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发动机分析报告

Tritec 1.6L 发动机本体结构初步分析报告
Tritec 发动机排量1.6L,结构紧凑且较传统,但有好的性能(参见表1),功率85kW/6000r/min,扭矩149Nm/4800r/min,搭载到A15车上,90km/h等速油耗5.9L/100km,排放经国家强检已一次通过常温欧Ⅲ(正准备做低温欧Ⅲ)。

这个报告主要分析该发动机在提高性能方面的一些结构特点。

表1 最新1.6L车型所配发动机基本参数对照表
大家知道,当发动机排量、转速一定时,发动机的功率(扭矩)、燃油经济性等则和容积效率、燃烧热效率、机械效率成正比。

Tritec 1.6L 发动机的文章主要就做在这三个效率上。

一、进气歧管
采用内壁很光滑长度适中的塑料进气歧管,梯形气道,配以大孔径节气门体,通流面积大,阻力小,提高了容积效率和发动机的响应性,兼顾了
最大功率和中低速扭矩。

且降低了重量。

一般情况下,用塑料进气歧管替代金属铝歧管,可提高功率3-5%。

在进气歧管下游端部,最优布置4喷孔喷油器的安装角,提高了混合气质量,从而提高了燃烧热效率。

二、气缸盖
1.铝合金制,热传导性好,重量轻。

每缸4气门,提高了容积效率。

火花塞居于屋脊形燃烧室脊顶中部,略偏指向排气门侧,安装位置和凸出长度最优化。

加之屋脊形燃烧室设计和制造精良, 不但提高了抗爆震性能,且批量生产压缩比离散度很小,保证压缩比高达10.5,提高了热效率,从而提高了燃油经济性和中低速扭矩。

实测各缸燃烧室容积误差只千分之三左右,压缩比约10.55。

2.两个大的挤气面只分别布置在燃烧室进排气门侧,这样的挤气区挤气效果好,且改善了气门周边的屏蔽,使吸入空气量增多及增加燃烧后半程的燃烧速度, 提高了燃烧效率和抗爆震性能.
3.采用纵向进气道,能够形成纵涡流,有利于吸气和充分燃烧,提高了吸气效率和燃烧热效率。

进气道变长, 提高了中低速扭矩.。

由于燃烧室内生成纵涡流,使燃烧稳定,有实现低油耗的分层燃烧效果,并使排放下降。

4.火花塞套管压装在气缸盖上,使火花塞及高压线免受油污,且维修保养方便。

三、配气系统
(一)凸轮轴,气门摇臂,液压挺柱
1.采用使发动机紧凑化的单顶置凸轮轴。

运动件质量较轻,再配以滚针轴承式的滚子摇臂,有效地降低了摩擦损失,提高了机械效率。

如果只是驱动4气门而不是可变气门正时,则可以用单顶置凸轮轴(SOHC),也可以用双顶置凸轮轴(DOHC)。

主要看对发动机外形尺寸的要求,单顶置凸轮轴整机宽度窄,车上好布置;双顶置凸轮轴整机宽度宽,车上布置会困难些,除非机舱足够大。

单顶置凸轮轴整机高度可能会略高一些。

SOHC的运动件质量比DOHC还小一些,也就是说采用单顶置凸轮轴摩擦损失还小一些。

以本机为例:单根凸轮轴质量为1716.82g(若加上16个液压挺柱质量还要大),所有摇臂加上液压挺柱质量为1645.88g。

2.气门摇臂为压铸铝合金件,装有滚针轴承式的滚子,和凸轮轴的凸轮接触。

液压挺柱小巧精致,装在摇臂内,不佔有效空间;和气门杆端部接触为粗糙度很小的自定位球形面。

以上都大大降低了摩擦损失,提高了机械效率。


有的资料介绍,采用滚子摇臂可提高功率1%。

3.凸轮轴为5支承,刚性好,运转平稳。

两支承间3个凸轮,中间1个是排气凸轮,两边的2个是进气凸轮。

凸轮轴型线还没测量,从整机性能看,型
线设计和制造是优秀的。

二、气门
从表2看出,气门重量较轻,可以设定较低的气门弹簧弹力,降低了气门
表2 气门部分参数
机构的摩擦,提高了高转速范围内气门运动的跟随性。

但头部直径和升程较大,提高了高速运转时的容积效率。

三、活塞
表3 活塞部分参数
活塞很有特点,压缩高度和裙部高度的缩短实现了轻量化,平顶,火力岸短,其它各环岸也短,燃烧室形状都做在气缸盖上,说明气缸盖和气缸体冷却效果很好。

短裙部,尺寸小,重量轻,裙部印刷有石墨层,使配缸间隙(直径向尺寸)可小到0.018mm。

¢19mm的活塞销和连杆小头孔过盈配合,和活塞销孔则为滑动配合,不需活塞销卡环。

以上这些使摩擦损失大大减少,明显提高了机械效率和降低了噪声。

四、活塞环
活塞环为先进的薄型环,第一、二道气环厚度仅1.18mm,钢带组合油环总厚度为2.44mm。

这样不仅减轻了运动质量,而且大大降低了活塞环的张力,减少运动摩擦损失,提高了机械效率。

五、连杆
连杆制造工艺先进,精锻,薄壁,深工字形杆身,涨断连杆大头孔。

其结果是连杆重量轻,强度、精度高,有效地提高了机械效率。

六、曲轴
采用5轴颈8平衡块曲轴,提高了联接和传动刚度及动平衡性,以降低振动。

采用了抗扭振皮带轮,减少了曲轴扭振,降低了振动和噪声。

转速传感器信号轮用螺栓固定在曲轴的第8个平衡块上,结构紧凑,并有助于提高曲轴刚度。

小尺寸连杆轴颈(¢44),窄瓦片,减少了摩擦损失,提高了机械效率。

七、气缸体和气缸体底座
气缸体虽然仍属于龙门框架范畴,但已和传统的不同,没有了裙边。

把裙边和主轴承盖做成一个整体,即气缸体底座。

这样工艺性好,为增强气缸体(含气缸体底座)各部刚性创造了条件。

从下面的照片可以看出:气缸体后端部增强了加强筋,提高了与变速器联接刚度;增强了气缸体前端刚度及侧面的安装用支柱,使附件与发动机安装联接的刚度增加。

高强度高刚度保证了气缸孔变形极小,提高了性能,降低了振动和噪声。

气缸体底座上的整体式主轴承盖,使主轴承座刚性增强,主轴承座孔变形极小,曲轴运转精度提高,进一步保证了发动机得到高的性能。

八、正时传动及机油回流通路(参见以上照片)
凸轮轴正时轮采用链传动,链轮直径小,且封闭在气缸盖和气缸体、气缸体底座内,使发动机紧凑小型,对外辐射噪声小。

机油通过大面积的传动链室
及两个回油孔从气缸盖流回油底壳,碰不到曲轴,不妨碍曲轴运动,提高了机械效率。

凸轮轴正时链轮又是相位传感器的信号轮,结构紧凑巧妙。

九、进排气布置
发动机排放气体中有害物质的大部分是在冷机时排出,本机排气側位于后方,缩短了和催化转化器的距离,使高温废气来不及降温就通过催化转化器,催化转化器可很快起燃,从而降低排放。

加之,排气歧管上下面都装有隔热罩,对排气歧管则起保温作用,有利于降低排放。

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