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设计发动机需要多久,上来就是

长期以来,判断汽车发动机优劣的指标只有三个:动力咋样、是否省油、用着不坏(现在得再加上第四个:排放是否达标)。其中,动力强弱和省油与否,我们都常听到相关的评价。比如动力,大家就经常听到最大功率、最大扭矩。再比如省油能力,我们也常以百公里油耗的来说明高下(严格意义上来说,这里的省油考察的是整车,发动机只是其中的一个环节)。即便是后加上的排放性能,我们也有欧标、美标和国标来判断。

这个社会总是遵循着“优胜劣汰”的生存法则,任何一个行业,最后剩下的只有强者。对于汽车工业来说,超过百年的历史已经沉淀出一批优秀的汽车品牌;而国内汽车工业虽然仅仅历经几十载的发展,但是其竞争格局也开始出现新的变化,并且趋向白热化,这其中以“技术为致胜关键”的观念正逐渐被厂家和消费者认可。

车讯网 报道
曾经撰文《造一辆花4年,都干了啥》,谈及造车流程“全球整车开发流程(Global
Vehicle Development
Process,GVDP)”,整个设计周期需要四年左右的时间,涵盖整车及部件研发的每个环节,设计一台发动动机有需要多久时间?与整车的设计如何匹配与实施?

唯有是否用不坏,可靠性高不高,和我们比较遥远,并不常听到什么数据能够准确的告诉我们,一款发动机到底可不可靠。但实际上,它又是和我们密切相关的性能指标。那么,在工程上,发动机的可靠性是如何判断和确保的呢?

几年前,一些自主品牌用山寨的造型和配置的堆砌让它在竞争中尝到了一些甜头,而现在,这些缺乏核心技术的产品很快遭到了市场的淘汰;曾经被吐槽技术引进滞后的法系品牌,如今也逐渐被边缘化。这些都说明了汽车技术的发展和装备速度已经成为胜负的决定性因素。

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▲ 通用1.0T/1.3T 全新一代Ecotec增压发动机

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造一台发动机的时间会更长,在整车设计的过程中,动力总成的设计是独立的,今天,我们就来谈谈发动机研发周期的话题,事实上,很早之前,几位业内人士谈及部分汽车制造商研发周期过短是对消费者不负责任,时隔多年,汽车制造商研发已经相对成熟,不过,仍然参差不齐,据了解部分汽车制造商是两年以内的研发周期,外资或者合资汽车研发周期长,完整的周期大概四年多的时间,应用最为广泛、且被多家自主汽车引入的是通用汽车的流程。

前几天,《予墨Auto》前往山东烟台,听了上汽通用关于其全新一代Ecotec发动机讲解,还参观了其发动机生产线,对此有一些心得,今天和大家分享。

消费者心里越来越懂,你必须拿实力说话

相对应来讲,发动机的开发遵循“全球动力总成开发流程(Global Power Train
Development Process,GPDP)”,相对“全球整车开发流程(Global Vehicle
Development Process,GVDP)”更长,这么长时间,都做了什么?

可靠性:一项全员参与的大工程

消费者的认知是伴随着行业的发展而增长的,国内汽车高速发展的这些年,国内消费者对车的了解也是逐年递增的。而且随着消费群体的年轻化,他们对新事物、新技术的理解和接受能力也在变强。直白来讲就是在大家还不是很懂的时候,你可以以次充好;当大家的认知增长后,你的忽悠就很难让他们买单了。就好像特效一样,曾经我们为被86版《西游记》里的“五毛特效”所惊艳,如今我们对特效影视剧越来越挑剔。

今天我们不是用一篇文章来解释几百页的时间节点及定义,而是从全局抽出一块车开发是什么做的,每项工作做了什么,给予消费者带来了什么?

懂点汽车的人都知道,现在的整车生产厂商,都可以说是汽车集成生产商了。一般情况下,除了发动机和车身由自己生产之外,其余的零部件,均由外部采购。即便是变速箱这样重要的部件,自己研发和生产的汽车厂商,也并不多见。通用、奔驰、本田等,一个手就能数得过来。

国家的新标准加速了汽车技术的发展

因为通用汽车在这方面做的很突出,GVDP、GPDP也最能够体现出全局协作的概念,被国内包括上汽及其它几家车企模,而近期通用推出了第三代小排量发动机,我们结合这个案例进行分析。

而现在整车厂生产发动机,其模式也已经和造整车相类似。围绕发动机,基本只有缸体、缸盖这样的「铸造+机加工」部件,才由自己生产。而其他的发动机零部件,几乎都是依靠采购而来,然后在自己的发动机总装线组装起来。

发动机和变速器一直是传统汽车最核心的技术,它与厂家的研发能力和整体实力息息相关,也是需要大量投入的。一些小一点的厂家会依赖供应商,部分车企虽然拥有发动机和变速器的研发能力,但是其产品线非常有限,而且迭代能力较弱。而随着国六B法规的推出,国家对排量和排放的标准越来越严苛,这就非常考验厂家的研发能力了。如何在有限的排量下尽可能压榨发动机的性能,同时还要满足排放标准。如果没有足够的技术储备,显然无法快速交出满意的答卷。

目前,国内车企都在努力推进全球化,通用汽车的全球化做的最为充分,通用汽车在全球有七个研发中心,包括美国、中国、意大利、韩国、巴西、印度、澳大利亚,其中美国、中国和意大利属于三大核心研发中心。

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因此,汽车发动机的任何一项性能,都是一个非常大的系统工程,需要供应商和整车厂商的全员、全流程的参与。那具体到上汽通用最新引入的全新一代Ecotec发动机的可靠性上,它们又是如何协作互助,并最终实现了可靠性目标?

上汽通用充分尊重国人,同步全球享有最新技术

在发动机研发的动力总成层面,通用汽车全球驱动系统部负责通用汽车旗下所有驱动系统的设计、开发与验证,包括发动机、变速箱、电气化系统、燃料电池系统、以及所有相关控制系统。该部门在世界范围内拥有超过8,600名员工,在过去多年中的研发投入总计高达15亿美元。其中位于美国密歇根州庞蒂亚克市的全球驱动系统部庞蒂亚克工程中心为其旗舰中心。

可靠性保证第一步:引入新技术

对于国内的合资品牌来说,大部分车企的新技术往往最先是在品牌发源地最先推广应用,一段时间后国内才可能享有,而且部分技术引入国内后甚至有“阉割”的现象。不过上述情况在上汽通用汽车身上并不存在,作为国内老牌的合资品牌,在成立之初通用汽车就没有吝啬过技术方面的输出。如今随着全球化战略的布局,上汽通用汽车泛亚技术研究中心已经具备了与通用全球接轨的研发能力,从发动机、变速器等关键零部件到整车、新能源方面,以及各种极端的测试基地都遵循通用的全球标准。

完整的GPDP研发主要做什么?

一台发动机的可靠性,严格意义上来讲,是研发和设计出来的。很多人看一台发动机的新技术,往往都集中于提高动力性、经济性的技术,其实,为了可靠性而引入的新技术,同样具有很高的技术含量。

如此一来的好处就是,国内可以同步享有通用最新、最硬核的技术。今年年初,上汽通用汽车就丢出了“王炸”,它为消费者带来了通用最新一代驱动系统。凯迪拉克、别克、雪佛兰三大品牌将大规模引入通用汽车全新一代驱动系统。该系统包括拥有2.0T、1.3T及1.0T多款衍生排量的第八代Ecotec发动机系列,以及全新CVT无级变速箱和新一代多级智能变速箱。而根据企业的产品规划,该系统将于2019年起全面搭载于上汽通用汽车三大品牌各细分市场车型上,计划到2020年实现近70%的装机率。

汽车研发流程有个关键的名词叫“Milestone”,用来表述四年多的时间内,关键的时间节点里关键的阶段成果,研发内容涉及太多方面,我们简单归类,可以归为三个方面:

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▲ Ecotec增压机活塞总成

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第一、优势互补的研发及协调

上汽通用引入的全新一代Ecotec发动机,新开发的DLC(Diamond Like coating)
类金刚石涂层低张力活塞环,使用了目前全球最先进的无氢DLC涂层工艺。其优势是相比常用的PVD图层,具有了更高的硬度和耐磨性。这种活塞环,在20万公里耐久测试之后,涂层磨损量只有0.5u(u是英制单位,1u=0.025微米)。

全新一代驱动系统是通用汽车前瞻市场未来趋势,整合全球开发资源与前沿智能驱动科技,依托全球领先的智能制造和高标准全球供应链而打造的高效动力组合。该系统采用全面革新的系统正向、同步开发与集成策略,不仅全系满足未来几年全球严苛排放及油耗标准,并拥有全工况下的高效动力输出,为消费者带来“更性能、更智能、更节能、更环保”的全新动力体验。

对于发动机来讲,任何一个零件都很重要,比如说通用小排量发动机最大技术亮点单缸双喷技术,这个喷射器非常重要,关系到了最核心的技术,同样进气歧管、燃烧室、缸体、缸盖也非常重要,一款优秀的发动机首先要没有短板,然后让长板优势更加明显。

再比如,在冷却系统的设计上,这台发动机就有很独到的地方——采用了横流式冷却,而传统设计一般都是纵流式冷却。这两者的区别,我们可以用并联和串联来理解。横流式冷却,是指冷却液分流之后同时通过各缸,而纵流式则是冷却液逐个通过每个缸。横流式的好处显而易见,它能够保证各个缸的温度更加均匀。而纵流式在依次通过时温度越来越高,每个缸的冷却效果就不一样。冷却效果越好,发动机的可靠性越好。

第八代Ecotec发动机拥有更高性能、更低排放、更低油耗

在最初设计的时候,两个方面最为重要:

正是因为这些新技术的应用,才是全新一代Ecotec发动机可靠性得以保证的源头。

低排放、低油耗已成为当今汽车发展大势所趋。第八代Ecotec发动机从开发之初就前瞻全球严苛排放及油耗标准开发,是业内首批从设计源头便针对“国六B”排放标准进行正向开发的机型,不仅动力表现毫无妥协,在整车燃油经济性上,较上一代产品最多可改善16%以上。

其一,找到责任人,在工程上叫“零件父母官”,又叫设计发布工程师,他们要熟悉每一个零件,从概念、样机、量产件的每一个过程和环节,零件作为孩子,和生活中的孩子又有所不同,因为从项目开始的时候,这些孩子每个节点做什么要清清楚楚,其实和孕妇孕检也差不多,只不过,比孕检还要麻烦、且持续时间比较长。

但是,并不是有了这些新技术加入进来,发动机就真的可靠了。它还需要经过一个验证-优化、再验证-再优化的过程。过去,这个工作必须完全由制造实体发动机来辅助完成,但现在不一样了。

第八代Ecotec发动机采用业界领先的“单缸最优”设计理念,其燃烧系统针对发动机的排量和气缸数量进行设计和优化,即按照需求为整车配备最佳排量,以实现发动机和整车的最佳匹配。同时,其燃烧室采用最佳缸径冲程比,匹配高压直喷系统及高滚流气道,实现高效、快速燃烧,降低排放。

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