系统及其特性的案例参考——上汽1.4T发动机拆解

 

系统及其特性的案例参考——上汽1.4T发动机拆解

系统的特性

这次拆解的上汽这台1.4T发动机上,我们可以看到通用与上汽合作研发的成果,模块化的设计理念初露端倪、成熟的中置直喷技术以及高通用性的零部件。

  小排量、涡轮增压、缸内直喷等技术被摆在最显眼的地方,这台基因中有着通用DNA的1.4T发动机揭开其所用技术。

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三款1.4T涡轮增压4缸发动机参数对比
上汽1.4T NetBlue

(荣威360)

通用1.4T Ecotec

(科鲁兹)

大众EA211 1.4TSI(第七代高尔夫低功版)
喷油方式 缸内直喷 缸内直喷 缸内直喷
最大功率 156Ps/5600rpm 150Ps/5600rpm 131Ps/5000-6000rpm
最大扭矩 235N·m/1600-4000rpm 235N·m/1600-4000rpm 225N·m/1500-3500rpm

根据工程师介绍,上汽这台1.4T发动机硬件部分与通用1.4T发动机完全一致,只是调校以及对变速箱匹配方面有所区别。从账面数据上看,其与通用1.4T大体一致,与大众EA211发动机相比,具有一定优势。

  为了满足日益严苛的排放法规,同时也要满足使用者对于性能的需求,因此近两年车企们推出的小排量发动机已不再是技术落后的代名词。涡轮增压、缸内直喷这些技术被再次“翻出来”使用,与它们被发明时的目标不同,它们现在的作用更多的是弥补小排量发动机动力不足的弱势,而非当年给大排量发动机锦上添花。

2注重效率与噪音的进、排气系统

■ 进、排气系统

特点:注重效率、降低噪音

当我们掀开车辆发动机舱盖时,首先映入眼帘的便是发动机,而在这之中,进、排气系统也是最容易被观察到的细节之一,因此我们的拆解便从这个对发动机而言,无异于呼吸道的部分看起吧。

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  对于我们这些日常驾驶车辆上下班、闲暇时间出游的普通用车人而言,我们对发动机的需求更多的是希望其在保证“够用”的前提下,更平顺、更安静、更耐用。进气歧管上包裹材料便是降低车辆行驶时传递至车厢噪音方法的一种。

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  此外,节气门的布置位置与朝向同样存在一番考量,对于搭载涡轮增压与缸内直喷技术的发动机而言,节气门部分可能会有机油堆积,因此,这个安装方向可以帮助机油进行回流,避免堆积。

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   缸盖内的排气歧管与水道交错布置使得发动机运转时,冷却液与排气歧管实现热交换,冷车启动时可以利用排气产生的温度给冷却液“加热”,与传统冷却系统的温控逻辑相结合,使发动机水温尽快上升至最佳工作温度。

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  无论在底盘还是车门、防撞梁以及发动机的拆解中,我们总是会十分留心供应商,这并非是罗列品牌的举措,从中可以看到厂商以及供应商之间的合作关系,以及相关产品布局。这台1.4T发动机选择上海菱重的产品,除了成本、技术上的考量外,工厂更近的地理位置相信也是选择原因之一。

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  前面提到了这台发动机使用了模块化开发的理念,这也就是说同一系列、不同排量的发动机部分零部件可以做到通用,对于厂商而言降低了开发以及采购成本,对于消费者而言,我们可以花更少的钱,买到性价比更高的车辆。

  在评测、试驾中,我们常会形容一台涡轮增压车型存在迟滞感的情况,许多人会推测是涡轮叶片直径过大亦或是调校不合理。那么,真实情况是什么?或者说,什么会影响这种情况的发生呢?答案之一便是下面展示的这个不起眼的小家伙。

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  此前的拆解中,我们亦在其他发动机上见到过这种真空泄压阀与电控废气阀搭档组合的方式,而前面我们提到的迟滞感问题的解决方法之一便是其中的这个电控废气阀。下面就让我们试着还原下当时的情况吧。

电控废气阀平时是关闭状态,当节气门关闭时,涡轮叶片转速仍处在与发动机转速匹配的状态,就会导致涡轮增压器到节气门这段气道内的压力骤升,这些压力会反作用于涡轮叶片,降低它的转速,如果不对这一现象进行干预,驾驶员再一次踩下油门踏板或变速箱完成升挡后,涡轮增压器显然并不能即时建立足够的进气压力,最终造成加速响应慢的现象。因此它的作用之一,便是优化我们常说的车辆行驶质感。

3。双可变气门正时系统

■ 配气机构

特点:双可变气门正时系统

仅仅是有了我们上面说到的进、排气系统,发动机还是无法畅快“呼吸”的,这就像我们在静坐与高强度运动时,身体对于吸入的空气与排出的废气需求不同一样。为了解决发动机工况下不同的需求,聪明的工程师们想出了各种调节方法,这其中诞生了诸如本田的i-VTEC、丰田的VVT、奥迪的AVS、宝马的Double-VANOS与Valvetronic、菲亚特Multiair等等经典之作。在这个可谓方寸之间的区域,集中了工程人员的奇思妙想。

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  对于我们而言,参数上的65°与56°似乎距离我们有些遥远,您只需要记住更大的角度意味着其对于气门正时调节范围更广,更贴切的说就是ECU对于进、排气系统的调节幅度更大,其结果便是对发动机油耗以及动力性表现均有积极作用。

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  在配气机构中,除了凸轮轴以及正时调节器外,执行机构之中的摇臂、挺柱作用同样不可忽视。它们的作用便是将凸轮的推力传递给推杆或者气门,这部分结构的摩擦或者说阻力大小,将会左右正时系统调节的精准性。在这部分结构中,这台1.4T发动机使用了滚子摇臂气门驱动结构。

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  此外,拆解时可以看到上汽这台1.4T的凸轮轴盖是传统的独立个体结构,它的优点是便于维修与更换,车主用车成本更低。不久前我们在蒂森克虏伯技术大会及拆解过的EA211发动机上,看到了将凸轮轴盖、轴承、缸盖作为一个总成的结构。相比独立结构而言,其重量更轻,不过缺点是后期维护成本更高。

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  配气机构对于发动机而言更像是人类智慧的大脑,它调整逻辑的好坏直接决定了发动机进排气效率,最终会影响到车辆动力以及燃油经济性。优秀与糟糕的配气系统会使发动机产生类似职业马拉松与病人赛跑的差距。

  在这台1.4T发动机的配气机构上,我们除了可以观察到更大的调整范围以及减小摩擦、损耗的设计,还能看到其并没有单纯为了追求应用新技术,而采用模块化设计,这样的设计亦是考虑到后期使用成本的考量。

4。供油、点火、活塞连杆

■ 供油系统

特点:顶置直喷避免直喷系统湿壁效应

目前大多数缸内直喷系统都采用侧置布局,也就是油轨布置靠近进气歧管、喷油嘴放置在燃烧室侧面,这种设计更多的是延续了之前歧管喷射结构。这台1.4T发动机的缸内直喷系统则采用的是顶置布局。

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  顶置式的直喷系统究竟有何优势呢?要搞清这个问题,首先让我们看下气流进入气缸的状态。从进气歧管、经由进气气门进入到气缸的空气会因为燃烧室造型等原因产生翻滚。缸内直喷系统喷油嘴喷油后,空气会携带汽油颗粒“沾染”气缸壁以及火花塞。长此以往不仅会造成不必要的积碳,还会污染发动机润滑系统。这样的过程,被称为湿壁效应。顶置式直喷系统的优势便是可以一定程度上减少湿壁效应。

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■ 点火系统

特点:分体设计点火线圈

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■ 活塞、连杆、缸体

特点:提升效率、轻量化

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  活塞以及连杆的部分再次体现出了工程师对于零部件轻量化、润滑性、耐用性以及成本的综合考量,对于发动机设计而言,堆积技术并不难,困难的正是均衡上述元素。

5。曲轴及其他

■ 曲轴

特点:锻造

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■ 润滑及冷却系统

特点:变排量机油泵、电子节温器

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■ 其他

特点:迷宫式油气分离器、注重降低噪音

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中小学技术教育的声音

系统及其特性的案例参考——上汽1.4T发动机拆解:等您坐沙发呢!

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