在我国汽车工业起步之初,发动机技术的缺失,严重制约了广大自主车企的发展。那时,几乎所有自主品牌发动机都依赖三菱的供应。经过这么多年的技术积累,很多自主车企已经在发动机研发上走出了自己的路。其中长城汽车4N20发动机首个量产产品就交出热效率38.3%的成绩单,让人眼前一亮。
1886年,第一辆搭载内燃机的“汽车”在德国诞生,经过百余年的锤炼,汽车发动机技术早已今非昔比。虽然内燃机的基本原理,早已在中学物理课本讲得清清楚楚,但是在我国汽车工业起步之初,发动机技术的缺失却严重制约了我国广大中国车企的发展。
长城汽车 4N20 EN01发动机
那时大众、雪铁龙等国外汽车大佬已经进入中国,与本土汽车品牌合资办厂。但是那时这些汽车厂商并不愿意将发动机提供给中国品牌使用,对自家发动机技术更是严防死守滴水不漏。就在这时,三菱嗅到了商机,他们在1997年、1998年分别成立了沈阳航空三菱和东安三菱两家合资发动机厂,随后开始向几乎所有中国品牌提供发动机。因此那时候的国产汽车,打开引擎盖,十台有九台映入眼帘的都是三菱的LOGO。
中国品牌这时也分成了不同的阵营:一部分用着买来的发动机,享受着中国汽车市场爆炸式增长的红利,乐不思蜀;而另一边,有远见的自主品牌拿着赚来的钱,苦练内功,默默打造着自己的“中国芯”。当2018年中国汽车市场迎来28年以来首次销量下滑,那些曾经躺着赚钱不思进取的厂商,开始在市场的寒风中摇摇欲坠;而那些早已“深挖洞,广积粮”的中国品牌却仍然能够逆势上扬。
近几年,一众中国品牌交出了自己发动机研发的成绩单,整体水平让人欣喜,而其中最让人眼前一亮的,当属长城汽车自主研发的4N20系列发动机。4N20系列发动机实现了低负荷工况的燃油消耗最大降低15%,全工况下油耗降低10%。4N20系列的首款量产发动机,热效率达到38.3%,这不仅打破国产发动机热效率记录,还可以和本田1.5T地球梦发动机一争涡轮增压发动机热效率之王的桂冠。
性能方面,4N20系列发动机最大功率可达180kW,扭矩385N•m,达到同类发动机领先水平。
长城汽车4N20发动机的优异表现,靠的不是运气,而是技术的创新。4N20发动机超高的热效率,主要得益于米勒循环,在进气冲程结束时,推迟气门的关闭,这就将部分吸入气缸的油气混合气体,又压回进气道,再关闭气门,开始压缩冲程。这样通过配气时机的调整,从而使得膨胀比大于压缩比,使气缸内燃烧更加充分。
除了米勒循环,4N20发动机热效率高的另一个原因是采用了350Bar高压中置喷油器。350Bar高压喷射使得燃油喷射雾化更彻底,增加燃油与空气接触面积,与空气结合的更均匀。垂直向下的中置喷油嘴相比向气缸壁倾斜的侧置喷油嘴,喷出的燃油直接在气缸内雾化,避免了打到气缸壁上再度液化。高压喷射和喷油嘴中置的共同存在,使得4N20发动机达到燃油充分燃烧的效果。
4N20发动机在技术上的另外一大突破是轻量化。长城汽车用铸铝缸体取代了过往的铸铁缸体。同时,实心凸轮轴换成组合式空心凸轮轴、气缸套采用薄壁设计、排气歧管集成在气缸罩上……这一波操作下来,使得发动机整体质量相比上一代机型减轻26Kg,仅有129Kg,优于行业内主流标杆机型。
4N20发动机热效率高,燃油经济性自然不会差;性能数据也达到了业界领先水平。光从油耗和性能的角度来说,4N20发动机已经很成功了,但是4N20发动机的努力不只于此。
在讨论涡轮增压发动机时,我们常常会听到一个词叫“涡轮迟滞”。通俗地说,涡轮迟滞就是驾驶人在踩下油门,发出动力请求后,需要等上那么一两秒(等涡轮的转速升高),才能输出较大动力。涡轮迟滞的存在,严重影响车辆的动力响应性和主观驾驶感受,全世界各大主机厂也都在想尽办法将涡轮迟滞控制到最小范围。那么4N20发动机又是如何来降低涡轮迟滞的呢?
4N20发动机采用了双流道增压器与小惯量涡轮。双流道相比于常规的单流道,相当于将一条大直径管道替换成两条并列的小直径管道,管道直径越小,废气排出时通过的速度越快,推动涡轮更加轻松。同时,小惯量涡轮的体积小、质量轻,被推动起来也越发容易。这种设计带来的好处是,涡轮能够在较低的转速就开始介入,峰值扭矩爆发更早,能有效降低涡轮迟滞。
双流道涡轮增压器
同样的思路也出现在宝马身上,宝马将这样的设计称为“单涡轮双涡管”,有兴趣的朋友也可以去了解一下。
4N20发动机在燃油经济性和性能上都有着相当亮眼的表现,它的出现不仅仅是长城汽车多年来技术积累的集中体现,也是中国汽车品牌从无到有、追赶世界先进水平的一个缩影。相信随着技术实力的不断积累,我们将看到越来越多的“4N20”们,代表中国到世界的舞台上,和传统汽车豪强一争高下。