
市场口碑方面,通过第三方大型质量反馈平台车质网可以看到,关于哈弗H6的投诉,2021款车型共有1240宗,投诉主要集中在车身附件及电器方面,发动机方面的投诉有120宗,比例不到总投诉量的十分之一。
作为一款长期占据销量冠军位置的车型,哈弗H6有着极高的保有量,销量越大遇到投诉的概率也相对更高,因此需要结合哈弗H6的销量来看待其投诉量,也就是所谓的投诉销量比。同样根据车质网的数据,2021年度哈弗H6整车的投诉销量比为万分之24.9,如果按比例具体到发动机上,发动机的投诉销量比在万分之2.5以内,处于较低的范围。
再看看具体的投诉问题,以反馈投诉量较大的哈弗H6 2021款 国潮版 1.5GDIT 自动冠军版为例,其投诉最集中的问题是电瓶亏电问题,有少数关于发动机动力不足、提速无力的投诉,但数量不多,不属于投诉的重灾区。说明了这款车型其发动机在质量口碑方面保持得不错,性能比较稳定。
搭载在第三代哈弗H6上的GW4B15A发动机,单纯从参数上看,对比同级主流1.5T发动机,并没有太多引人注目的地方,不过如果细看里面的技术含量,作为自主品牌里面首款采用CVVL技术的发动机,填补了国内在该领域技术应用空白,这除了能彰显长城的技术水平,更重要的是体现了长城对这款1.5T发动机的定位和期望是十分精准的。
哈弗H6作为一款高热度的家用SUV,提供了1.5T和2.0T动力可选, 1.5T版本本着够用就好的务实原则,并没有一味去追求大功率或动力强劲,如果追求动力性能,可以优先考虑2.0T版本车型。
实际上对于家用车来说,最大169马力的GW4B15A发动机已经能满足日常大部分驾驶需求,既然能够满足大部分需求,那倒不如把这部分需求满足得更充分,而这部分需求当中,市区路况下的低中速域行驶、堵车或红绿灯路段的走走停停占据了很大的比例,于是提升低扭表现、降低低速阶段的油耗就成为了重要的一环,CVVL成为其中的核心技术也就不难理解。
因此,长城在哈弗H6上布局GW4B15A发动机,里面既有产品差异化策略上的考虑,也体现了对消费者用车需求的精准了解。
在新能源车技术不断发展的趋势下,各大车企纷纷宣布停产纯燃油车型,零部件商也把研发重心转移到混合动力和纯电动力系统上,但长城在开发新能源动力系统的同时并没有停止在内燃机领域前进的步伐,更明确了降低碳排放成为内燃机的首要使命,高效、低碳、清洁和燃料的多元化成为内燃机行业技术发展的新趋势。
按照长城的规划,未来几年,蜂巢动力将基于汽油、柴油、合成燃料、氢气等燃料形式,通过EG、EB、EC、EN、EZ及ED六大产品平台,陆续推出23款发动机产品,其中包括第四、五代GDIT发动机和相应的DHT版本、热效率高达45%以上的混动专用发动机等,适配燃油和新能源在内的各种车型和使用场景。
到了2025-2030年期间,500bar高压喷射、可变压缩比、均质充量压燃等以往只能在外国或合资品牌里才能听到的顶尖技术也将出现在长城旗下发动机上。
从无到有,从有到优,长城的发动机之路已经走过了接近30个年头,在2021年的6月17日,蜂巢动力第1000万台发动机在蜂巢易创扬中产业园区下线,标志着长城汽车成为中国汽车品牌首家生产销售发动机达到1000万台量级的企业。对于长城来说,无疑这只是一个里程碑,后面还有更长的路要走,对于消费者来说,我们期待哈弗H6这样的热销车型能变得越来越优秀,也期待包括长城在内的各大自主品牌车企能带来更多类似CVVL这样的先进技术,造福国内车主。