[爱卡汽车技术频道原创]
在环境限制和排放要求越来越苛刻的情况下,小型排气量涡轮增压发动机已经成为汽车发展的不可阻挡的趋势。
在1.0L排量领域,大众EA211系列、福特EcoBoost系列和刚刚加入战场的本田Earth Dream系列发动机都是实力强劲的选手,如今,上汽集团也涉足1.0T发动机市场,推出了首款中国主导研发的量产1.0T发动机,上汽官方命名为16T发动机。(下文以16T发动机代指上汽1.0T发动机)
一、16T发动机将搭载在哪款车型上?
这款16T发动机属于上汽SGE发动机系列,采用三缸设计,是目前SGE系列发动机中排量最小的一款发动机。相比同系列中的1.4T和1.5T发动机,上汽推出的这款16T发动机旨在进一步提高车辆的燃油经济性和排放环保性。据厂家介绍,未来这款发动机将会搭载在上汽集团旗下的一款全新车型上。这款车型定位在荣威550和荣威950之间,有望在明年正式推出。同时,新款荣威e550插电混动车型也有望搭载这款发动机。
目前,上汽SGE系列发动机中的1.4T发动机搭载在荣威360车型上。
1.5T发动机搭载在荣威RX5车型上。16T发动机将会随着上汽全新车型正式推出,目前了解到这款全新车型定位在荣威550和荣威950之间。
上汽研发的这款16T发动机采用三缸设计,是目前SGE系列发动机中排量最小的一款。技术大多数来源于1.4T和1.5T发动机,技术成熟度较高。
二、动力表现
由于这款发动机还没有搭载实车,对于动力性能的考量我直接用数据来说话。
1.0T发动机数据对比 | |||||
品牌 | 上汽 | 通用 | 福特 | 现代 | 长安 |
最大功率(kW) | 92 | 82 | 92 | 88 | 85 |
最大扭矩(Nm) | 170 | 166 | 170 | 172 | 172 |
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在1.0T发动机领域,福特是公认的领军者,从数据不难看出上汽此次研发调校正是针对福特1.0T,这样的数据在目前国产1.0T小排量发动机领域应该是首屈一指,未来实际驾驶感受还需要看与变速箱、车辆的匹配。
三、三缸机拆解关注重点
对于三缸机来说,抖动与噪声一直饱受人们诟病,小排量涡轮增压发动机又存在涡轮迟滞的缺点。一款好的涡轮增压三缸机首先要解决的就是这两个大难题。这次拆解过程,我着重关注了这款发动机在抑制涡轮延迟和平衡振动方面的表现。
涡轮由上海菱重提供,这与1.4T和1.5T发动机涡轮供应商相同。
由于发动机的排量较小,因此这款发动机采用了小惯量涡轮,以减小涡轮迟滞感。同拆解人员交流得知,由于采用了模块化设计,这款涡轮和1.4T、1.5T发动机上的涡轮属于同一款。
由于发动机采用了排气歧管缸盖集成设计,涡轮紧贴发动机缸体,为了避免涡轮工作时的高温对发动机运转产生影响,涡轮和缸体之间设置了隔热板。
在平衡三缸机振动方面,常见的方式有加装平衡轴、曲轴平衡配重、偏心式飞轮等设计。从上汽16T发动机外观来看,这款发动机同福特EcoBoost 1.0T发动机一样,没有采用平衡轴式设计。
平衡振动更多的是依靠曲轴平衡配重来实现。从拆下来的曲轴来看,采用了6平衡块设计,我相信这也是模块化设计的体现。坦白讲,在曲轴轻量化设计方面还有很大的进步空间。
小结:对于涡轮迟滞问题,除了选用小惯量涡轮外,还和发动机的调校相关,至于上汽16T发动机在这方面的表现还需要日后试驾才能给出客观的评判。三缸机振动的抑制对于厂商来说应该是比较头痛的问题,上汽16T发动机没有采用平衡轴设计,想必也是为了结构更加简化,拆解人员透露,除了依靠曲轴平衡振动外,设计人员在发动机的悬置方面也下了不少功夫。
沿用上汽1.4T、1.5T发动机技术
四、进排气系统
上汽1.0T发动机进气歧管采用了树脂合成材料,保证强度的情况下达到轻量化目的,节气门采用电子控制。排气歧管采用了缸盖集成式设计,大大简化了排气管道结构,缩短了排气路径,对于提高涡轮的响应速度有一定帮助。
进气歧管采用树脂合成材料,轻量化作用明显。
节气门采用电子电机控制,精确度更高。电机不仅可以精确控制节气门的开闭,还可以测控节气门开闭角度及速度,ECU会根据这些信息精准调控发动机的喷油量和点火时机。
排气歧管采用了缸盖集成式设计,结构简化,缩短排气路径,提高涡轮响应速度。同时还可以将水温快速提高到合适温度。
五、供油点火系统
这款发动机采用缸内直喷技术,喷油嘴采用顶置布局。这种布局形式虽然挤压了火花塞空间,但是对于提升燃油经济性效果显著。
燃油供给采用了缸内直喷,高压油轨布置在缸盖上部,喷油嘴采用顶置设计,这样的布置形式虽然挤压了火花塞空间,但是对于提升燃油经济性效果显著。
喷油嘴布置有6个孔径和喷射角度都不同的喷油孔,使喷射的燃油达到最好的待燃烧状态。
点火线圈采用了分体式设计,线束由全球最大的汽车线束系统生产商德尔福提供。
发动机的缸盖罩盖内部设置有迷宫式油气分离器,油气分离效果显著,对于机油的分离几乎可以达到100%,分离得到的机油将会重新输送到润滑通路,减少积碳的产生。
六、配气正时机构
上汽16T发动机采用了双可变气门正时结构,可以同时调控进气门和排气门的气门开闭时机,大大提升了发动机的动力性能和燃油经济性。正时传动没有采用常见的正时皮带,而是采用了正时链条,并采用了逆齿设计,相比正时皮带,既保持了静音性又提升了正时精度。
发动机采用双可变气门正时技术,正时传动机构采用正时链条,相比常见的正时皮带,既保持了静音性又提升了正时精度。
正时链条采用了逆齿设计,大大提升了静音性。
凸轮轴盖采用了分体式设计,这种设计的好处是维修成本低,大众EA211系列发动机凸轮轴和缸盖采用了一体式设计,一旦凸轮出现问题,维修成本非常高。对这块感兴趣的朋友可以点击回顾链接查看。
回顾链接:探访大众成都工厂 揭秘EA211生产过程
驱动气门开闭的机构采用了滚子摇臂和液压挺杆,滚子摇臂利用滚动摩擦代替滑动摩擦,大大减少构件的磨损。
气门采用了充钠设计。气门杆内部为中空密封空间,采用金属钠进行填充,因为钠的熔点很低,仅有97.72℃,当金属钠受热由固态变为液态时会吸收大量的热,这一特性可以帮助气门进行降温。
细节设计用心
七、缸体、曲轴、连杆、活塞
缸体采用铝合金材料,这也是目前主流发动机常用的材料,轻量化效果显著。曲轴、连杆和活塞设计基本上沿用了上汽SGE 1.4T和1.5T发动机的设计,技术成熟度较高。
缸体采用铝合金材质,相比铸铁缸体质量大大减轻。
活塞顶部采用了不规则设计,这样的设计是为了配合直喷燃油与空气在气缸内充分混合,提高燃油的燃烧率,发挥出燃油的最大能量。
连杆大头采用了和大众EA211系列发动机相同的激光裂解技术。
传统的曲轴连杆加工方式采用拉削加工,即利用拉削刀具将连杆大头分割成两部分。而激光裂解技术则是利用高能量的激光形成“激光刀”在连杆大头孔裂解位置切削行成激光槽,再利用涨销将连杆涨断成两部分。相比传统的拉削加工方式,激光裂解技术由于不存在刀具切削过程,连杆受热量的影响较小,精确度高。
为了减少气缸壁与活塞的磨损,气缸内壁采用了珩磨工艺,处理后的气缸内壁存在极细小的沟槽,这些沟槽可以增强机油的粘附性,充分润滑气缸内壁和活塞,减小磨损。
当取下曲轴后我发现承托曲轴的轴瓦颜色存在差异,其中曲轴的正时齿轮端,轴瓦颜色为淡蓝色,其它为金属色。
原来这款发动机具有自动启停功能,频繁的启动会对曲轴的正时齿轮端造成磨损,为了避免这种情况发生,设计人员为这端的轴瓦增加了树脂合成材料涂层,减少发动机启动时曲轴的磨损。
八、润滑系统
在发动机的曲轴箱内布置有三个喷油嘴,当活塞运行到下止点时,喷嘴会喷射机油,对活塞进行润滑和冷却。上汽16T发动机的机油泵采用了二级可变排量设计,可以根据发动机不同工况对机油压力进行调整。
在发动机的曲轴箱内布置有三个喷油嘴,当活塞运行到下止点时,喷嘴会喷射机油,对活塞进行润滑和冷却。
发动机的油底壳没有采用和缸体相同的铝合金材质,为了控制成本采用了铸铁材质。
发动机的机油泵采用了可变排量设计,可以根据发动机不同工况调整机油压力。
编辑点评:随着16T发动机的推出,上汽“NetBlue蓝芯”战略产品体系进一步完善。从汽车动力发展情况来看,不难发现小排量涡轮增压发动机是未来家用汽车最为重要的动力系统,上汽集团率先布局小排量增压发动机的策略很有前瞻性,期待产品实力表现也能够为中国品牌发动机树立榜样。
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