自從內燃機發明以來，提升熱效率是內燃機最核心的技術追求，尤其在進入混動化時代以後，高熱效率發動機和電動機相結合將帶來極佳的動力表現和油耗水平。

之前高效發動機一直是日系的天下，以豐田、本田爲代表的日系高效混合動力發動機在市場上獲得了巨大的成功，成爲行業的標杆。

時間進入2020年以來，國內自主品牌的發動機技術經過多年的積累，進入了爆發期，高熱效率的發動機不斷湧現，其中廣汽傳祺2.0ATK發動機以42.10%的最高熱效率成爲自主品牌熱效率的巔峯之作。其熱效率水平即使和豐田、本田最新的混動專用發動機相比也是相當領先的。

今天我們就一起來看一下廣汽傳祺這臺2.0ATK發動機是如何在技術上實現超高效率的：

一、提升發動機效率的關鍵因素

在分析廣汽2.0ATK發動機發動機之前，我們先簡單瞭解一下提升發動機熱效率的關鍵因素，下面借用馬自達和日產公佈的信息來簡單說明一下。

1.壓縮比

首先我們看一下日產提供的信息（下圖）：發動機的熱效率公式中我們可以看出提升熱效率的最直接因素就是提升壓縮比ε，隨着壓縮比的升高。

2.比熱比

如果想進一步提升效率，僅僅提高壓縮比是不夠的，因此另外一個因素會被考慮，那就是比熱比K。

下圖以馬自達提供的報告舉例說明（下圖），在提升壓縮比的第一步1st Step措施實施以後，提高比熱比K作爲2nd Step措施可以進一步提升發動機熱效率。提高比熱比的典型方案有兩個：一個是稀薄燃燒，一個是降低燃燒溫度。

3.降低發動機阻力

雖然燃燒系統通過增加壓縮比和比熱比可以提高熱效率，但是對於實際車輛使用情況來說，還要考慮這些好不容易通過燃燒系統優化得到的效率提升不會被髮動機自身的阻力（包括摩擦阻力和泵氣損失）給浪費掉，這就是有效熱效率的概念。因此，降低發動機阻力可以提升有效熱效率。

廣汽2.0ATK發動機能夠達到如此高的有效熱效率基本也是從上面三個方面出發進行的技術方案設定，下面我們一起來看一下：

二、 先進燃燒系統帶來熱效率的提升

1、阿特金森循環

廣汽2.0ATK發動機採用了廣汽自主研發的GCCS燃燒系統GAC Gasoline Combustion System（廣汽汽油機燃燒系統），在2.0ATK發動機上該燃燒系統的核心是阿特金森循環（Atkinson Cycle），這也是ATK三個字母的來歷。

說到阿特金森循環，大家最熟悉的是日系豐田的混合動力發動機和馬自達的SKYACITVE創馳藍天發動機，他們都以阿特金森循環發動機和高效率著稱。廣汽2.0ATK發動機的阿特金森循環技術方案和豐田、馬自達的方案也是類似的，都是通過對氣門正時的控制來實現的。

簡單的說就是利用特殊設計的凸輪型線和氣門正時控制VVT技術結合，採用進氣門晚關的策略，在活塞到達進氣下止點開始進入壓縮衝程的時候保持進氣門開啓一段時間，使得部分已經進入氣缸的空氣重新被壓回到進氣管中，從而降低部分負荷下的泵氣損失。

同時，這樣也允許發動機使用比較高的壓縮比，從而在膨脹做功衝程的時候能夠利用高壓縮比來進一步提高熱效率。

對照前面熱效率提升的關鍵因素，我們可以看出阿特金森循環在熱效率提升上的兩個貢獻：一個是可以提升壓縮比，第二個是可以降低泵氣損失。下面是通過控制氣門正時實現阿特金森循環的示意圖：

爲了實現阿特金森循環中要求的凸輪正時控制，廣汽2.0ATK發動機選擇了和豐田、本田、馬自達相同的VVT可變氣門正時控制方案，也就是，進氣採用電動VVT以實現超大的調節角度和快速的響應，排氣採用中置式液壓驅動VVT來平衡性能和成本。

阿特金森循環由於其高壓縮比特性在高速大負荷時由於高壓縮比引起的爆震會限制發動機的性能輸出，廣汽在這臺發動機上採用了進氣可變升程技術來解決這一問題，在中低負荷下采用阿特金森循環來實現高效率，而在大負荷情況下可以通過可變氣門升程技術切換回奧托循環來獲得性能。

我們可以看到這臺2.0ATK自然吸氣發動機在如此高的熱效率下還能保持105Kw的額定功率和180Nm的峯值扭矩，性能指標和豐田、本田的混動專用自吸發動機相比也不落下風。

2、超高壓縮比

廣汽2.0ATK發動機採用了15.6：1的超高壓縮比，超過了馬自達第一代創馳藍天和豐田、本田混動自吸發動機13:1左右的壓縮比水平，和馬自達第二代創馳藍天壓燃發動機的壓縮比接近。超高的壓縮比會帶來效率上顯著的提升。

爲了實現超高的壓縮比，發動機的結構參數必須做出重大改變，廣汽2.0ATK發動機採用了超長衝程設計，衝程缸徑比達到1.3，這也是高效混合動力自吸發動機設計的一種趨勢（傳統發動機一般認爲衝程缸徑比的上限在1.2）。

3、冷卻EGR技術

廢氣再循環系統(Exhaust Gas Recirculation)簡稱EGR，是將發動機產生廢氣的一小部分導入進氣側再度燃燒。再循環廢氣由於具有惰性將會延緩燃燒速度，這樣可以降低燃燒的壓力和溫度。這樣不僅有利於降低NOX排放的產生，還可以提高比熱比，降低泵氣損失，從而提升發動機的效率。

雖然VVT氣門可變正時技術理論上可以通過控制進排氣門的疊開角度和時刻從而控制部分廢氣從排氣門迴流到氣缸中實現內部EGR，但是對於廣汽這臺高效率發動機來講，只有內部EGR是遠遠不夠的，必須增加帶有單獨冷卻系統和外部EGR系統。

4、 高滾流氣道設計

阿特金森循環和外部EGR系統的引入一般需要伴隨高滾流氣道來保證燃燒的穩定性。廣汽GCCS燃燒系統通過高滾流氣道和活塞頂的優化設計，燃燒速度提升22%，確保了燃燒系統的穩定性。

5、350bar直噴系統

廣汽2.0ATK發動機採用了側置噴油器佈置的直噴系統，雖然在混動專用高效發動機上先進直噴系統並非是最關鍵的技術方案，但是廣汽仍然爲這臺2.0ATK選擇了最新的350bar噴射壓力的直噴系統，理論上更高的噴射壓力可以帶來更低的排放。

三、低摩擦設計

降低摩擦阻力可以顯著的提升發動機的有效熱效率，因此降低摩擦阻力成爲廣汽2.0ATK發動機的核心技術手段。

1、 電子水泵

採用電子水泵技術不但可以降低發動機的阻力，還可以和發動機的冷卻系統一起實現靈活的發動機熱管理，讓發動機啓動後能夠儘快的熱機，進入最佳工作狀態，從而降低實際使用過程中的油耗。

2、 可變機油泵

2.0ATK發動機採用了基於MAP控制的連續可變排量機油泵，這種設計可以在低速低負荷採用低油壓來降低機油泵驅動阻力，提高效率，在高速高負荷採用好油壓來保證潤滑。

3、 無前端附件驅動皮帶設計

2.0ATK發動機是專爲混合動力設計的，因此採用的電動空調壓縮機的設計，同時由於水泵已經採用了電動水泵，混動發動機也不需要傳統發動機上的12V發電機，因此這個發動機完全不需要前端驅動任何機械附件，這也大大的降低了發動機的阻力。

4、 其他降低摩擦阻力的措施

廣汽2.0ATK發動機還採用了其他衆多降低摩擦阻力的技術措施，比如：低張力活塞環、活塞裙部低摩擦塗層、凸輪軸滾針軸承等等。