隨著汽車電動化浪潮的發(fā)展,傳統(tǒng)內(nèi)燃機面臨著前所未有的巨大壓力,如何更好地發(fā)掘內(nèi)燃機的潛能,制造出燃燒效率高、污染物排放少的發(fā)動機成了各大汽車廠商的重點工作。
于是,將發(fā)動機技術(shù)進行升級和創(chuàng)新融合就成為了行之有效的方式之一,廣汽三菱奕歌車型搭載的1.5T渦輪增壓發(fā)動機便在成本限制下,通過多項技術(shù)融合實現(xiàn)汽車動力性與燃油經(jīng)濟性的平衡。
奕歌是廣汽三菱最新推出的緊湊型SUV車型,新車預(yù)計在今年11月份正式上市,關(guān)于這款車我們已經(jīng)進行了海內(nèi)外試駕,其安全性能我們也進行了剖析,感興趣的朋友可以點擊下方回顧鏈接來查看,這篇文章我們將主要介紹三菱奕歌搭載的代號為4B40的1.5T渦輪增壓發(fā)動機。
無論是從性能還是從技術(shù)來看,廣汽三菱這款發(fā)動機都處于主流之列,在排放法規(guī)的促進下,如今小排量渦輪增壓發(fā)動機已經(jīng)裝備了越來越多、越來越精細化的技術(shù)。不同廠商所研發(fā)的發(fā)動機,在一些大的基礎(chǔ)性技術(shù)上都保持了一致,例如全鋁合金缸體、集成式排氣歧管、小慣量渦輪增壓器、進排氣雙可變氣門正時等,但是在其他方面也都保持了自己的技術(shù)特點,比如廣汽三菱這款發(fā)動機所應(yīng)用的燃油雙噴射系統(tǒng),這在同時期同級別發(fā)動機中屬于較為罕見的技術(shù)應(yīng)用。
為了更方便直觀了解這臺1.5 T渦輪增壓直噴發(fā)動機,我們對其進行了拆解,在拆解過程中能明顯體會到發(fā)動機的集成化、輕量化設(shè)計思路。
在開始拆解之前,我們還是先從發(fā)動機的前后端和冷熱端看起。發(fā)動機的進氣端因為溫度相對較低,我們稱之為冷端,排氣端因為排氣歧管的存在溫度較高,我們稱之為發(fā)動機的熱端,然后發(fā)動機的正時機構(gòu)一端為發(fā)動機的前端,發(fā)動機的動力輸出端,也就是能看到有飛輪機構(gòu)的一端我們稱之為后端。
首先是發(fā)動機的進氣端,可以看到發(fā)動機的進氣歧管采用了復(fù)合材料,在保證強度的前提下能夠有效減輕部件重量。另外,我們可以看到布置在進氣歧管上方的歧管燃油噴射系統(tǒng)。
可以看到發(fā)動機的排氣端非常簡潔,排氣歧管與進氣歧管不同,其采用了集成式設(shè)計,排氣歧管和發(fā)動機缸蓋融合為一體,有效縮減了發(fā)動機的體積和重量。
發(fā)動機的前端布置有常規(guī)的發(fā)電機、空調(diào)壓縮機和水泵等機構(gòu),靠發(fā)動機的帶輪進行皮帶傳動。另外可以看到發(fā)動機的油底殼采用了沖壓鋼板材料,其在易維修性和輕量化方面做了均衡。
簡單看完發(fā)動機的大體情況后,我們來看看這款發(fā)動機所應(yīng)用的技術(shù)細節(jié)。
前面也提到這款發(fā)動機最大的特點便是采用了燃油雙噴射系統(tǒng),從這個角度可以看到歧管噴射低壓油軌布置在進氣歧管上方,用于缸內(nèi)直噴的高壓油軌被隱藏在了進氣歧管下方。
燃油通過油泵供給到燃油噴射系統(tǒng),因為存在歧管噴射和缸內(nèi)直噴兩條供油路徑,因此從油泵劃分出兩個油管,分別連接到歧管噴射低壓油軌和缸內(nèi)直噴高壓油軌。
把進氣歧管拆除之后可以非常清楚的看到兩條油軌的布置方位。
兩條油軌因為布置位置不同,結(jié)構(gòu)稍有區(qū)別,為了讓燃油能夠達到更好的霧化效果,兩者都采用六孔噴頭,其中低壓油軌采用4.5bar的噴射壓力,高壓油軌采用20 MPa的噴射壓力。
兩種不同的燃油供給線路有著不同的優(yōu)勢,進氣歧管燃油噴射將燃油和空氣預(yù)先混合,在低轉(zhuǎn)速情況下燃油與空氣混合更加充分,燃油效率更高。缸內(nèi)直噴將燃油直接噴射到氣缸內(nèi),可以精準控制油量,同時在高轉(zhuǎn)速情況下可以為發(fā)動機提供充足的燃油供給,提升發(fā)動機的動力表現(xiàn),兩種燃油供給方式相結(jié)合可以同時兼顧發(fā)動機在全域工況下的表現(xiàn),做到燃油經(jīng)濟性和動力性均衡。
在渦輪增壓器方面,三菱采用了IHI石川島生產(chǎn)的低慣量高性能渦輪增壓器,渦輪最高轉(zhuǎn)速達到240 000 rpm,配合電控泄壓閥可以讓渦輪的響應(yīng)速度更快。
發(fā)動機的排氣歧管采用了集成式設(shè)計,這也是目前小排量渦輪增壓發(fā)動機最常采用的技術(shù)之一。
集成式排氣歧管設(shè)計一方面有利于縮小發(fā)動機體積,減輕發(fā)動機重量。另外一方面,排氣歧管集成在缸蓋內(nèi),發(fā)動機啟動之后,較高的廢氣溫度可以讓發(fā)動機水溫盡快達到最佳工作溫度,有利于發(fā)動機燃效提升,同時減少污染物排放。
為了降低發(fā)動機磨損、提升發(fā)動機耐久性,廣汽三菱這臺發(fā)動機也采用了不少技術(shù),比如氣門充鈉。
所謂氣門充鈉就是氣門桿內(nèi)部為中空密封空間,采用金屬鈉進行填充,因為鈉的熔點很低,僅有97.72 ℃,當金屬鈉受熱由固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)時會吸收大量的熱,這一特性可以幫助氣門進行降溫,在三菱發(fā)動機上,排氣氣門便采用了這種技術(shù)。
活塞的裙部進行了優(yōu)化設(shè)計,面積更小,減少了和缸壁的接觸面積,同時在裙部涂有石墨涂層,降低摩擦阻力。
在活塞連桿的大頭端,廣汽三菱使用了激光漲斷工藝。
傳統(tǒng)的曲軸連桿加工方式采用拉削加工,即利用拉削刀具將連桿大頭分割成兩部分。而漲斷工藝則是利用高能量的激光形成“激光刀”在連桿大頭孔裂解位置切削行成激光槽,在利用漲銷將連桿漲斷成兩部分。相比傳統(tǒng)的拉削加工方式,這種漲斷工藝由于不存在刀具切削過程,連桿受熱量的影響較小,精確度高。整個加工過程也不存在刀具的磨損情況,重復(fù)性好,系統(tǒng)更加穩(wěn)定。
可以看到漲斷之后的斷面是凹凸不平的,且與另一半是完美配合在一起的,由于不存在切削,這種工藝可以有效保障連桿大頭的圓周度。
為了保障曲軸的剛度和耐磨性,在加工生產(chǎn)過程中,曲軸的軸頸處進行了淬火和回火工藝。另外,我們可以看到配重塊只有四塊,有效減輕了零件重量。
拆掉發(fā)動機的油底殼之后可以看到內(nèi)部結(jié)構(gòu),其中黑色部件為吸油盤,金屬擋板則是為了防止車輛在顛簸路面油底殼內(nèi)的機油晃動明顯影響機油循環(huán),保障發(fā)動機的散熱系統(tǒng)。
另外,值得一提的是發(fā)動機的機油泵集成在了發(fā)動機前端的罩蓋中,設(shè)計非常巧妙。
除了在技術(shù)應(yīng)用上有亮點之外,這款發(fā)動機的生產(chǎn)線也有不少看點,其采用了全程可追溯自動化生產(chǎn),每一個零件通過二維碼都可以追溯到生產(chǎn)來源,有效確保了發(fā)動機的產(chǎn)品品質(zhì)。
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