捷途X95目前有1.5T和1.6T兩款發動機,本次所拆解為1.6T發動機版本。這款發動機賬面資料比較出色,最大功率為145千瓦、最大扭矩為290牛米,資料表現均高於標緻、現代同排量發動機。
以什麼方式介紹?
“系統型”、“特點型”和“流水型”是筆者常用的發動機拆解介紹方式。系統型是按照兩大機構、五大系統介紹適合專業人士;特點型是按照發動機技術特點單一介紹,適合已經了解發動機的群體;流水型是按照拆解順序介紹適合新手使用者。為了照顧對發動機不太了解的使用者群體,此次還是採用“流水型”方式介紹,該種方式比較直觀,從完整的發動機一一拆解,到最終零部件級。
外圍部件拆解
在拆解發動機本體前,先要移除與其連線的其他部件,其中包含渦輪增壓、水泵、進氣歧管、發電機、空調壓縮機、機油濾清、皮帶漲緊輪以及減震皮帶輪等部件。在這些部件當中,筆者需要重點介紹渦輪增壓和水泵這兩項,因為它們進化的更加聰明了。
渦輪變得更舒適、更智慧、更靈敏
1.6T當中的“T”就是渦輪增壓,它的優點不用過多介紹,低油耗壓榨出更多的功率和扭矩讓很多人痴迷,這項技術也是目前主流配置,技術穩定性比較強。筆者每年逛車展時,最喜歡去零部件展,因為零部件先程序度決定未來整車的發展方向。博格華納是專注提供汽車動力解決方案企業,也是汽車界公認的頂級配件商。很多車型都使用博格華納的渦輪增壓套件,此次所拆解的捷途1.6T發動機也不例外。渦輪增壓雖然很多年前就有,但是它也在不斷進步和進化。以前的渦輪增壓口徑大、葉輪阻力大、而且控制不夠聰明,導致渦輪介入轉速過高(大約發動機2500-3000轉啟動渦輪)。直接的駕駛感受就是,輕踩油門感覺不到提速,油門大了突然加速,平順性較差,而且無法做到收放自如。
隨著小排量發動機的普及以及消費者對平順性的要求越來越高,渦輪口徑(下圖黃色區域)也逐漸變小,而隨著工藝的提升,葉輪(下圖裡面的小扇葉)也越來越輕,更容易吹動。這樣改變所帶來的好處就是,發動機轉速很低(1200-1500轉)就能讓渦輪進入工作狀態,而且提早加速,對平順性也有所提升。在實際駕駛過程中,除非地板油急加速,否則很難察覺“突然加速”的推背感。
為何收放自如控制更加靈敏?
渦輪並非一直處於增壓狀態,“加速時增壓,不加速時洩壓而且反應越靈敏越好”,這是一個理想的狀態。渦輪增壓的壓力輸出相對較高,也就是要使用較小的通流面積的渦輪箱,增壓雖然給車輛帶來更多的動力,但過高的壓力對發動機的負荷帶來威脅,會導致機械性損壞。所以渦輪增壓器的壓力不宜過高。而廢氣旁通結構解決了這一問題,它相當於一個三通設計,當駕駛過程中收油門(如換擋、急剎車時),節氣門關閉。當壓力超過規定值時,壓力執行器將放氣閥膜片頂起,帶動旁通閥立即開啟,於是一部分廢氣不通過增壓器直接排入大氣,使渦輪進口流量減少,此時壓力降低,增壓器轉速也會下降。反之當壓力降至規定值以下,旁通閥即關閉此時繼續增壓。該結構可同時起到加大增壓和保護髮動機的作用。
上一段文字描述相對複雜,簡單的理解就是,需要增壓時旁通閥關閉增壓,鬆開油門時旁通閥開啟,洩氣減壓。但傳統的旁通閥開關控制是根據真空單元控制,而隨著高度控制和電氣化,目前已經進化為電控控制旁通閥(下圖紅色部分)。通過上下圖對比,可以看出, 傳統機械真空控制和電控的區別。直接駕駛感受就是電控更智慧,更靈敏。它可以更快的理解駕駛員的意圖。
水泵為何增加離合?
水泵就是負責發動機冷卻液迴圈的動力中心,工作原理和養魚的潛水泵類似。泵輪旋轉(下圖紅色位置)帶動冷卻液迴圈,冷卻液在發動機內迴圈帶走熱量,發動機水泵輪是由驅動皮帶帶動旋轉。傳統的水泵採用直連方式,只要發動機啟動,曲軸轉動水泵就開始工作,水溫較低時為小迴圈,水溫升高切換為大迴圈。但傳統的迴圈結構依然不能滿足極寒地區使用需求,如何能讓水溫上來更快?如何讓發動機在極寒地區暖機更快呢?
答案就是給水泵加上離合裝置,也可以理解為開關裝置。當發動機溫度極低的情況下,發動機運轉皮帶帶動水泵輪,泵輪雖然轉動,但泵輪與泵芯屬於脫離狀態,猶如手動擋汽車的離合器,發動機轉動但車不走,因為離合器分開動力斷開。此時發動機內防凍液不迴圈,發動機工作時所產生的熱量可以迅速給防凍液加溫,讓發動機快速進入理想工作溫度。待水溫升高後,離合器結合,防凍液開始迴圈。看似簡單的離合設計,可以大幅縮短冬季暖機時間。
高壓噴油
汽車噴油系統與淋浴噴頭非常相似,淋浴通過自來水壓力,經過水管、噴頭管然後從淋浴噴頭孔流出。自來水壓力好比噴油系統的壓力泵,壓力泵負責給噴油總管路進行加壓。一般高壓直噴車型壓力高達200bar左右,所以都採用了金屬管路。另外該款發動機噴油嘴為6孔噴頭,配合高壓噴油,能將汽油更好的霧化。以前傳統低壓油路主打多孔、小孔徑噴油設計,但由於對油品要求較高,過小孔徑噴油嘴並非最適用。
去掉氣門室罩蓋(發動機最上黑蓋子)就能看到氣門機構(下圖)。時間較早的發動機技術,進氣和排氣的時間是不可改變的,完全固定的方式很難兼顧到引擎低轉速和高轉速下的動力輸出。隨著時間的發展,可變正時氣門誕生了,雖然它已經可以調整氣門時間,能夠達到節油的效果,但仍不能連續改變,而且構造複雜、使用和維修成本偏高。進排氣雙連續可變氣門正時,可同時對進氣和排氣進行調節,解決了低轉速扭矩小的問題、同時高轉速時功率輸出也會更加優異。這也是目前主流的發動機技術。
氣門機構比較複雜而且裝配是一一對應關係,不能混亂。所以我們沒有繼續拆散,在凸輪軸(兩根橫杆)下還壓著滾子搖臂、液壓頂住、氣門鎖夾、氣門彈簧、氣門油封,通過凸輪軸轉動控制氣門開啟和關閉。
筆者很喜歡滾子搖臂設計(藍色),因為滾子搖臂是一個可以轉動的軸承,凸輪(綠色)在轉動時,與軸承之前一直處於滾動狀態,摩擦力較小,而且可以減少物理磨損。曾經我們拆解過40萬公里的某合資車型發動機,其凸輪磨損幾乎可以忽略。而另外一種固定的頂帽設計,磨損就會比較明顯。
接下來,我們將發動機前蓋拆下,就可以漏出側面的正時鏈條、進排氣VVT執行機構、以及固定鏈條的軌道等。大家常說的發動機皮帶和鏈條,就是正時鏈條這個位置。傳統皮帶噪音比較低,但是有使用壽命,大概7-8萬公里需要更換。鏈條屬於免維護。其實正時鏈條也經歷了好幾次技術更新。最早鏈條外形猶如單車結構,而且噪音較大,慣性打,使用時間長久後也會被拉長,甚至有些品牌正時鏈條也同樣需要保養。
現在的正時鏈條基本屬於多齒靜音鏈條,從下圖一長(正時鏈條)一短(機油泵鏈條)細節可以看出,它的齒比較多,不再是單車的圓柱形結構。靜音鏈條與齒輪接觸性較好,而且運轉後噪音較小。
將發動機油底殼(最下方)拆掉後,就可以看到機油泵(綠色)和擋油板-防濺板(藍色)。擋油板也叫防濺板,它是用來防止油底殼機油飛濺的,汽車行進顛簸震動等情況,儘量讓機油乖乖的在下面待著。另外值得說的是,捷途X95的機油泵也增加了智慧。
從電控插頭就能判斷,捷途X95機油泵並非傳統單一流量模式,而是採用多段流量可調設計。傳統機油泵只要發動機啟動機油泵開始加壓工作,流量根據曲軸轉動速度決定加壓高低,但發動機機油迴圈並非固定不變,而且機油泵工作時也會產生阻力,從而消耗發動機動力輸出,所以根據工作狀況調節機油迴圈多少,才是更聰明的方案。
這款發動機怎麼少了個結構?
發動機再進行分體,就可以把汽缸蓋整個拿下來。仔細觀察,發現這款發動機好像少了一個排氣歧管(左下方圖)。排氣歧管到底去哪兒了?其實它並沒有少,而是做了整合化處理。這也是為了迅速提升水溫而做的優化處理。傳統發動機排氣歧管與發動機排氣連線,在整個發動機中,它是第二個溫度最高部件,而冬季剛剛啟動車輛時,好不容易積攢的熱量,卻被全部排放。而整合式排氣歧管可以將更好的利用廢氣熱量給水路加溫,讓防凍液更快升溫,讓發動機暖和起來。使用者收益點就是極冷天氣下,發動機更快進入工作溫度,車裡也能更快吹暖風。
被分體的另外一半兒就是氣缸體,氣缸體正面是活塞元件,背面是曲軸元件。由於發動機還比較新,所以氣缸壁比較平滑。為了讓汽油充分的迴圈燃燒,活塞面都是凹凸不平的,而筆者拆過的十幾款不同發動機,每個活塞面都是不同的。這需要精確的計算汽油分子迴圈燃燒狀態而設計。
總結:發動機數百種零件各盡其職,筆者可以對每個零件進行解讀和講解,但內容也會變得勞而無功。站在科普、直觀、好玩能看懂的原則,本篇從“流水型”角度,對捷途X95發動機拆解順序進行介紹。簡單的說,捷途X95這款發動機,工作效率比較高,1.6T能有最大功率為145千瓦、最大扭矩為290牛米這樣的資料表現,的確不錯。另外,從拆解方面看,這款發動機增加了很多“智慧”聰明的設計,讓原本不可控的變為可控,而且在發動機迅速升溫方面也下足功夫。如果您對捷途X95還有任何疑問和問題,可以給我們留言,筆者會收集大家的問題,後續出相關內容進行解答。