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噪音齿轮-“三缸”振动的抑制部分吉利引入了“平衡轴”

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【金秀贤将成立公司】

由於奇數缸先天的原因導致三缸發動機一階往複慣性力矩不平衡,這是“三缸”的先天缺陷,相信即便是牛頓他老人家在世也無法洗地。但如今的發動機技術與20 -30年前已經有了翻天覆地的變化,無論是整體零部件加工的精度還是在材料學方面的突破。而整體汽車產業環境的變化也讓“三缸”擔負起了更重要的使命,“三缸”有理由變得更好,而吉利率先邁出了堅實的一步。

為了通過直觀的方法演示這台發動機優秀的NVH性能,吉利工程師設計了一個“立硬幣”的測試。整個測試過程中,無論是發動機啟動亦或是怠速時拉升轉速,硬幣均未倒下。儘管這是在發動機空載狀態下的試驗,但也反應出了空載狀態下吉利這台1.0T發動機的NVH性能,據現場的工程師介紹,他們所測得的繽瑞座艙內座椅滑軌處每秒振動產生的位移僅有0.35mm。

在NVH管理的部分,在研發上吉利先將發動機置於半消實驗室中,通過符合SAE(國際自動機工程師學會)規範的麥克風陣列對於整套動力系統的噪音源進行定向,隨後對於發出噪音的部位進行解析,針對噪音源頭進行改進。

通過拆解+講解的形式展示吉利是如何打造一臺不抖的高效三缸發動機。事實上當著眾多媒體的眼睛拆解一臺經過長時間使用的發動機並不是一件容易的事,因為只要發動機稍有瑕疵就有可能被媒體公之於眾。

供油系統方面,這台發動機採用了頂置缸內直噴,從設計上避免了“濕壁”導致機油量增多的異常情況。大陸集團為這台發動機提供了5孔噴油嘴,燃油噴射壓力能夠達到200Bar。由於這台發動機開發起始於7年前,相較於當下最新款的發動機所採用的350Bar有一定差距,但與工程師的交談中我們也瞭解到吉利將繼續研發第二代發動機,相信屆時會使用更高壓力的噴油系統。

相比於傳統外置式的排氣芭蕉設計,集成式排氣歧管除了能夠讓排氣產生的廢熱得到有效的利用,還能縮短廢氣到達渦輪葉片的路徑,配合上來自蓋瑞特(Garrett)的小慣量渦輪,使得1.0L的排氣量引擎依然能夠迅速的吹動渦輪,提供優秀響應能力。為了在保證響應能力的前提下還能在2000轉時輸出205Nm峰值扭矩,這套渦輪的設計最高轉速達到了29萬轉/分鐘。

首先是針對於皮帶與齒輪的靜音設計,為了減小齒輪與皮帶的在傳動時發出的噪音,吉利在齒輪的牙槽間使用了複合材料,使用正時皮帶代替正時鏈條,力求將齒輪與皮帶在運作時的噪音進一步降低。

此次技師拆解的這台發動機經過16萬公里道路試驗,歷經高熱、高寒、高原惡劣環境考驗,隨後又在實驗台架上經過100小時的滿負荷運轉測試。模擬的就是一臺發動機在普通車主手中使用8年後的狀態。

缸體部分採用鑄鐵材質,據現場的工程師介紹相較於鋁合金材質,鑄鐵缸體在震動吸收方面更有優勢。這台發動機採用了3mm薄缸壁的設計方案,外加之三缸機的缸體通常能夠在軸向長度上縮減相比四缸機縮減50mm以上,因此得益於三缸發動機的體積優勢,鑄鐵缸體在重量上依然得到了較好的控制。

這台發動機裝配了“大”與“小”2個節溫器,小節溫器控制小循環在發動機啟機時候把冷卻液控制在缸體內循環,配合上集成式的排氣歧管這個熱源能夠迅速讓發動機達到合適的工作溫度。當發動機正常工作時再將冷卻液接入整個散熱系統的大循環中。

在目前的汽車市場中,各大汽車品牌幾乎家家都推出三缸車款,面對環保政策的壓力以及消費者對於燃油經濟性的要求,更是有越來越多的廠家開始推出搭載三缸發動機的車款,2019年極有可能是三缸機大爆發的元年。而小排量三缸發動機在可預見的將來陣地會越來越大。

“三缸”振動的抑制部分吉利引入了“平衡軸”,平衡軸一端擁有齒輪與曲軸端齒輪相結合,通過運動相位與振動相反的設計來平衡發動機的一階慣力,整個平衡軸總成安裝在車輛底部的油底殼中。當前市面上有不少三缸發動機,但並非每一臺都加入了平衡軸。

繽瑞上搭載的這款1.0T發動機是吉利iNTEC技術品牌旗下一款全新產品,是吉利自主研發的首款1.0TD發動機,通過發動機拆解可以看到這並非是一臺一味追求“廉價”產品,無論是國際知名供應商零部件的使用,還是在NVH抑制方面的設計都體現出吉利的用心。早在2010年吉利就提出了“技術吉利”戰略,而這台1.0TD發動機就是“技術吉利”戰略的一個縮影。

由於奇數缸先天的原因導致三缸發動機一階往複慣性力矩不平衡,反應到實際駕乘體驗上就是一個“抖”字,這也是為什麼許多人提到“三缸”就談之色變的原因。當下這個節骨眼“三缸”可以說是一種很難迴避的發動機形式。那麼誰能率先將“三缸”的體驗做上去,誰就有可能搶先抓住市場。而前幾天吉利汽車在寧波杭州灣吉利動力研究院舉辦了一場“繽瑞200T 16萬公里發動機 100小時瘋狂挑戰無底限”的活動。

拆解的這台發動機型號為JLF-3G10TDB,缸蓋部分採用鋁合金澆築,並且採用集成排氣歧管設計。當下小排量3缸發動機的誕生的用意就是為了“高效節能”,集成排氣歧管不僅能有效地利用排氣溫度幫助發動機在啟動時暖機,並且對於排溫的控制也更有優勢,對三元催化的正常工作也更為有利。

除了對於發動機本身的NVH的抑制,如何減少振動對於車身的影響同樣重要。在繽瑞這台橫置發動機的前驅車型上,吉利採用了相對傳統的3點式懸置。但在左右2個懸置上均使用了液壓襯套,相較於傳統車型僅在右側使用液壓襯套的做法,顯然雙液壓懸置的隔振效果更優秀。

在實際的試駕環節中,搭載1.0T發動機的繽瑞在乘坐4人的負載下座艙內依然感受不到機艙內發動機的振動。嘗試在20km/h的速度中進行急加速,渦輪建立正壓的速度與許多更大排量的渦輪發動機幾乎沒有差異,並且在發動機在中段的發力相較於普通2.0L自然吸氣發動機更為迅猛。