广汽集团荣获“机械工业科学技术奖”二等奖
10月13日，中国机械工业联合会和中国机械工程学会正式公布2023年度“机械工业科学技术奖”获奖项目，广汽集团“高效清洁低噪混动专用汽油机平台技术及产品开发”项目荣获科技进步奖二等奖。
广汽研究院自2017年起开展混动专用发动机研发，致力于挖掘发动机潜力，围绕降低油耗、降低排放、提升NVH性能等开发重点，构建混动专用发动机平台。在平台基础上，通过调整燃烧参数、配气参数、增压器匹配等设计，开发供燃油车型、混动车型使用的高性能发动机。
突破发动机热功转化效率瓶颈
发动机通过燃烧把燃料的化学能转化为内能，再通过机械结构将内能转化为机械能输出。因此，提升发动机热效率、降低污染物排放的重点与难点就是燃烧系统的开发。
提升高压缩比混动专用发动机燃烧过程的高效性，核心在于缸内燃烧组织的深度优化，针对这一国际共性技术难题，项目创新性地提出了基于高效空气管理与精准喷油管理协同作用的缸内瞬态燃烧组织优化技术，并在此基础上提出广汽GCCS燃烧控制系统专利技术（GAC Combustion Control System）。
GCCS建立了燃烧控制系统全息可视化开发平台，利用高能激光及高速成像技术，实现对缸盖气道流场组织、缸内混合气形成、缸内燃烧过程优化及喷雾特性设计的全息可视化开发。通过可视化技术及标定优化，量化分解燃烧过程关键控制指标，对燃烧控制策略进行深度调校，以精细化设计实现燃烧系统组成部分的最优匹配。
GCCS的提出，有效突破了发动机热功转化效率瓶颈。为进一步提升热效率潜力，广汽创新地将预燃室射流点火技术与超稀薄燃烧技术耦合，实现更高压缩比下可控燃烧，最终在实验室内实现指示热效率超50.5%。
构建精准的热管理技术体系
混动汽车的工作场景，不仅要求发动机在更加复杂的瞬态工况下实现节能减排，还要求其热量能够解决机油可靠性、乘员舱舒适性等课题，这些都对热管理系统的主动控制提出了更高的要求。
项目以用户数据为依据，通过对实际使用场景、整车需求的探索与研究，以及对传热学、流体力学等物理经验的综合理解，运用数字化开发手段，构建出一个完整的热管理技术体系，解决了混动汽车热管理面临的热机速度慢、水温振荡、特殊场景失效三大核心问题。
项目基于瞬态工况下不同策略的热量变化进行研究，通过物理模型对燃烧室内向外换热过程逐步离散解析，提出了以温度场分布、压力分布作为核心边界的思想，并研究了不同边界下的发动机热机速度，最终设计了分工况、分区域、分阶段的快速热机策略，常温下WLTC热机过程加速幅度最大可超过30%。
针对水温感知迟滞、振荡问题，项目提出了高精度水温控制技术，深入研究传感器对水温响应性的影响、热量在流体上下游传递过程中的温度变化，以及PID调节对不同参数修正的效果，并实现TMM技术在自主品牌的首搭。
项目通过对45万辆市售车、累计270亿公里的用户数据进行脱敏和分析，开发出一系列特殊痛点场景的主动识别策略，并进行适应性处理，以应对未必典型、未必恶劣但极易引起失效的特殊工况，有效改善车辆的可靠性、舒适性，显著提升用户体验。
行业首创人工智能技术与发动机控制结合
作为发动机的大脑，发动机控制系统需要协调所有控制参数，精确控制发动机热力学过程，实现发动机最高热效率、最大功率扭矩输出并降低排放，使发动机在不同工况下始终运转在最优的状态。
项目采用进气门早关或进气门晚关策略，降低有效压缩比，抑制爆震并减少泵气损失，在自主品牌中率先搭载废气再循环技术，增大缸内充量密度、降低缸内温度，有效降低热力循环过程的传热损失；并发明了基于模型的进气量控制技术，实现空气系统的精确控制，改进发动机燃烧与热力学过程，发动机热效率提升3.7%。
项目首次将人工智能技术应用到发动机控制中，基于空间填充试验设计方法、自动测试技术，精准获取测试数据；采用统计式机器学习方法，对试验数据进行高斯过程建模，用数学算法描述复杂的系统行为，实现多目标、多参数全局优化，发动机高效率区域面积提升11.4%。
解决NVH主观评价客观参数化难题
对于混动专用发动机来说，随着电机及其他电气附件的加入，除了发动机原有的缸压激励、配气正时激励、活塞敲击激励外，与发动机匹配的机电耦合系统会引入新的激励，如电机电磁激励、电机转子不平衡激励等，从而产生与传统汽车不同的NVH问题。
提升混动专用发动机的NVH性能，需要同时从低振动噪声和声品质两方面入手。针对发动机辐射噪声主要来源——薄壁件，项目采用基于声学传递向量的辐射噪声灵敏度分析，对薄壁件进行面板贡献度分析，识别出对噪声贡献度较大的位置，并通过拓扑优化及结构合理匹配，精确设计薄壁件薄弱处的刚度，突破了多激励耦合下的发动机薄壁件优化难题，达到精准控制薄壁件辐射噪声的目的。
此外，项目还建立了声品质预测模型，突破声品质主观评价客观参数化的难题，建立轴系异响参数多目标分析方法，显著提高轴系异响分析效率。基于该成果，能够有效改善发动机异响。
项目研发的高效燃烧系统及相关技术已应用于广汽第三代1.5TGDI发动机和广汽第四代2.0ATK发动机，分别获得“中国心”2021年度十佳发动机、2022年度十佳发动机及混动系统称号，并成功搭载在传祺GS8、M8、M6、影豹、影酷等车型，具有响应快速、动力强劲、油耗低、车内噪声低等特点，用户反馈良好，经济效益和社会效益显著。
作为广汽集团的研发体系枢纽，广汽研究院将持续提升创新能力，加速混动技术发展，不断推出更高效、更清洁的动力总成产品，满足消费者需求，助力实现“双碳”目标。
审核编辑：刘清
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原文标题：广汽集团荣获“机械工业科学技术奖”二等奖
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