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发动机技术才没有被束之高阁

原标题:发动机技术才没有被束之高阁

关于东风标致1.2T发动机

你有哪些疑惑?

那些曾贴给三缸发动机的标签

是时候被一层层揭去了

来听听知乎大V@凯凯怎么说的吧

最近知乎上对于三缸机讨论特别热烈,我并没有参与其中。但对于三缸机,很多人都是人云亦云,自己没开过就把别人的观点拿过来站队,这样真的不好。

三缸机到底抖不抖?这个大帽子真不能瞎扣。不是所有的三缸机都那么不堪,不去亲身体验而靠经验和惯性思维,观点就很容易偏颇。我在4年前参加过标致4S店的THP发动机拆解,之后也长期用过308s,前些天又开了两天308,再加上手里的一些资料,我觉得可以做个理论+体验的解析,看看一台三缸机如何能做到“不那么抖”。

一台小排量发动机的三个重要指标是动力、热管理和减磨降噪,这三者之间是相辅相成又相互制约的关系,动力强了热管理的压力就大,减磨降噪则直接影响动力的调校和燃油经济性。对于三缸机而言,各厂商一致认定的是国内消费者对NVH的要求和敏感度比国外更高。因此做小排量难,做三缸更是难上加难。

也许你会问,小排量三缸不好弄,为什么还要搞?要我说,三缸机对于用户最直接的优势在于保证良好的燃油经济性的同时,能拥有比四缸机更紧凑的体积和更高的动力输出。

把同排量三缸和四缸机放到一起对比就能看出,1.2THP是峰值输出最高的,这有利于主机厂将发动机适配到更多车型上面,像标致就把这台1.2THP放到了308和408两款不同定位级别的车型。

按照主机厂的规划,小排量增压发动机是要替代老的1.6L、1.8L自吸机型,所以城市里的加速显得尤为重要。我的体验是,日常急加速这台发动机完全没问题,市区超车不费劲,只是6AT变速器明显优先照顾平顺性,升档比较慢,好在变速器愿意降档,不会干踩转速上不来。另外,标致308的Sport模式和普通模式之间差别不大,我觉得日常用D档就完全OK了。

作为三缸发动机,振动抑制是关键问题,也直接关系到中国客户最在意的NVH,所以止振和减磨降噪我们可以放到一起说。

1.2THP应付止振的基础技术方案是解耦式平衡轴齿轮+皮带轮/飞轮优化。

解耦式平衡轴齿轮,可以看到曲轴旁边的从动轴上有一个常啮合齿轮,轴的两端都配有平衡块,这是三缸发动机必须有的一项基础技术,你可以简单理解为让这条轴扮演发动机“第四缸”的角色,尽量抵消原本三缸的不平衡。图中画圈的部分是常啮合齿轮,由于多了这么一个摩擦副,也就多了一个啮合传动的噪音源,所以,厂商还得想办法把这里产生的噪音尽量抑制住,PSA的解耦式齿轮就是从这里开发出来的。

齿轮噪音主要来自于齿间间隙,当间隙大于200um时,会发出类似敲击的冲击噪音;当间隙小于40um时,则会发出类似摩擦的金属啸叫。问题是,在发动机运转过程中,曲轴的转动并不是完美的,你很难精确控制齿间间隙在40~200um之间。

1.2THP的做法是,在传统钢制齿轮传动的优化手段之外,通过增加橡胶阻尼层,吸收来自主动齿轮传递的曲轴不均匀转动,并补偿齿轮间隙,降低齿轮啮合噪音。打个比方,车轮和底盘之间有避震和弹簧,才能保证车轮一直与地面接触,对吧?这个解耦式齿轮就是在齿轮里面加了个橡胶的“避震弹簧”,从而保证齿间间隙不会过大过小,这样也就抑制了增加平衡轴后的噪音问题。

发动机的飞轮外缘有一圈黑色的部分,官方把这个叫做“双质量飞轮”。这里的优化主要是把质量分配到飞轮外缘,获得更大的惯性,从而帮助稳定发动机。

既然有皮带轮,1.2THP自然是采用皮带传动,但这里的技术又和传统的皮带正时不一样。

为了降低摩擦和噪音,厂商在1.2THP上开发了湿式正时皮带,相比链条传动,摩擦功降低25~30%,噪音比链条传动也有所下降。从上图可以看出在4000rpm以下,湿式正时皮带比链条正时噪音的优势非常明显。

因为在试验中的延伸率也比链条传动低60%,800小时运转时间后的延伸率仅为0.08%,这条湿式皮带官方宣称是终身免维护的。考虑到一台发动机可能会工作十几年,而1.2THP推出不足10年,所以我们还是看市场和消费者的验证吧。

前面说的都是为了抑制三缸振动和噪音所采取的技术手段,下面再来讲讲材料方面的一些工艺特点。

曲柄处有明显的裂纹,这可不是发动机爆缸坏了,而是一种加工工艺,叫做“涨裂式曲柄”,有什么区别呢?传统的曲柄加工,甭管你是用刀切还是用锯拉,曲柄本身的材料都难免有损耗,再拼到一起,也就影响了曲柄的真圆度。而涨断工艺可以最大限度保证曲柄的真圆度,曲柄越圆,自然摩擦损耗也就越小,现在很多大厂都开始用涨断工艺了。

1.2THP的曲柄除了涨断工艺之外,活塞裙和活塞销还使用了DLC涂层,简称也叫类金刚石涂层,俗称“石墨涂层”。这个很好理解吧,石墨很光溜嘛,可以进一步降低运转摩擦。

缸体与活塞之间用的是铸铁缸套,这个和其他大厂都一样,因为直接让铝合金与活塞摩擦不太现实,铝合金的耐热和形变你伤不起。而在热管理方面,像集成排气歧管、独立电子散热水泵、电控节温器这些主流技术,1.2THP也都用上了,对降低油耗都有所帮助,个人认为不属于很大的亮点。

我比较感兴趣的是热管理中的“中空充钠气门”,原理是在排气门里面封上一定量的金属钠。有什么好处呢?发动机缸内燃烧后的环境温度高达900℃(经验值),气门由于自身形状的原因,上端和下端的温差会非常大,时间长了对寿命怕是会有影响。如何平衡温差呢?充在里面的金属钠在发动机启动受到高温后会熔化,随着气门的上下运动,液态钠在气门里面也开始流动,这样就能帮助气门平衡自身温度了。尤其是在气缸工作温度超过900℃的情况下,充钠气门能够及时将热量导出。

刚才说了,国内客户对NVH的要求更高,这一点厂商也考虑到了,所以国内的1.2THP或多或少也带着点中国特色。

上表中画勾的地方都是针对国内给到的特殊服务。光主动降噪方面,除了解耦齿轮一项是国内外共有的基础技术之外,剩下轴瓦、止推片、主轴承盖螺栓和油底壳都是针对国内设计的。

我没有钱把发动机拆开来一个一个验证,但是拆开308的发动机保护罩,下面的隔音棉还是看到了。

以上是技术层面的讲解,落实到实际体验如何呢?高速巡航,来自发动机的噪音要比同排量机型好一些,2000rpm以下你是听不到什么的。除了急加速之外,日常起步加速,尤其是在低转速高负荷的情况下,这台1.2THP的声音还是毛糙。对于小排量增压机型而言,低转速高负荷下的声音难道真就是世界性难题吗?

说了那么多减磨技术,最后1.2THP的综合油耗是百公里5.2L,以下是对比友商们的水平:

你先别着急,这个数字的意义不是向你保证日常驾驶中真能开到这么低,而是为了方便主机厂们去做标定和横向对比。我开的是308,也顺便记录了开车那两天的一个相对真实的油耗:

182km,平均车速34km/h,开启停,开空调,平均油耗6.6L/100km,总的来讲堵车的时候不算多,另外,开其他车我多数是把启停关了的,这台308我没关,真的不难受。

以上就是我对标致1.2THP发动机的认识,包括实际体验和技术解读。这台发动机就是这个样子,我开是这个样子,你们开也是这个样子。

本文来源:知乎

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