近期,雷諾-日產推出兩款新型小型化,并采用渦輪增壓的3缸汽油機,3缸機在福特和大眾旗下車型的動力裝置領域中非常流行。
家用小型車
在兩年時間內開發出的第五代日產瑪馳(Micra)發布了兩款3缸渦輪增壓汽油機,并橫跨雷諾-日產聯盟的B-和C-級車型。雖然此兩款機型的排量都為0.999 L,但區別是其具有12.5 kW的功率輸出差異。
4年前開始進行3缸機的開發工作,并且對標福特1.0 L EcoBoost和大眾集團1.0 L TSI發動機,充分利用了3缸發動機的布置及質量優勢。該項目在歐洲得以開展,主要集中于改善發動機的性能和效率,但也會面臨開發過程中排放法規的變化。這兩款發動機都滿足歐6d-Temp第一階段的實時排放限值,盡管其預先設定了最終限值。
1.0 L DIG-T機型
戴姆勒沒有直接參與開發工作,但具有86 kW強勁動力的DIG-T(HR10DDT)發動機非常接近于1.332 L的4缸機的動力輸出,且都是在汽車制造商間實現合作開發。DIG-T的特色是采用開放式水道的鋁缸體,缸徑為72.2 mm,行程為81.3 mm,且首次在3缸發動機上采用從日產GT-R上引進的缸孔噴涂技術,且減輕了2 kg的發動機質量,減少了75%的摩擦功。
Micra動力總成高級工程師ColinGoldsmith提到,標準缸套采用2 mm的鑄鐵缸套,并將其鑲進鋁缸體中。此技術采用涂層方式在氣缸內壁噴涂一層0.2 mm厚的鐵涂層,通過鏡面效應減少了摩擦功,且缸體能夠更好地進行散熱,從而獲得更高的燃燒效率。
由戴姆勒在4缸發動機上開發的三角形截面缸蓋同樣在3缸機上共享使用,其特色是采用低噪聲、低維護的液壓挺柱、雙可變氣門正時機構及匹配噴射壓力為25 MPa燃油泵的直接噴射技術。為了改善低速高負荷的操控性能,將排氣歧管集成到缸蓋中,能夠得到短時間內的暖機過程和最佳的渦輪增壓器廢氣壓力。
然而,3缸結構能夠呈現出其自身獨有的技術挑戰。曲軸和連桿都是通過鍛造而成,Goldmith認為鍛造的曲軸連桿在減小NVH方面有重要作用:3缸發動機不平衡,因為沒有平衡軸,所以曲軸采用對稱不平衡性的皮帶輪和飛輪,從而減少質量,并可緩解振動的產生。缸孔噴涂及改善的熱管理技術,意味著在發動機運轉過程中不會出現劇烈的溫度起伏,同時可減小爆燃的發生頻率。
DIG-T在5 250 r/min時輸出的峰值功率為86 kW,在1 750 r/min和4 000 r/min的范圍內爆發的峰值扭矩為180 N?m,同時電動廢氣閥和執行器在短期內具有超增壓功能(overboost),即在1 750~3 750 r/min略窄的轉速范圍內將輸出扭矩增加到200 N?m。此款發動機的設計用意為用來匹配B-和C-級別的車型,且后續計劃沒有超強動力版本或者高成本的停缸技術推出。
1.0L IG-T機型
雖然IG-T 100(HR10DET)采用了一些與DIG-T同樣的技術,但其并不是與DIG-T同機型的低功率版本。雷諾-日產聯盟在發動機開發初期的設計目標為66 kW的輸出功率及0.898 L的排量,現采用DIT-T 117的缸孔噴涂技術和鍛造曲軸,將其行程從73.1 mm延伸到81.3 mm,且將排量增加到0.999 L。詳盡細節雖然不多,但是IG-T 100采用傳統的方形缸蓋以及多點燃油噴射,采取可變進排氣正時,渦輪增壓器并未配裝電動廢氣閥。
表1 日產 HR10DDT發動機與日產HR10DET發動機的參數對比
相同參數如下:
(布置:直列3缸;排量:0.999 L;
行程:81.3 mm;缸徑:72.2 mm )
這兩款發動機的參數存在顯著差異,DIG-T 117比IG-T 100發動機重2~3 kg,因為其配備有附加的氣門正時控制、汽油顆粒捕集器(GPF)以及附加的電子器件。如果沒有缸蓋等輕量化技術,DIG-T 117將會比IG-T 100重很多。
其他新車型產品將同樣得以優化改良,雷諾新款Clio正在來臨,雖然計劃還未正式確認,但據說這些發動機還將會匹配下代雷諾卡繽(Captur)和日產Juke。雷諾-日產聯盟對目前已取得的優化效果充滿信心,在兩三年前,該聯盟已經開始從事改進工作,彼時3缸發動機噪聲及聲振粗糙度均較大。而現在的發動機噪聲基本上是直列6缸機的一半,且與4缸發動機不分高下。
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