十佳发动机及混动系统!详解广汽2.0ATK+GMC 2.0钜浪混动关键技术

2022-11-16 17:23:28

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2022年11月

11月16日,“中国心”2022年度十佳发动机及混动系统评选获奖名单正式公布,广汽2.0ATK+GMC 2.0钜浪混动系统凭借高品质、低油耗、强动力、更安静、超平顺五大优势,在经过重重考验、严苛评选之后,力压众多竞争对手,夺得十佳发动机及混动系统称号。

“中国心”年度十佳发动机及混动系统评选创办于2006年,是国内最具权威性和影响力的汽车动力系统评选之一。此次广汽2.0ATK+GMC 2.0钜浪混动系统荣获十佳发动机及混动系统称号,代表了广汽自主研发、历经13年技术积淀的混动系统,得到了行业、消费者和专业媒体的高度认可。

 

广汽2.0ATK+GMC 2.0钜浪混动系统获得2022年度十佳发动机及混动系统称号

 

 

搭载广汽2.0ATK+GMC 2.0钜浪混动系统的影酷参加2022年度十佳发动机及混动系统评选实车测试

 

广汽研究院动力总成中心发动机系统研发部副部长占文锋向专家评委介绍广汽2.0ATK+GMC 2.0钜浪混动系统技术亮点

 

广汽2.0ATK+GMC 2.0钜浪混动系统

 

2.0ATK——高效混动专用发动机

 

2.0ATK发动机是广汽研究院专门为混动系统开发的专用发动机,采用自然吸气、阿特金森循环技术路线,超高压缩比15.6、超高滚流比进气道、长冲程设计,采用M10火花塞、高能点火、低温冷却外部EGR技术、GCCS燃烧控制专利技术和350bar高压直喷系统,通过协同优化燃油喷射、缸内流动,实现在超高压缩比和大EGR率下的缸内燃烧过程高效性与清洁性。

 

广汽第四代2.0ATK混动专用发动机

 

超高压缩比会带来爆震问题,2.0ATK发动机从主体结构参数、进气系统参数、燃油喷射方案、燃烧控制、爆震控制策略、能量损失控制,到热管理方案和软件开发,制定了严密配合的整体技术方案,也是软硬件一体化、具备良好适应性的系统性技术方案。

 

2020年8月,经过第三方权威认证机构中汽研华诚认证(天津)有限公司评测,2.0ATK发动机取得了42.10%热效率的重大突破,将国内发动机技术水平推向全新高度。得益于广汽第四代发动机平台领先的技术实力和2.0ATK发动机热效率巨大的提升潜力,广汽研究院对该款发动机进行迭代升级,通过深度优化燃烧系统、燃烧控制、能量损失控制和废气再循环系统(EGR)控制等,进一步提升热效率。今年8月,经过再次评测,2.0ATK发动机试验室最高热效率达到44.14%,再次刷新中国品牌发动机最高热效率认证纪录。

 

2.0ATK发动机试验室最高热效率达到44.14%

 

2.0ATK发动机具有四大核心技术:一是高效燃烧系统。为实现发动机的高效燃烧,量化分解发动机燃烧系统设计的关键参数,广汽研究院结合CAE技术和光学测试技术,采用DoE(试验设计)方法优化进排气道、缸盖燃烧室、活塞顶面形状、喷射系统和点火装置的设计。缸内流场分布决定了燃烧速率,为获得较高的火焰传播速率,促进油气混合,进气道需要保证较高的流量系数并组织较强的滚流,2.0ATK发动机设计了高滚流进气道,积分滚流比超过3,处于行业领先水平。采用长冲程设计,冲程缸径比高达1.3,活塞行程长,运行速度更快,泵气效果更显著,进气流速更快,叠加高滚流进气道,进一步提升缸内滚流比,在进气和压缩过程,有效地保持滚流强度,在压缩上止点产生较大湍动能,提高燃烧速度。采用M10火花塞设计方案,更紧凑的燃烧室设计,进而实现较大的进气门设计,在高滚流的同时保证进气能力的提升。350bar高压喷射系统,让燃油实现更好地雾化,改善缸内油气混合气均匀性,减少局部混合气过浓区数量,进而优化颗粒物排放。进气电动相位调节器,最高调节速度达300℃A/s,响应快速,实现配气相位与燃烧工况的快速精准匹配,提高燃烧效率。

 

2.0ATK发动机高效燃烧系统

 

二是低温冷却废气再循环系统(EGR)。为了有效抑制爆震,提高热效率,2.0ATK发动机采用低温冷却外部EGR技术。在设计上,利用电控的中温水冷却EGR,进一步降低EGR温度;EGR在第一级催化器后取气,保证EGR气体的清洁,降低系统被污染的机率;EGR气体进入歧管采用总管进气方案,保证各缸EGR均匀性,偏差在±1%以内,实现各缸燃烧的一致性、稳定性。

 

2.0ATK发动机废气再循环系统

 

三是智能热管理系统。2.0ATK发动机热管理系统硬件由高功率电子水泵、温控模块、缸体缸盖并联分流水套组成,通过软件标定实现快速暖机,精确控制水温,降低整机油耗。电子水泵的工作点不受发动机工况限制,与发动机转速解耦,流量可调,在不同工况下均能维持适度的冷却液流量,减少能量损失。温控模块可以根据发动机工况、水温,同时对多个支路流量进行精确控制,配合缸体缸盖并联分流水套设计,对缸体、缸盖的出水分别进行控制,实现对缸体、缸盖不同温度需求的调节,实现快速暖机,进而实现提高热效率,降低整机油耗。缸体水套上下分层冷却,降低缸筒温度梯度,减小热变形,降低泄漏损失。

 

2.0ATK发动机智能热管理系统

 

四是低摩擦技术。2.0ATK发动机集多项低摩擦技术与设计方案,包括全可变机油泵、低张力活塞环、凸轮轴滚动轴承、DLC涂层活塞销、减摩涂层活塞、低张力正时系统、滚子摇臂、附件电气化和低粘度机油等低摩擦技术方案。在设计上,多处采用节流设计,降低机油流量,间接降低机油泵的机械损失。采用附件电气化方案,取消附件轮系,将减震皮带轮内置曲轴箱中,取消轴封结构。2.0ATK发动机在2000r/min、机油温度90℃时,FMEP(平均有效压力)仅有0.32bar,处于行业领先水平。

 

2.0ATK发动机低摩擦技术

 

GMC 2.0——集成式双电机平行轴串并联DHT

 

广汽第二代机电耦合系统GMC 2.0首创集成式双电机平行轴串并联DHT,累计专利拥有量超400件,其中发明专利占比57%。

 

广汽第二代机电耦合系统GMC 2.0

 

基于正向开发设计,GMC 2.0开展分析和优选组合方案达到近19万种,率先提出了双电机平行轴串并联的两挡混动系统构型,进一步提升系统性能,兼顾动力性和经济性,兼顾HEV和PHEV需求,持续引领国内双电机DHT发展。

 

GMC 2.0可实现纯电、增程、发动机直驱1挡、发动机直驱2挡、并联混动1挡、并联混动2挡、驻车发电、制动能量回收等多挡多模式工作,通过控制系统智能切换实现各种驾驶场景下动力与油耗的完美平衡,WLTC工况混动系统热效利用率95.5%。

 

GMC 2.0创新构型及工作模式

 

为提升整车搭载平顺性和不同车型的空间布置可行性,GMC 2.0设计了行星齿轮+离合器/制动器的高集成、高平顺的串并联两挡结构。采用离合器/制动器作为执行机构,相对于同步器,实现更平顺、无冲击的换挡和模式切换。利用行星齿轮结构紧凑的特点,整机轴向尺寸仅为395mm,实现了跨平台不同车型的灵活布置;突破行星齿轮在双电机平行轴串并联DHT上的结构设计、润滑设计、分析、验证等难题。

 

在结构集成领域,GMC 2.0于2018年在国内率先开展DHT本体与双电机控制器结构集成,突破振动、密封、电磁屏蔽等电机和电机控制器直连结构的设计难点,开发全新的高压穿缸连接器,申请2项专利,实现双电机、双电机控制器、变速耦合机构、液压控制系统等多合一集成,实现整机小型化、轻量化和降成本,相对于上一代重量降低30kg,轴向尺寸减小44mm。整机通过10g振动加速度耐久验证和EMC带载测试通过Class 3。

 

GMC 2.0先进电机技术

 

GMC 2.0平台化小型化

 

在电机电控等关键零部件方面,GMC 2.0开发了高性能油冷扁线电机,采用多层扁线结构、采用低铁损硅钢片,具有高能量密度、NVH优秀等特点,电机功率密度将近6.5kW/kg。同时开发了升变压技术,可实现动力电池的母线电压从266V到650V之间多级可变,保证电机系统始终工作在最适电压,效率更高、能耗更低;实现电机电压与电池电压解耦,有利于电池小型化、平台化。

 

GMC 2.0采用面向油冷电机的双源一体化主动冷却润滑技术,实现了冷却润滑流量的按需供给和在双源之间的高效分配,助力整机更高效节能;基于转速控制的高低压解耦控制技术,使模式切换过程中的高压油路流量减少,实现整机低能耗、高效率运行。

 

GMC 2.0高低压主动解耦控制技术

 

广汽2.0ATK+GMC 2.0钜浪混动系统搭载在影豹、影酷混动版,为消费者带来澎湃动力,并进一步降低油耗。在实测中,影豹、影酷0-60km/h加速分别为3.4s、3.9s,足以媲美电动车;在“一箱油高难度测试”中,影豹极限测试最长续航1537km,百公里油耗低至3.0L;影酷极限测试最长续航1711km,百公里油耗低至3.2L,全面展现钜浪混动在全地形、全场景、全路况下的超低油耗水准,以及在各种极端环境下的高品质与高性能。

 

经过十余年的创新实践,广汽研究院已具备完整的传统和混动动力总成产品开发、动力总成系统集成及标定、全工况试验验证和全过程体系流程管理等能力,研发成果和技术水平处于自主品牌前列。在低碳环保的大环境下,广汽研究院将持续提升创新能力,并积极推动跨企业精诚合作,加速混动技术发展,不断推出更高效、清洁的动力总成产品,助力广汽集团实现2025年全面电气化目标。

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