大设计 | 奇瑞的1.6TGDI发动机为什么省油？这7个手段都听得懂

?奇瑞瑞虎8上的1.6TGDI发动机一问世就堪称明星发动机，获得了所有开过的媒体和车主的好评。瑞虎8 也在它的带动下逐月热销，并且已经连续四个月销量超过1万台，逐渐回归主流车型的位置。那么，这台发动机究竟为什么被称为“明星”？恐怕很多人都说不出所以然来。今天我就带大家回顾一下这款发动机在研发过程中，几个关键的小故事。
中国人的节约意识非常强，表现在汽车上，就是几乎每个人都会关心油耗——但是同时又会要求动力强劲，而省油和动力好却是两个互相矛盾的性能。安装在瑞虎8、艾瑞泽GX Pro这几款车上的奇瑞第三代TGDI发动机，究竟省不省油？
奇瑞1.6TGDI发动机是中国唯一堪称完全自主研发的发动机
作为奇瑞、乃至全中国首款完全正向研发的高性能发动机，奇瑞的1.6TGDI发动机可以毫不夸张地说，处于国内发动机的塔尖位置。它的研发过程相当漫长，总共延续2011年，但严格说是包括了两个差异阶段的。第一阶段，2008年项目启动时，是奇瑞和著名的AVL一起联合研发，202011年这款当时瞄准国5的发动机就已经面世，最大扭矩已经有惊人的420Nm（对外说350Nm），并且安装在了当时准备合资的路虎极光上测试，获得了相当优异的性能，可惜后来由于其他现实原因而搁置。
到了13年，进入了第二阶段，这款发动机项目再次启动，此时奇瑞甩开了AVL自己干，并直接瞄准了国6B排放标准，为此抛弃了除缸体外的所有原设计，采用了新技术几乎实现了重新开发。历经又一个5年后，于2018年装车，2019年开始销售。这台发动机完成了对奇瑞高性能发动机独立研发能力的真实检验，让中国自主的发动机研发和制造水平都提升了很大的台阶。
这台1.6TGDI发动机的燃烧效率是38%，标称油耗是7.4L/100公里，装在瑞虎8这辆七座车上，小熊油耗上显示日常平均的真实油耗8.62/100公里，比同级车的实际油耗节约多了。
奇瑞1.6TGDI发动机的升功率和升扭矩与奔驰的1.6升现役发动机数据接近
奇瑞的工程师有句话叫“品质源于设计”我非常同意。省油的发动机首先要在设计阶段就有省油的目标，然后用试验来不断验证。当然如果没有研发体系支撑的话，开发的时候就是东一榔头西一棒子的。省油的思路都是现成的，只要去尝试，就能有改善。区别就在少数车企愿意做，大部分车企不去做。
下面放大招！来看看奇瑞研究院的直男们为了省油用了什么样的脑回路：
1，燃烧充分即省油，针对进气道进行特殊形状的设计，形成滚流效果。
2，加强热管理设计，让发动机快速达到工作温度。
3，改善喷油嘴设计，让汽油喷雾更加均匀。
4，避免喷油太多，尤其要防止喷到缸体侧壁上导致“机油增多”。
5，使用更轻巧、气量大、响应快的涡轮增压器。
6，发动机和全车轻量化，减少无效热量磨损。
7，降低发动机各处摩擦磨损。
奇瑞的TGDI发动机运用了很多先进的精细设计理念，可以把原本浪费的热量转化为动力，我们不妨来看看，也可以和你自己车上的其他发动机比一比。
【奇瑞第三代1.6 TGDI发动机38%热效率示意图】
咱们先看一张图。这张图表明，发动机浪费的能源比可以利用的能源多一倍，这个物理规律是不可抵抗的，只能不断地把使用场景细化，逼近燃烧效率的极限。方法只有一个：开源节流。上面列出的7条解决的手段，前3个就是“开源”，尽可能榨取发动机的最大潜能；后面四个是“节流”，尽量减少发动机的各种能量磨损。
第1个手段，进气道的滚流设计。简单说，就是要让进入气缸的空气在进气道里就躁动起来，为了进入燃烧室和汽油喷雾混合做好准备。因此进气道就不能设计成和水管一样粗细均匀，而是做成不规则的鱼肚形状，让通过的空气挤压形成乱流——当然是有控制的乱，不是真的乱。这个话题太专业，咱们就不细说了。

第2个手段，改变喷嘴设计，喷嘴设计决定了汽油雾化微粒喷射的方向和形状。要是你见过《向往的生活》里哪种老式爆米花机的话，可以回想一下爆米花的最后一步，从加热转炉往一个大口袋里“嘭”的一下崩开盖子，爆米花朝各个方向均匀炸开的状态，那就是从发动机喷嘴里出来的雾化汽油微粒最理想的样子。不过燃烧室太小了，内部形状复杂，而且又被气门、缸体和活塞封起来看不见里面，怎么办呢？
不怕，咱有招儿！为了搞清楚油滴在燃烧室里是怎么散开的，理工直男奇瑞早在2012年就投资四千万人民币建了一个“光学实验室”，让一个钻石做成的透明单缸发动机运转，然后用激光给它高速拍照，曲轴每转动1度就留个影，一个冲程可以拍720张照片，把汽油雾化的路径和状态安排得明明白白。
【这就是进入发动机燃烧室里的雾状油滴的样子】
能给燃烧室里面拍X光片，研究起来就得心应手了，这个光学实验室为奇瑞TGDI发动机的研发立了大功，实现了“一滴油也不浪费”的目标。如果没有这个设备，在研发的时候很难做到精准喷油，发动机油耗难以达到最优。由于它确实很有用，国内其他企业也纷纷效仿奇瑞购买这套设备，预计近两年将陆续到货。
第3个手段，是要避免汽油喷到缸壁上被浪费掉。大家应该还记得去年本田C-RV发生的机油增多引发的车主不满事件。其实不是机油多了，而是沾在缸体内壁上的油雾被冷却无法燃烧，一点点地被活塞环刮进了油底壳，因此稀释机油同时液面升高。这一方面浪费了汽油、降低了发动机功率，另一方面汽油稀释了机油后，会让润滑失效，损伤发动机寿命。这是典型的设计错误。和上面一样，借助光学发动机实验室，可以避免雾状油滴被高速吸入燃烧室的气体吹到气缸侧壁上，从而避免一系列的后续麻烦。
第四个手段，是选择更轻巧恰当的涡轮增压器。涡轮增压器越轻巧，响应速度就越快，增压效果也就越好。但也需要考虑其他因素的平衡，比如涡轮若是太小，转动惯量固然小了，但增压效果会有限，毕竟这是台符合国6排放标准的发动机，要求换气均匀才有利于排放，这就必须考虑大涡轮的增压器，所以涡轮大小并非只看响应时间，也要考虑排放和其他因素综合选取。很多类似的细节，要多做试验而不是拍脑袋。

第5个手段是轻量化，包括发动机自己的轻量化和整车的轻量化。就发动机来说，奇瑞的发动机缸体重量在三代里已经减掉了一半，目前全铝缸体只有22公斤重，非常轻巧。减重后有两方面的优势——一是减掉的重量就不需要浪费发动机功率去推着跑了，二是这部分重量也不需要用更多的能量来冷却了。

第6个手段，降低发动机各处的摩擦磨损，也就是咱们在最前面的示意图里看见的各种磨损。和奇瑞自己的第二代发动机比，减少的摩擦磨损达到20%之多，算是很惊人了。

第7个手段，加强热管理。这个概念很宽泛，也是最近几年才兴起的概念。以往说到热管理，基本上都只是说的发动机冷却系统的热量管理，而在奇瑞，这个概念已经延展到了整车上：发动机舱内的空气流向、空调系统、阳光照射等也都成为热管理的对象。在奇瑞完善正向研发体系之前，关于热管理方面只有区区不到10个指标来限定，而现在已经细化到了有7大模块、对应120个指标的项目，可见其中的细致程度。
关于热管理，我们可以聚焦到发动机上来举个例子。当冷车启动的时候，尤其在冬天，我们会希望发动机尽快地升温，一来让喷出来的油滴更加雾化以便燃烧充分，这样不但功率大而且排放也好；二来发动机热了之后空调也可以早点起作用。因而在冷车启动的时候，冷却系统最好不要太早起作用，发动机舱内的热风也尽量别散掉，这就是我们打开新瑞虎8发动机罩之后，会看见发动机被严密地罩起来的原因，绝不只是因为整齐好看而已。通过各种手段，瑞虎8的发动机暖机速度比上一代发动机提升了55%，时间缩短5-10分钟。冷车启动后快速升温不仅仅用在冬天，由于国内很多中小城市的车主每天行驶距离很短，因而快速暖机也是在日常延长发动机寿命的重要手段。异曲同工的是，今年刚上市的新一代宝马自达3系也把发动机捂起来了。
关于热管理的话题，可以专门讲上一天，但今天就不展开了。现在让我们回到最初的问题：奇瑞第三代TGDI发动机省油吗？从上面这7个方面的手段你可以看得出来，省油这件事，并不是就事论事可以解决的，发动机的设计一环扣一环，有太多的因素会影响到油耗。只有通过这种死抠细节的方式，才能一个一个地堵住漏洞。在较真这件事上，恐怕理工直男才是最有发言权的。
鉴于本田这几年在发动机上出了不少设计事故，尤其在中国市场，一个接一个的爆雷事件应接不暇，非常对不起“发动机世家”的形象。尽管由于牌子的惯性和本田死忠粉对自己利益受损的无动于衷，让这些负面因素暂时消失了，但外资牌子对中国用户的态度已经昭然若揭。因此，“卖发动机送车”这个雅号，我想，是时候移交给奇瑞了。

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奇瑞研发故事目录：

一、我算了算，你使出吃奶的劲儿，也只能开出这台奇瑞发动机极限的1/65

二、奇瑞1.6TGDI明星发动机为什么省油？这7个手段都听得懂

三、只有丰田和奇瑞达到的41%热效率，其实都被伪行家误导了

四、看懂发动机数字的猫腻后，我可以证明奇瑞真的“不会营销”

五、汽车核心技术“三大件”做好了之后，奇瑞开始打造车上的“第四大件”

六、平均每天撞一辆车，奇瑞每年烧钱2.7亿，撞出来一个安全性的好口碑

七、肉眼看不见的风险更要重视，藏在车内空气里的核心科技

八、当别人为国6标准撞墙的时候，奇瑞已经在迎接下一代排放标准了

九、为什么奇瑞发动机都被盖得那么严实？正确答案终于来了

十、奇瑞尹总口中经常提到的“V字型研发体系”，究竟是在说什么？