輕量化、進(jìn)氣歧管、雙噴嘴技術(shù)

如今，中國(guó)汽車市場(chǎng)已經(jīng)進(jìn)入渦輪增壓時(shí)代，各廠商在產(chǎn)品迭代過(guò)程中都會(huì)優(yōu)先為車輛配置小排量渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)。與同等功率的自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)相比，渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的低扭矩輸出更加豐富，在中低負(fù)荷工況下具有更好的燃油經(jīng)濟(jì)性和排放指標(biāo)。然而，自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)更線性的動(dòng)力輸出特性受到了許多自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)支持者的青睞。我們今天要拆的發(fā)動(dòng)機(jī)是日產(chǎn)的1.6L自然吸氣汽油發(fā)動(dòng)機(jī)。這款發(fā)動(dòng)機(jī)搭載日產(chǎn)DIS雙噴嘴技術(shù)，每個(gè)氣缸有兩個(gè)燃油噴嘴。日產(chǎn)是世界上第一家將雙噴嘴技術(shù)應(yīng)用于量產(chǎn)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的制造商。我們通過(guò)拆解來(lái)看看這款搭載雙噴嘴技術(shù)的日產(chǎn)1.6L發(fā)動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)。

注:2007款立威車型上HR16DE發(fā)動(dòng)機(jī)的配置比較特殊，進(jìn)排氣沒(méi)有VVT系統(tǒng)，其他配置與同期HR16DE發(fā)動(dòng)機(jī)一致。

我們今天拆解的日產(chǎn)1.6L發(fā)動(dòng)機(jī)代號(hào)為“HR16DE”。這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的最大馬力每天在1.2T到1.8L之間，而最大扭矩每天不到1.2T。

日產(chǎn)HR16DE 1.6L發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率參數(shù)優(yōu)于大眾EA211 1.6L發(fā)動(dòng)機(jī)，與豐田、福特1.6L發(fā)動(dòng)機(jī)處于同一水平。

●發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)身重量輕

除了油底殼底蓋沖壓鋼板外，其余HR16DE發(fā)動(dòng)機(jī)主要采用鋁合金鑄件，比同級(jí)別鑄鐵缸體發(fā)動(dòng)機(jī)具有更好的輕量化水平。

這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的氣門(mén)室蓋是由鋁合金制成的。與部分車型使用的樹(shù)脂件相比，雖然成本較高，但受熱不易老化，耐用性更好。

●悅耳的加速聲來(lái)自重新設(shè)計(jì)的進(jìn)氣歧管。

與老款HR16DE發(fā)動(dòng)機(jī)相比，新款HR16DE發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣歧管進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，縮短了進(jìn)氣歧管的噴嘴長(zhǎng)度，增加了一個(gè)諧振腔。諧振腔可以減少進(jìn)氣歧管中的氣壓波動(dòng)，從而降低進(jìn)氣噪音。

HR16DE發(fā)動(dòng)機(jī)采用等長(zhǎng)進(jìn)氣歧管設(shè)計(jì)。工程師設(shè)計(jì)進(jìn)氣管的長(zhǎng)度和管道的截面，使發(fā)動(dòng)機(jī)在滿輸出時(shí)的進(jìn)氣聲音“更好”，而不是無(wú)意義的煩人噪音。

●雙噴嘴歧管噴射是成本和性能的折衷。

日產(chǎn)DIS雙噴嘴技術(shù)不是大眾第三代EA888發(fā)動(dòng)機(jī)的缸內(nèi)直噴技術(shù)，也不是一個(gè)噴嘴用于缸內(nèi)直噴，另一個(gè)噴嘴用于歧管噴射的雙噴嘴技術(shù)。日產(chǎn)DIS雙噴嘴技術(shù)是一種歧管噴射技術(shù)。

噴油器安裝在氣缸蓋上的原因是為了使噴油器更靠近氣缸的進(jìn)氣口，減少粘附在進(jìn)氣口上的汽油量，避免不必要的燃油損失。噴嘴噴出的油還具有清潔進(jìn)氣門(mén)背面積碳的功能。

為什么不采用缸內(nèi)直噴技術(shù)？原因有二:一是HR16DE發(fā)動(dòng)機(jī)被日產(chǎn)定義為小型車和緊湊型車的低端發(fā)動(dòng)機(jī)，生產(chǎn)成本有限，無(wú)法承擔(dān)缸內(nèi)直噴系統(tǒng)所需的高壓油泵和高壓噴嘴的成本。其次，日產(chǎn)更注重HR16DE發(fā)動(dòng)機(jī)的輕量化、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化和耐用性，因此沒(méi)有采用復(fù)雜度增加的缸內(nèi)直噴系統(tǒng)。

HR16DE發(fā)動(dòng)機(jī)是一款主要針對(duì)中國(guó)和東南亞國(guó)家的發(fā)動(dòng)機(jī)，壓縮比為9.8，可以更好地適應(yīng)這些國(guó)家的劣質(zhì)油品。

雙C-VTC、進(jìn)氣道、三元催化器、減摩措施

●采用進(jìn)氣門(mén)和排氣門(mén)可變氣門(mén)正時(shí)系統(tǒng)，進(jìn)一步降低泵氣損失。

HR16DE發(fā)動(dòng)機(jī)擁有進(jìn)排氣門(mén)可變氣門(mén)正時(shí)系統(tǒng)，日產(chǎn)稱之為“雙C-VTC”。老HR16DE發(fā)動(dòng)機(jī)只有進(jìn)氣門(mén)可變氣門(mén)正時(shí)系統(tǒng)。

由于進(jìn)氣門(mén)可變氣門(mén)正時(shí)機(jī)構(gòu)的調(diào)節(jié)范圍增大，新HR16DE發(fā)動(dòng)機(jī)可以大大延遲進(jìn)氣門(mén)關(guān)閉時(shí)間，減少進(jìn)氣量，實(shí)現(xiàn)膨脹比大于實(shí)際壓縮比的阿特金森循環(huán)工作模式，降低發(fā)動(dòng)機(jī)低負(fù)荷工況下的燃油經(jīng)濟(jì)性。

現(xiàn)在一些新發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)開(kāi)始采用長(zhǎng)效同步帶。這種長(zhǎng)效同步帶在靜音性能上保持了同步帶的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)也大大延長(zhǎng)了其使用壽命，耐用性幾乎與正時(shí)鏈條相當(dāng)。

●入口屏蔽設(shè)計(jì)，以改善混合氣體的湍流

新的HR16DE發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道設(shè)計(jì)有掩蔽。所謂屏蔽設(shè)計(jì)，就是在氣缸蓋進(jìn)氣口的閥座附近設(shè)計(jì)特殊形狀，以改變進(jìn)氣流動(dòng)方向或增強(qiáng)氣流湍流。

在新HR16DE發(fā)動(dòng)機(jī)中，氣缸蓋進(jìn)氣口靠近氣門(mén)座的位置設(shè)計(jì)了一個(gè)小凸起，使準(zhǔn)備進(jìn)入氣缸的氣流“翻滾”形成湍流。更強(qiáng)的進(jìn)氣湍流有利于混合氣更好的混合，同時(shí)提高混合氣的燃燒速度，最終提高動(dòng)力性能，降低油耗水平。

為了在缸內(nèi)形成更有利于燃燒的混合氣流動(dòng)，新HR16DE發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞也進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，活塞頂部的形狀更有利于增強(qiáng)混合氣滾流，從而提高燃燒速度，增強(qiáng)動(dòng)力，降低油耗。

為了降低活塞的溫度，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的抗爆性能，增強(qiáng)動(dòng)力輸出。工程師在缸筒底部和活塞下方增加了潤(rùn)滑油噴嘴。

通過(guò)向活塞底部注入油，讓油帶走活塞的熱量來(lái)冷卻活塞。同樣的設(shè)計(jì)可以在以前拆卸過(guò)的大多數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)上看到。

●高流量三元催化轉(zhuǎn)化器

與老款相比，全新HR16DE發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣系統(tǒng)增加了排氣歧管的直徑，同時(shí)改變了三元催化轉(zhuǎn)化器的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，可以在不削弱排氣凈化能力的情況下，降低排氣阻力，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力輸出。

由于這款發(fā)動(dòng)機(jī)安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)艙中，采用倒置布局，即進(jìn)氣歧管在前，排氣歧管在后，因此排氣歧管的出口可以更靠近三元催化轉(zhuǎn)化器，這將有助于三元催化轉(zhuǎn)化器更快地達(dá)到最佳工作溫度，并減少發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)熱條件下的排放。

這種設(shè)計(jì)可以在單位面積上布置更多的孔，降低三元催化轉(zhuǎn)化器的排氣阻力。此外，新的催化轉(zhuǎn)化器設(shè)計(jì)還減少了稀有金屬的使用和制造成本。

●不減緩減少摩擦的步伐。

HR16DE發(fā)動(dòng)機(jī)采用頂缸氣門(mén)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。為了保證凸輪和頂缸的耐磨性，降低它們之間的摩擦系數(shù)，工程師對(duì)氣門(mén)頂缸進(jìn)行了特殊處理，并在其表面添加了DLC涂層，既堅(jiān)硬又耐磨。

目前和大多數(shù)主流發(fā)動(dòng)機(jī)一樣，HR16DE發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞側(cè)有減摩涂層。該涂層可以減少氣缸壁與活塞裙之間的摩擦，提高發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行效率。

HR16DE發(fā)動(dòng)機(jī)采用低壓活塞環(huán)，可以減少活塞環(huán)與氣缸壁的摩擦。缸筒內(nèi)每分鐘都有成千上萬(wàn)的活塞運(yùn)動(dòng)，減少活塞環(huán)與氣缸壁之間的摩擦，對(duì)降低整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的內(nèi)耗貢獻(xiàn)很大。

雖然低壓活塞環(huán)不錯(cuò)，但不能隨意安裝。如果氣缸體氣缸的加工工藝不達(dá)標(biāo)，螺栓的預(yù)緊力會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)裝配后氣缸變形很小。這可能導(dǎo)致低壓活塞環(huán)無(wú)法實(shí)現(xiàn)活塞與氣缸壁之間的密封，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油消耗和竄氣增加。為了避免上述問(wèn)題，日產(chǎn)采用了一種叫做“真圓加工”的工藝來(lái)加工缸筒。

什么是真圓加工技術(shù)？日產(chǎn)將在加工缸筒之前，在氣缸上安裝一個(gè)模擬氣缸蓋。模擬氣缸蓋的剛度與真實(shí)氣缸蓋相當(dāng)，待加工氣缸之間的表面壓力與氣缸蓋密封墊的壓力相當(dāng)。安裝模擬氣缸蓋后加工缸筒，可以保證發(fā)動(dòng)機(jī)裝配后缸筒的尺寸精度，從而保證活塞環(huán)與缸筒的配合精度，避免低張力活塞環(huán)刮油臟或氣密性差的問(wèn)題。

集成化設(shè)計(jì)、其他特點(diǎn)

●集成設(shè)計(jì)減輕了重量和體積。

HR16DE發(fā)動(dòng)機(jī)采用了多種集成設(shè)計(jì)，包括集成冷卻液管路、帶集成油氣分離器的氣門(mén)室蓋、多功能集成油底殼等。通過(guò)部件功能的集成，減少了發(fā)動(dòng)機(jī)部件的數(shù)量，減少了發(fā)動(dòng)機(jī)的體積和重量，提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性。

●其他零件的細(xì)節(jié)

以上介紹了HR16DE發(fā)動(dòng)機(jī)的一些突出特點(diǎn)，包括雙噴嘴技術(shù)、改進(jìn)的雙C-VTC系統(tǒng)、帶有新型諧振腔的進(jìn)氣歧管、可提高燃燒效率的進(jìn)氣口設(shè)計(jì)、大流量三元催化轉(zhuǎn)化器、減少摩擦的措施和一體化設(shè)計(jì)。讓我們繼續(xù)看看發(fā)動(dòng)機(jī)零件的一些細(xì)節(jié)。

全文摘要:

日產(chǎn)的目標(biāo)是讓HR16DE成為一款耐用、性能可靠、維護(hù)成本低的發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品。在日產(chǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)序列中，這款HR16DE 1.6L發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性能正好填補(bǔ)了1.2T和1.8L發(fā)動(dòng)機(jī)之間的空差距，是日產(chǎn)現(xiàn)在和未來(lái)非常重要的發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品。