10月13日，中國機械工業聯合會和中國機械工程學會正式公布2023年度“機械工業科學技術獎”獲獎項目，廣汽集團“高效清潔低噪混動專用汽油機平臺技術及產品開發”項目榮獲科技進步獎二等獎。

廣汽研究院自2017年起開展混動專用發動機研發，致力于挖掘發動機潛力，圍繞降低油耗、降低排放、提升NVH性能等開發重點，構建混動專用發動機平臺。在平臺基礎上，通過調整燃燒參數、配氣參數、增壓器匹配等設計，開發供燃油車型、混動車型使用的高性能發動機。

突破發動機熱功轉化效率瓶頸

發動機通過燃燒把燃料的化學能轉化為內能，再通過機械結構將內能轉化為機械能輸出。因此，提升發動機熱效率、降低污染物排放的重點與難點就是燃燒系統的開發。

提升高壓縮比混動專用發動機燃燒過程的高效性，核心在于缸內燃燒組織的深度優化，針對這一國際共性技術難題，項目創新性地提出了基于高效空氣管理與精準噴油管理協同作用的缸內瞬態燃燒組織優化技術，并在此基礎上提出廣汽GCCS燃燒控制系統專利技術（GAC Combustion Control System）。

GCCS建立了燃燒控制系統全息可視化開發平臺，利用高能激光及高速成像技術，實現對缸蓋氣道流場組織、缸內混合氣形成、缸內燃燒過程優化及噴霧特性設計的全息可視化開發。通過可視化技術及標定優化，量化分解燃燒過程關鍵控制指標，對燃燒控制策略進行深度調校，以精細化設計實現燃燒系統組成部分的最優匹配。

GCCS的提出，有效突破了發動機熱功轉化效率瓶頸。為進一步提升熱效率潛力，廣汽創新地將預燃室射流點火技術與超稀薄燃燒技術耦合，實現更高壓縮比下可控燃燒，最終在實驗室內實現指示熱效率超50.5%。

構建精準的熱管理技術體系

混動汽車的工作場景，不僅要求發動機在更加復雜的瞬態工況下實現節能減排，還要求其熱量能夠解決機油可靠性、乘員艙舒適性等課題，這些都對熱管理系統的主動控制提出了更高的要求。

項目以用戶數據為依據，通過對實際使用場景、整車需求的探索與研究，以及對傳熱學、流體力學等物理經驗的綜合理解，運用數字化開發手段，構建出一個完整的熱管理技術體系，解決了混動汽車熱管理面臨的熱機速度慢、水溫振蕩、特殊場景失效三大核心問題。

項目基于瞬態工況下不同策略的熱量變化進行研究，通過物理模型對燃燒室內向外換熱過程逐步離散解析，提出了以溫度場分布、壓力分布作為核心邊界的思想，并研究了不同邊界下的發動機熱機速度，最終設計了分工況、分區域、分階段的快速熱機策略，常溫下WLTC熱機過程加速幅度最大可超過30%。

針對水溫感知遲滯、振蕩問題，項目提出了高精度水溫控制技術，深入研究傳感器對水溫響應性的影響、熱量在流體上下游傳遞過程中的溫度變化，以及PID調節對不同參數修正的效果，并實現TMM技術在自主品牌的首搭。

項目通過對45萬輛市售車、累計270億公里的用戶數據進行脫敏和分析，開發出一系列特殊痛點場景的主動識別策略，并進行適應性處理，以應對未必典型、未必惡劣但極易引起失效的特殊工況，有效改善車輛的可靠性、舒適性，顯著提升用戶體驗。

行業首創人工智能技術與發動機控制結合

作為發動機的大腦，發動機控制系統需要協調所有控制參數，精確控制發動機熱力學過程，實現發動機最高熱效率、最大功率扭矩輸出并降低排放，使發動機在不同工況下始終運轉在最優的狀態。

項目采用進氣門早關或進氣門晚關策略，降低有效壓縮比，抑制爆震并減少泵氣損失，在自主品牌中率先搭載廢氣再循環技術，增大缸內充量密度、降低缸內溫度，有效降低熱力循環過程的傳熱損失；并發明了基于模型的進氣量控制技術，實現空氣系統的精確控制，改進發動機燃燒與熱力學過程，發動機熱效率提升3.7%。

項目首次將人工智能技術應用到發動機控制中，基于空間填充試驗設計方法、自動測試技術，精準獲取測試數據；采用統計式機器學習方法，對試驗數據進行高斯過程建模，用數學算法描述復雜的系統行為，實現多目標、多參數全局優化，發動機高效率區域面積提升11.4%。

解決NVH主觀評價客觀參數化難題

對于混動專用發動機來說，隨著電機及其他電氣附件的加入，除了發動機原有的缸壓激勵、配氣正時激勵、活塞敲擊激勵外，與發動機匹配的機電耦合系統會引入新的激勵，如電機電磁激勵、電機轉子不平衡激勵等，從而產生與傳統汽車不同的NVH問題。

提升混動專用發動機的NVH性能，需要同時從低振動噪聲和聲品質兩方面入手。針對發動機輻射噪聲主要來源——薄壁件，項目采用基于聲學傳遞向量的輻射噪聲靈敏度分析，對薄壁件進行面板貢獻度分析，識別出對噪聲貢獻度較大的位置，并通過拓撲優化及結構合理匹配，精確設計薄壁件薄弱處的剛度，突破了多激勵耦合下的發動機薄壁件優化難題，達到精準控制薄壁件輻射噪聲的目的。

此外，項目還建立了聲品質預測模型，突破聲品質主觀評價客觀參數化的難題，建立軸系異響參數多目標分析方法，顯著提高軸系異響分析效率。基于該成果，能夠有效改善發動機異響。

項目研發的高效燃燒系統及相關技術已應用于廣汽第三代1.5TGDI發動機和廣汽第四代2.0ATK發動機，分別獲得“中國心”2021年度十佳發動機、2022年度十佳發動機及混動系統稱號，并成功搭載在傳祺GS8、M8、M6、影豹、影酷等車型，具有響應快速、動力強勁、油耗低、車內噪聲低等特點，用戶反饋良好，經濟效益和社會效益顯著。

作為廣汽集團的研發體系樞紐，廣汽研究院將持續提升創新能力，加速混動技術發展，不斷推出更高效、更清潔的動力總成產品，滿足消費者需求，助力實現“雙碳”目標。

審核編輯：劉清