[汽車之家 發動機拆解] 說到江鈴汽車的乘用車,很多人第一反應也許就是馭勝S350。沒錯,馭勝S350是目前江鈴汽車旗下正在銷售的唯一一款乘用車。由于與福特合資生產撼路者的優勢,馭勝S350使用的汽油發動機也是源于福特EcoBoost的2.0T發動機。在這樣的大背景下,如果提到江鈴1.5T發動機,很多人肯定會想到那臺福特1.5T的發動機。沒錯,在見到江鈴1.5T發動機之前,我也有這類似的想法,認為江鈴的1.5T發動機會與福特的1.5T發動機有很多技術上相似的地方。但當我見到這臺發動機后,我發現自己錯了,江鈴汽車并沒有像某些合資企業那樣“模仿”外資車企的發動機,而是自己新開發了一臺全新的1.5T發動機。隨著江鈴馭勝S330即將上市,江鈴汽車也將依靠這臺發動機開辟緊湊型SUV的新天地。
● 研發背景
當2010年底江鈴汽車推出他們的第一款乘用車馭勝S350時,這個憑借商用車起家的汽車公司手里只有柴油發動機的儲備,并沒有汽油發動機能夠使用,而為了及時趕上當時SUV車型的熱銷浪潮,只能全系搭載柴油發動機。到了2013年,情況得到了轉機,馭勝S350首次向市場提供了汽油發動機的版本,與很多中國品牌廠商一樣,沈陽航天三菱幫他們解了燃眉之急,提供了代號為4G63T的2.0T汽油發動機。
而到了2015年,當全新一代馭勝S350推出時,得益于生產福特撼路者和福特2.0T發動機,搭載的汽油發動機變成源于技術合作伙伴福特的2.0T EcoBoost發動機。如果江鈴汽車想要在乘用車市場有所作為,沒有自己的汽油發動機肯定是不夠的。
事實上,在2011年3月江鈴汽車內部成立了一個新的項目組,專攻研發汽油發動機,為以后拓展乘用車市場做準備,而這臺1.5T發動機就是這個項目組的第一個成果。看到這里相信你跟我一樣都有一個疑問,為什么2.0T的發動機可以使用福特的技術,而1.5T的發動機卻要自己研發呢?雖然江鈴的發動機工程師沒有正面回答這個問題,但在我看來應該有兩個原因,一是盡管江鈴有著福特這個戰略合作伙伴的技術支持,但對于一個廠商而言真正的掌握了技術才是最有用的;其次,福特的1.5T發動機由于種種原因成本過高,如果將這臺發動機搭載在一輛緊湊型車上,無疑會影響整車的成本控制與后續的定價策略。
而馭勝S350直接使用源自福特的2.0T發動機,我想也是迫于發動機研發周期的一個妥協。自從引進了戰略合作伙伴福特,江鈴汽車從福特身上學到了很多世界主流車企所具備的先進技術及管理研發標準,并且通過不斷地更新自己的硬件設施,使自己的設計研發及生產水平處于行業前沿。
2011年5月,江鈴汽車與奧地利AVL達成協議共同開發這款全新的汽油發動機,定位于達到2012年的歐洲主流標準,通過借鑒福特的研發流程,加上與AVL的共同合作,這樣一臺具有世界主流水平的1.5T發動機便在這樣的背景下孕育而生。
今年投入使用的NVH動力總成聲學實驗室,為江鈴汽車自主開發的發動機在NVH方面的改善做出了貢獻。與此同時,江鈴汽車也引進了國際頂尖專家,現任江鈴汽車發動機開發部首席工程師的Ho Teng博士,就是一位在北美AVL技術中心擔任高級技術專家長達15年之久的有著豐富經驗的國際頂尖專家。
● 研發過程
江鈴1.5T發動機自2011年3月立項以來,前后共耗時5年,于2016年5月開始投產。正如上文所講,此款發動機與奧地利AVL聯合開發,參考了美國福特集團的設計研發體系,僅設計時間就耗時一年半之久。在整個發動機開發流程中,共經歷了6輪的耐久試驗,耐久試驗結合了福特與AVL的雙重標準,最長單次時長1000小時,作為第一次涉足汽油發動機領域的江鈴團隊,他們也希望通過盡可能多的試驗時間來驗證他們設計方案的可行性與發動機的耐久性,與此同時也通過收集更多的數據為后續的研發打好基礎。
在總計耐久試驗的13000小時中,覆蓋了各種道路工況及惡劣使用條件。在耐久試驗的同時,3名NVH工程師專門負責汽油發動機降噪減振的工作,在NVH體驗方面做出了許多提升。例如在進氣管路增加了消音裝置,解決了增壓器的噪聲問題;油底殼采用了復合阻尼鋼板材料,降低了油底殼輻射的噪聲。同時,發動機設計的理念也有了明顯的轉變,發動機整體變得緊湊,外觀美觀,不像原來使用的一些日本發動機比較零散,而在發動機的關鍵核心部件,全都來自于全球化的供應商,占到整車的約50%。
江鈴與福特1.5T發動機參數對比 | ||
項目 | 江鈴JX4G15 1.5T發動機 | 福特1.5T發動機 |
最大功率 | 163馬力(120kW)/5400-5700rpm | 181馬力(133kW)/6000rpm |
最大扭矩 | 250牛·米/1500-3500rpm | 240!っ/2000-4500rpm |
缸徑×行程 | 79mm × 76mm | 79mm × 76.45mm |
排量 | 1492mL | 1499mL |
與此同時,大量的試驗時間也給了工程師調試發動機的機會,江鈴汽車根據1.5T發動機的定位,平衡了技術前瞻性與成本問題,而在開發中遇到的一些問題,通過工程師輕描淡寫的敘述我們也能感受到背后的不易。不過付出終有回報,根據江鈴發動機部門的工程師介紹,AVL公司已經將此款1.5T發動機納入AVL的內部標桿發動機之一,足以證明這款發動機的能力。
隨著搭載這臺1.5T發動機的第一款車型馭勝S330的即將上市,這臺全新的發動機也將展現在大家眼前,今天咱們就通過對這臺發動機的拆解,來看看這臺江鈴自己的發動機究竟有哪些特點。
與福特1.5T發動機使用的頂置直噴不同的是,江鈴1.5T發動機使用的是側置直噴系統,高壓油軌位于側面進氣歧管下方,而并非類似福特發動機的高壓油軌位于氣缸蓋上方。
由于側置直噴的火花塞電極伸出來的比較短,這樣的設計相比福特1.5T發動機的短更換周期火花塞更加均衡,不是特別追求點火速度與性能。
● 渦輪增壓江鈴1.5T發動機的渦輪增壓器使用的是來自美國霍尼韋爾的增壓器,而并非福特1.5T發動機所使用的博格華納提供的增壓器。霍尼韋爾的增壓器在國內的市場占有量并不大,像博格華納和三菱都是市場份額較大的渦輪供應商,那么江鈴的這臺1.5T發動機為什么要使用霍尼韋爾的產品呢?
我們就此問題也咨詢過江鈴集團的工程師,之所以使用霍尼韋爾品牌的增壓器,原因在于霍尼韋爾公司與江鈴集團的合作起源于商用車業務中的柴油發動機,所以當江鈴集團要布局汽油發動機時,自然也就想到了這個合作伙伴。
據江鈴介紹,由于使用了高氣動性排氣岐管設計,使得1.5T發動機增壓特性接近福特2.0L-GTDI的雙流道增壓器的低速特性。
● 雙可變氣門正時
缸內直噴技術類似,雙可變氣門正時也能在動力輸出與油耗方面做出貢獻。雙可變氣門正時技術的優勢是可以通過大角度的進排氣門重疊角,利用新鮮空氣把燃燒廢氣清除出氣缸來提升燃燒效率和動力輸出。
對此,江鈴的工程師們在江鈴1.5T發動機中使用的是靜音正時鏈條,并依靠漲緊器來補償因磨損帶來的鏈條被拉長的問題,并且在進行發動機1000小時耐久試驗后做了正時鏈條伸長的測量,以保證長里程后的噪音問題。雖然采用了靜音設計,但由于現在這臺1.5T發動機使用的是滾子鏈,未來在鏈條形式上還有升級的空間。
在氣門正時部分不論是配氣結構還是正時鏈條,江鈴1.5T發動機都與福特1.5T發動機采用了完全不同的構造,通過拆解我們可以發現江鈴1.5T發動機在正時鏈條部分還有優化的空間。
● 可變排量機油泵
與福特1.5T發動機相同,江鈴1.5T發動機也使用了可變排量機油泵,但是福特1.5T發動機使用的是一級排量可變,而江鈴1.5T使用了兩級排量可變,相較而言有更好的節油效果,并且與福特1.5T發動機機油泵和曲軸同軸布置不同,江鈴1.5T發動機的機油泵安裝在油底殼內。
● 機械/電子雙模式節溫器
在節溫器方面,江鈴1.5T發動機搭載的是機械/電子雙模式節溫器,而福特1.5T發動機搭載的只是傳統的機械式節溫器。
● 曲軸偏置
曲軸方面,江鈴1.5T發動機與福特1.5T發動機最大的不同在于,江鈴1.5T發動機使用了曲軸偏置的設計。曲軸中心相較于活塞中心偏置了10mm的距離。
● 如何避免燒機油
福特1.5T發動機缸體采用的是全鋁合金缸體,而江鈴1.5T發動機采用的則是鑄鐵缸體,在缸體內部,福特1.5T發動機采用的是珩磨網紋,而江鈴1.5T發動機采用的則是全國首創的螺傘滑珩。螺傘滑珩相較于傳統的珩磨網紋能提高儲油能力,在降低摩擦的同時也能降低機油消耗,根據江鈴集團的實驗數據,螺傘滑珩能降低約30%-40%的機油消耗量。
曲軸箱通風系統是維持發動機內部氣壓平衡的重要環節,在日常用車時,如果系統內部過臟(主要是油污),有可能造成內部的堵塞,進而造成內部壓力失衡。
從避免燒機油的措施來看,由于設計理念的不同,理論上江鈴1.5T發動機相較于福特1.5T發動機在機油消耗方面會有明顯地改善。
● 未來產品升級
目前江鈴的這款1.5T發動機將隨著馭勝S330的上市第一次走向市場,如果你覺得故事說到這里就結束了,那肯定不會滿足。沒錯,江鈴汽車在這款發動機上投入了很大的心血,這款發動機也不僅僅只搭載在馭勝S330上,但故事的結局并非如此簡單,與這款1.5T發動機同期開發的還有一臺排量為1.8L的發動機,目前這款發動機的研發過程并未完全結束,但我們也能從紙面數據上對這款發動機擁有一些期待。
江鈴1.8T發動機參數 | |
項目 | 江鈴JX4G18 1.8T發動機 |
最大功率 | 190馬力(140kW)/5200-5500rpm |
最大扭矩 | 325!っ/1750-3500rpm |
缸徑×行程 | 79mm × 90mm |
不僅如此,隨著排放法規日益的嚴苛,發動機排放的降低肯定是車企需要面對的問題,成熟的車企都會在推出一款發動機后進行后續的開發,使得自己的產品在一定的時間內在市場上都具有競爭力。同樣的,江鈴汽車這次也將這款1.5T發動機作為基礎型進行了后續的升級開發,加入了一些新的技術。
江鈴1.5T發動機升級版參數 | |
項目 | 江鈴JX4G15-UPG1 1.5T發動機升級版 |
最大功率 | 143馬力(105kW)/4500-5200rpm |
最大扭矩 | 225!っ/1500-4000rpm |
缸徑×行程 | 79mm × 76mm |
● 改善進氣效率
據江鈴方面介紹,升級版本的江鈴1.5T發動機加入了米勒循環,但與常見米勒循環的工作原理延遲進氣門關閉時間不同,江鈴1.5T發動機的進氣門改為提前關閉。通過更改活塞頂部結構將壓縮比由9.42變更為11.6,同時提前發動機進氣門的關閉時間,當發動機開始壓縮沖程時氣缸內的空氣含量小于常規數值,這樣就能實現較高的膨脹比,從而提高發動機的燃燒效率。
● 改善廢氣循環效率
升級版本的江鈴1.5T發動機加入了EGR技術,EGR技術是指通過外設通道的方式進行廢氣再循環,它將發動機排出的部分廢氣重新送入氣缸進行燃燒,這樣可以降低尾氣中氮氧化物的含量,同時還能提高燃燒效率。不過,這項技術有個弊端,因為發動機排氣溫度大概在700℃左右,如果將這樣的高溫混合氣引入氣缸后,有可能造成爆燃現象,使發動機的性能受到影響。所以EGR需要加裝冷卻裝置,利用發動機冷卻水控制再次循環至氣缸的廢氣溫度,這樣既能提高排放質量,又能降低進入氣缸的混合氣溫度。
米勒循環及EGR技術僅是目前能確定在升級版發動機上會使用的技術之一,另外江鈴集團也在研究其他的一些能夠提高燃油經濟性的熱門新技術在升級版發動機上應用的可能性。
在研發一臺全新的發動機時,車企都會在技術的前瞻性與開發的成本之間達到一個平衡,所以在開發中有可能放棄比較前沿的成本較高的新技術,轉而使用其他一些成本較低的成熟技術來替代以達到類似的效果。例如,在升級版的1.5T發動機上將使用雙VVT結合米勒循環與EGR技術,考慮到此款發動機排量較小,可以通過這三個技術的結合達到類似使用可變氣門升程技術和停缸技術的效果,所以像大多數廠商一樣,江鈴汽車在發動機的研發上對新技術的選擇也會做出一定的取舍。
全文總結:
江鈴汽車通過這款與AVL合作研發的1.5T發動機,使得自己的乘用車能夠擁有更小排量且性能處于主流水平的汽油發動機,也為江鈴汽車旗下的乘用車發力打下了基礎。但是在我看來,這臺汽油發動機對江鈴汽車的更大意義則在于,通過與AVL的合作開發,并參考福特公司的設計研發體系,江鈴集團掌握了開發一套小排量汽油發動機的整個流程,不僅如此,這個流程還包含后續的系列開發及為了滿足排放法規的升級,這些都是江鈴汽車之前所不具備的,也是通過這臺發動機得到的最寶貴的經驗。(圖/文/攝 汽車之家 苗帥)
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