更强大的“汽车心脏”是如何炼成的

    最近,北京东方基业汽车城内某汽车品牌销售顾问赵梦之发现了一个明显的变化。

    “近几年到店选购汽车的顾客,尤其年轻人对汽车性能参数和智能化配置询问得很详细。”赵梦之对记者说,“无论什么年龄层、什么消费阶段的消费者,都十分重视汽车的关键性能,尤其是发动机的技术水平。”

    正如赵梦之所言,汽车的发动机、变速箱和底盘被称为汽车的“三大件”。“三大件”的质量直接影响着一辆汽车的品质和性能。其中,发动机更是被誉为“汽车的心脏”。

    “一方面,发动机决定着行驶的体验感和安全性,并在很大程度上决定了汽车的保值率;另一方面,发动机作为最重要的零部件之一,直接反映出车企的研发水平。”全国乘用车市场信息联席会秘书长崔东树分析说,一些发动机中的尖端技术还可以应用在汽车生产制造的其他领域。

    崔东树介绍说,在过去很长一段时间,发动机领域的前沿技术都掌握在国外汽车品牌和零部件供应商的手中,“国内的汽车厂商大多只能购买成品,因此在采购和生产制造端常常受制于人。”

    不过,这种情况在近些年得到了明显的好转。在“科技自强”的号召下,一批自主品牌攻坚克难,集中攻关发动机领域的技术难题。如今,“碳中和、碳达峰”的目标又给汽车发动机研发制造提出了新要求,自主品牌据此不断探索,全力锻造更强大的“汽车心脏”。

    发动机“全能王”要像奥运选手那样“十年磨一剑”

    今年年初,综合数据服务平台大搜车智云发布的一项调查报告显示,有超过81%的消费者在选车前对于汽车发动机产品有关注和研究,而大多数人关注的是汽车发动机的动力、扭矩和油耗这几大问题。

    不过,打开汽车投诉排行榜,就会发现包括“机油增加”“机油乳化”“发动机异响”以及“发动机转速异常”均成了困扰着消费者的“老大难”问题。

    “作为‘汽车的心脏’,发动机的制造工艺很复杂,因此不能单单从某一个方面断章取义。”汽车行业分析师刘志超解释说,“就像人在身体健康时一切都好,一旦某个器官出现问题,就可能呈现出多种症状。汽车发动机也是如此。”

    正因如此,发动机的设计工作向来十分复杂,设计团队必须衡量多方面的因素,通过更周密的技术手段达到“比全面更全面”的终极目标。

    在北京汽车动力总成有限公司(以下简称“北汽动力”)发动机开发部部长范子柱看来,就像奥运会赛场上的斩金夺银的运动员大多要经过“十年磨一剑”的艰苦训练,打造一款像“全能选手”一样的发动机也需要技术团队的长期坚持。

    “为了这款全新发动机,我们公司200多人的研发团队已经奋斗了1000多个日日夜夜。”他回忆说,从2018年立项开始,这款名为A156T2的发动机已经研发了3个年头,与上一代相比,在1682项技术指标上实现了大幅提升。

    作为A156T2项目总工程师,范子柱坦言,之所以能够实现如此大的提升,离不开北京汽车以“平台理念进行发动机开发”这一关键决策。

    “以往的平台理念通常用在整车开发或者底盘设计领域,但是北京汽车却创新性地进行发动机的平台化开发。‘SUPER POWER动力平台’是一个非常具有延展性的平台,可实现功率范围在90-164kW之间的扩展。”范子柱介绍道。

    据了解,因为采用模块化设计理念,“SUPER POWER动力平台”让通用化率达到95%。例如附件模块、进排气模块、燃油模块、活塞模块、曲通模块、缸体模块、缸盖模块、配气正时模块、冷却润滑模块,这些都可以根据需要进行灵活的组合和搭配。

    因此,在“SUPER POWER动力平台”的基础上,北京汽车计划衍生出三大系列的产品,其中不仅有主打强劲动力的“S系列”,和可实现动力性和经济性平衡的“H系列”,更是面对新能源的大趋势,推出了主打混动体验,节油率可达35%的“E系列”。

    众所周知,作为直接影响油耗的参数,发动机的热效率至关重要,热效率越高表明汽油燃烧越充分,即用更少的油获得更长的行驶里程。

    在开发A156T2发动机时,北京汽车的SUPER POWER动力平台将涡轮增压技术和冷却EGR技术高效结合,配合米勒循环,将部分废气经冷却后再循环进入缸内参与燃烧,在降低废弃排放的同时,提升燃烧效率。

    数据显示,在A156T2发动机实际应用的场景中,92号油品即可让其实现42%的超高热效率,远超同行的38%热效率。

    “具体到不同部件,相较于上一代发动机,北汽A156T2这一代发动机在以下不同部件进行了大幅提升。”谈及这一话题时,范子柱如数家珍地说,“整机性能提升233项、热力学提升295项、部件性能提升823项;NVH性能提升261项……”也正是总计1682项指标的提升,让这款发动机的实力实现了真正的飞跃。

    衡量一款发动机必须进行全面考核,而这意味着研发人员必须系统性地解决其中的技术难题。

    以发动机噪音控制为例,通常情况下,在一台整车的NVH品质控制中,包括发动机噪声、轮胎胎噪、风噪等三大部分,仅发动机的NVH调教工作量就十分巨大。

    在范子柱看来,仅从工程师角度出发去调教NVH的时代早已过去,现在更倾向于通过设定用户的场景来进行调教,这就是发动机研发过程中的“用户思维”。

    据了解,对于一台发动机NVH的评价不仅是分贝和大小,还包含尖锐度、粗糙度等多个指标。“要将好听的声音放大,不好听的屏蔽掉。还要让用户在开车驾驶时有参与感。因为除了发动机的性能外,声音也是极其重要的互动工具。”范子柱解释说。

    通过使用SUPER POWER动力平台的高模态结构设计,范子柱和同事们降低噪声辐射,并采用噪音低、传动平稳的同步带正时传动系统,具备21项降噪黑科技,怠速时发动机噪声保持在57.4分贝以内,能为车内乘客提供更加静谧的驾乘体验。

    正是抱着“对任何一个领域都不放松”的态度,让A156T2发动机在智能化、燃油节能效率、NVH和品质等领域都能够处于领先位置。“对于现阶段的北京汽车而言,这款发动机意义重大,它将搭载在北汽明年发布的全新SUV上。同时,北京汽车的后续车型也都会搭载这款‘全能’发动机。”范子柱如是说。

    “每一位青年工程师都是一座技术富矿”

    “其实,每一位青年工程师都是一座技术富矿。过去只是像一群流水线上的组装工人,把国外企业生产的各个零部件运送到厂房,进行组装。现在则完全不一样,大家不仅能够开发新产品,而且能够将一些技术进行‘反向输出’,我觉得工作更有价值感和认同感了。”这是某自主品牌一线操作工人的真实感受。

    这样的变化离不开自主品牌企业对于技术的重视和投入,更离不开工程师们日夜的探索和改进。在北京汽车A156T2发动机的背后,就有这么一群踏实肯干的青年工程师。

    在外人看来无限繁琐,甚至有些无聊的各项验证、试验,在北汽动力总成的工程师眼中总是“有趣且令人富有成就感的”。

    “总有人问我,为什么工程师都这么拼,可我觉得工程师其实很单纯,只要我们认定了一件事情,就要把它干好。我们把A156T2发动机当成自己的孩子来培养,就是这么简单的想法。”北汽动力燃烧开发主任工程师苏方旭笑着说。

    “不知道大家清不清楚,绝大多少主机厂通常都会在发动机热机状态下把喷油、点火等策略标定出来。但经过我们分析发现,还有一部分人用车集中在暖机的时候,此时发动机一些控制参数会出现偏差。”苏方旭回忆说。

    为了让用户在使用过程中更直观、准确地了解发动机的性能,苏方旭和同事在A156T2H项目里面加入了“暖机标定”:直喷发动机台架标定通常基本上是6-8个月,在这个基础上又加了4个月左右的暖机的标定。

    “2020年年初,我们准备为发动机做性能方案实验验证时,新冠肺炎疫情暴发。为了保障项目进度,我和同事最长连续工作了一个月。”苏方旭淡淡地说,这种例子在团队中屡见不鲜。

    作为工程师中少有的“女将”,北汽动力结构仿真责任工程师赵志芳从未想过在工作中的性别差异。“虽然A156T2项目团队男女工程师的比例大约是4:1,但大家在工作上其实没有所谓的‘性别差异’,每个人都是想着怎么去把事情做好,把产品做漂亮。”

    赵志芳坦言,前几年北京汽车的公开发声不多,但其实每个北京汽车的工程师心里都“有一股劲儿”,有一种渴望成功的强烈愿望在,所以在赵志芳和同事们眼中,A156T2项目我不仅仅是一个产品,更是一个向前突破的希望。

    青年工程的这份热情和不断向前探索的勇气,自然兑现出了更好的产品和价值。

    “我们大团队的氛围非常棒,每一个工程师提出任何一个想法或者是建议,都不会被轻易否定,一定要经过论证研究后,才能下定论,然后再去推进项目。”赵志芳兴奋地说,这让每一个工程师都有被尊重的感觉。

    “大家的主人翁的精神很快被调动起来了。大家都意识到,这个产品就是我们自己的,把它干好就是我们应该干的事。”赵志芳对记者说。

    正是凭借着这样一群踏实执着、勇敢探索的青年工程师,北京汽车一步步突破了技术关卡,在发动机等核心技术领域实现了跨越式发展。

    “发动机研发的工作就像在黑暗中驾车前行。有时候,你会觉得那种黑暗是令人绝望的、没有希望的,但更多时候希望会像天上的星星、前方的萤火虫一样,突然出现,引领你不断突破自己。”范子柱感慨说,“可能到产品下线的那一刻,我们依然觉得不够完美。‘再多一次试验,再多一次调教’是一台发动机不断进化的必经之路,更是一个工程师的自我进化和修养。”

中青报·中青网记者 张真齐 来源:中国青年报

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2021年08月05日 12 版