上汽集团SGE 16T发动机技术解析:欲与福特试比高

2016-11-07
新车评网

上汽集团SGE 16T发动机技术解析:欲与福特试比高

近几年来涡轮增压发动机的普及之势,有如拂晓时分的朝霞漫溯,一刻之间,白昼就浸染了整片天空。

曾经自诩自吸捍卫者的我,也在这个过程中,由巨大的心理落差逐渐转变为淡然接受。一方面,这是时代的潮流,不可阻挡;另一方面,也确实见证了涡轮增压发动机在体验上的逐步完善。

上汽集团SGE 16T发动机技术解析:欲与福特试比高

在2015年5月的上海车展上,上汽集团正式发布了“芯动战略”,为旗下的NetBlue蓝芯发动机规划了三个序列:MGE、SGE、NSE,分别对应中排量发动机、小排量涡轮增压发动机、小排量自然吸气发动机。

上汽集团SGE 16T发动机技术解析:欲与福特试比高

此次受上汽邀请,参加其全新1.0T(在上汽发动机命名体系中编号为16T)发动机的技术解析会,这台三缸发动机就属于SGE系列。此前,同属SGE系列的1.4T、1.5T发动机已经搭载在名爵锐行、锐腾,以及近来爆红的荣威RX5等车型上,并且有着不俗的实际动力表现。

一个有趣的现象是,上汽与通用在技术层面有着千丝万缕的联系,SGE系列发动机也由双方共同开发,但这台1.0T发动机却与同级标杆的福特1.0T有着几乎完全相同的动力参数(92KW,170N·M)。上汽的野心与自信心可见一斑……

轻量化设计

上汽集团SGE 16T发动机技术解析:欲与福特试比高

上汽方面表示,在SGE系列发动机的开发过程中,借鉴采用了集成化、模块化的设计理念。也就是说,在不同排量的发动机之间,会共用很多相同的技术与工艺,并具有较高的零部件通用率。

上汽集团SGE 16T发动机技术解析:欲与福特试比高上汽集团SGE 16T发动机技术解析:欲与福特试比高

在整车轻量化要求的大背景下,动力系统的轻量化自然也是大势所趋。这台1.0T发动机大量承袭了此前同系发动机的设计细节,发动机缸盖、缸体、活塞均采用了全铝合金材质。此外,塑料材质的进气歧管,缸盖集成式的排气歧管,锻造工艺的曲轴、连杆,也都能看得出轻量化设计的考量。

缸盖集成排气歧管

上汽集团SGE 16T发动机技术解析:欲与福特试比高

前面提到的缸盖集成式的排气歧管,除了简化结构、减轻重量,也减少了废气行程与能量损失,有助于提高增压器的压力与效率。

上汽集团SGE 16T发动机技术解析:欲与福特试比高

集成式排气歧管的另一个好处,就是歧管与缸盖内部的循环水道交错布置,冷却液与高温废气间进行热交换,这样既可以在冷车启动时更快速的提升冷却液温度,也可以对高温的废气进行适当的降温,以改善涡轮的工作环境。

小惯量涡轮增压器

上汽集团SGE 16T发动机技术解析:欲与福特试比高

高达92KW的升功率,1600r/m就可以达到90%的最大扭矩输出,如此亮眼的参数后面,是对整套增压系统效率的极高要求。

上汽集团SGE 16T发动机技术解析:欲与福特试比高

发动机涡轮增压器来自于上海菱重,叶片直径很小,并采用了轻量化材质。小惯量的设计使得废气更容易推动涡轮叶片,进而降低涡轮介入时的迟滞感。

增压器还采用了电子废气旁通阀,通过更精确的压力控制,来提升增压效率并降低运转噪音。

中置缸内直喷

上汽集团SGE 16T发动机技术解析:欲与福特试比高

发动机积碳与烧机油,曾经让无数消费者对涡轮增压发动机谈而色变,深究缸内积碳的成形原因,问题自然不在涡轮,而在于汽油的喷射方式与燃烧效率。

对于更容易产生缸内积碳的直喷发动机而言,直接的缸内喷射固然有助于提高燃烧效率。但汽油喷射的不均匀,也容易产生湿壁现象,进而导致汽油燃烧不充分产生积碳。随着积碳的增加,活塞顶部构型发生变化、气门关闭不严、活塞油环异常磨损,这一切又进一步导致缸内的燃烧效率下降以及机油的异常消耗。于是,积碳与烧机油就像一对配合默契的搭档,彼此互相加强,最后的结果可想而知……

上汽集团SGE 16T发动机技术解析:欲与福特试比高上汽集团SGE 16T发动机技术解析:欲与福特试比高

相比于传统的斜置直喷,这台SGE 1.0T发动机采用了时下更为流行的中置缸内直喷技术,配合上200bar压力的6孔喷油嘴,可以尽可能使汽油喷射、雾化均匀,燃烧更充分。

上汽集团SGE 16T发动机技术解析:欲与福特试比高上汽集团SGE 16T发动机技术解析:欲与福特试比高

活塞顶部的碗型设计,同样是为了促进气缸内的气体流动,通过形成均匀的混合气滚流来提升燃烧效率,改善燃烧稳定性。

上汽集团SGE 16T发动机技术解析:欲与福特试比高

在活塞的裙部,喷涂了DLC涂层,以降低摩擦系数,而活塞环则采用了两道气环与一道油环的设计。

总体来说,这台发动机的直喷技术,属于现今最主流的水准。而中置直喷也是未来实现分层燃烧与稀薄燃烧的技术基础,升级潜力不小。

配气与正时机构

上汽集团SGE 16T发动机技术解析:欲与福特试比高

这台1.0T发动机的配气机构采用了双顶置凸轮轴的结构形式,通过直接驱动摇臂来分别控制进排气气门的开启关闭。

上汽集团SGE 16T发动机技术解析:欲与福特试比高

气缸采用4气门设置,多气门带来了更好的进排气效率。而为了应对高温导致的机械性能下降,气门采用了中空冲钠工艺,具有更好的导热耐热性能。

上汽集团SGE 16T发动机技术解析:欲与福特试比高

人在静坐状态与运动状态下对呼吸的需求显然是不一样的,发动机也是同样如此。与双顶置凸轮轴相配合的,是双可变气门正时机构。所谓气门正时,就是通过凸轮相位的调整来改变气门的开闭时机。

位于凸轮轴端部的可变正时调节器由链条连接,相比皮带具有更长的使用寿命,理论上可做到终身免维护。而较宽的齿比设置意在降低运转时的摩擦与噪音。当ECU根据发动机工况发出信号后,正时调节器通过改变内部油道的油压,来调整凸轮的相位,以满足发动机的配气需求。

润滑与冷却系统

上汽集团SGE 16T发动机技术解析:欲与福特试比高

机油的粘度、压力对于发动机的润滑与输出效率有很大的影响,上汽为这台发动机装备了可变排量机油泵,ECU根据发动机转速、负荷的改变,可以对机油泵进行实时的流量与压力控制。

具体说来,在低转速时增大油压以满足润滑需要,而高转速时降低油压以减轻发动机的负载,从而提升燃油经济性。

上汽集团SGE 16T发动机技术解析:欲与福特试比高

适当的水温、合理的热管理对于保持发动机良好的工作状态,同样是至关重要的。这台SGE 1.0T发动机使用了电子节温器,由EMS来控制阀门的开闭时机,以实现冷却液在“大循环”与“小循环”之间的切换,使发动机始终处于最佳工作温度。相比传统的石蜡节温器,电子节温器的灵敏程度与控制精度都要更胜一筹。

抑制振动方面的设计

上汽集团SGE 16T发动机技术解析:欲与福特试比高

说到三缸发动机,振动与平顺性是绕不开的话题。

发动机的振动主要是由活塞连杆机构的往复惯性力造成的,又根据振动频率与发动机转速的倍数关系而分为一阶振动(1X)、二阶振动(2X)、三阶振动(3X)……由于三阶以后的振动振幅衰减的很快,所以工程开发上通常忽略不计,而重点考虑一阶、二阶振动。

通常而言,一阶、二阶振动的能量比值大概为7比3,而直列三缸的发动机构型造成了一阶往复惯性力矩的不平衡(L4发动机则是二阶振动不平衡),这是三缸发动机抖动大的根本原因。

上汽集团SGE 16T发动机技术解析:欲与福特试比高

【福特部分1.0T三缸发动机装配有平衡轴】

目前,最为人所知的抑制三缸发动机振动的技术手段,是在曲轴箱内安置一根平衡轴,利用平衡块周期转动产生的力矩来抵消发动机的一阶振动。

上汽集团SGE 16T发动机技术解析:欲与福特试比高

但在拆开油底壳以后,我们并没有在这台1.0T发动机上看到平衡轴的存在。当然,平衡轴并不是三缸发动机唯一的技术选择,上汽工程人员表示,他们通过改变这台发动机曲轴配重块的重心偏置,使配重块重心、曲轴中心、曲柄中心的连线形成一定的夹角(与一阶力矩最大值处和上止点的夹角相余),利用配重块转动的力矩来抵消一阶振动。从本质上来讲,这依然是一种“平衡轴”的设计思路。

除了安装平衡轴与曲轴的配重调整,双质量飞轮因在其内部油腔设置有弹簧减震器,也是吸收抑制发动机振动的有效方法,但现场展示的这台发动机已经拆除了飞轮,因此暂时未知是否有采用双质量飞轮的设计。

总结

上汽集团SGE 16T发动机技术解析:欲与福特试比高

就发动机的材料、设计、制造、零部件供应而言,这台SGE 1.0T发动机基本继承了上汽NetBlue蓝芯动力的技术优势,其技术水准在现有的自主品牌三缸发动机中显得鹤立鸡群,即使是比之合资品牌同级别发动机,也全然不落下风。

上汽集团SGE 16T发动机技术解析:欲与福特试比高

未来,这台发动机将主要搭载在上汽集团旗下的A级、A0级车型上。待相关新车上市后,我们也将第一时间对其进行深入的测评,看看这台三缸小王子的实际动力表现与NVH水平是不是真的一如参数般亮眼。

0
推荐内容
#活动点评 0
#活动点评 0
#活动点评 0
#活动点评 0
#活动点评 0