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细节值得肯定 通用2.4 SIDI发动机拆解

发布时间:2012年05月03日 13:52 | 进入复兴论坛 | 来源:Che168 | 手机看视频


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说到直喷发动机,也许你会首先想到大众的TSI发动机,直喷和涡轮增压的加持让小排量发动机同时具备了省油和大动力的特点,但是涡轮增压系统昂贵的保养维护费用一直是涡轮增压直喷发动机一大短板。但如果仅仅增加结构简单的直喷系统,却可以在小幅提升经济性和动力性的同时,最大程度保留自然吸气发动机皮实耐用好维护的特点,这也就是通用为何大力推广SIDI直喷发动机的原因所在。

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随着2011款君威和君越的上市,通用的SIDI直喷发动机产品序列正式开始国产化。相比传统的NA(自然吸气)发动机,加入燃油直接喷射系统之后,发动机的动力和经济性都会有一定程度的提升。虽然不如涡轮增压技术带来的提升明显,但是NA直喷发动机在保养维护上保留了传统NA发动机维护简单故障率低的特点,可以说更适合在普通家用车上使用。那么下面,我们就通过拆解来一起了解一下这台全新的2.4L SIDI发动机吧。

在进行拆解之前,我们得先大概了解一下它

别克 通用别克 君越 2011款 2.4L SIDI豪华版

Ecotec 2.4L SIDI 智能直喷发动机

通用的Ecotec 2.4L SIDI 智能直喷发动机(代号LAF)是在原来的Ecotec 2.4L引擎基础上改良而成。2.4L SIDI引擎(代号LE5)继承了前者全铝结构、DVVT进排气连续可变正时气门技术、双顶置凸轮轴、16气门、双对旋平衡轴等技术特性,且在此基础上还增加了SIDI智能直喷技术。这也是这款引擎的亮点所在。

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引擎数据2.4L SIDI直喷发机2.4L Ecotec 发动机提升幅度
最大功率137Kw/6200rpm125Kw/6400rpm9.6%
峰值扭矩240Nm/4800225Nm/4800rpm6.7%

别克 通用别克 君越 2011款 2.4L SIDI豪华版
使用了SIDI发动机的新款君威/君越,在动力提升的同时,油耗却更低

在缸内燃油直喷技术的帮助下,Ecotec 2.4L SIDI发动机能够在6200转时输出137kW的最大功率,在4800转时达到240Nm最大扭矩,从发动机工况图上看,SIDI发动机的调校还是略微偏向于高转速,发力区间在3500rpm-5500rpm左右。相比其前辈,在最大功率和峰值扭矩方面依次提升了了9.6%和6.7%,冷启动排放也降低了25%。官方称,别克新君威和新君越在搭载该引擎后,百公里综合油耗仅为9升左右。

燃油直喷原理概述:

通用将燃油直喷技术的代号为SIDI,其实现的原理和一般的直喷发动机并无二致:凸轮轴驱动的燃油泵为供油系统提供高压燃油,共轨喷油嘴将高压燃油直接注入汽缸,点火时间就可以得到精确的控制,而且高压喷射和极细的喷嘴设计则保证了喷油量的精确计算。缸内直喷技术代替了传统MPFI(多点电喷)技术之后,发动机在低转速下燃烧效率被进一步提升。

别克 通用别克 君越 2011款 2.4L SIDI豪华版

由于喷油和混合都在汽缸内进行,气门开闭时气流对于混合气浓度也被大大降低。搭配DVVT对于各转速下进排气的优化,混合气浓度可以始终维持在合理的范围内,这就大大降低了爆震发生的可能性,而更高的燃烧效率也降低了产生积碳几率。此外,通过缸内燃油直喷的方式,直接喷入气缸内的燃油在雾化过程中带有吸热的效果,从而降低了燃烧室温度,因此能比以往获得更高的压缩比(2.4SIDI发动机压缩比达到了11.2:1)。同时这也降低了混合气温度,带来更多的进气量,也减少了爆震的可能性。

高压直喷系统:

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?6孔喷油嘴

缸内燃油直喷系统的喷油器经过独特设计,可以承受缸内更高的温度和压力,多层复合的喷射口也带来最佳的喷射控制(点击这里查看直喷发动机的原理和优势解读)。六孔喷口的设计让可以提高燃油雾化效果。

另外,通用的SIDI技术依靠的是缸内均质燃烧来提升效率,并没有使用稀薄分层燃烧技术。由于国内油品的限制,引入国内的直喷发动机均不使用分层燃烧,通用的SIDI也没有例外。不过没有使用分层燃烧也是SIDI发动机拥有不挑食的优势,官方产品手册上也并没有对SIDI发动机做出任何特殊的养护要求,这也是它相比大众系直喷发动机最大的优势所在。

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燃油加压依旧是通过凸轮轴推动一个额外的柱塞泵来实现的
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整个高压喷油系统都使用了额外的隔音棉覆盖,包括高压泵和喷油管,这个细心的设计值得肯定

高压燃油的加压依靠凸轮轴驱动的柱塞泵来实现,在进气凸轮轴末段增加一个额外三头凸轮,凸轮驱动柱塞燃油泵给燃油加压,最高压力可达17Mpa。这个设置在发动机外部的高速驱动机构,产生噪音是不可避免的,而为了保证增加直喷系统之后,发动机噪音还能够保持老款水平,通用很细心地再柱塞泵外部包裹了一层隔音材料,即使在高速运动时,有效减小了发动机舱内的噪音。?

缸盖和缸体材质

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燃烧室经过了全新的设计,缸套也使用了绗磨的技术

由于直喷系统需要将喷油嘴直接深入燃烧室内,而且进气凸轮轴结构也有所不同,因此汽缸盖部分也进过了重新设计。在每个气缸进气口的下端,都安装了一个燃油高压喷射器,直接伸入燃烧室内。燃烧室和进气口等各个部件都进行了重新的优化,以便适应这种新的工作模式和更高速的气流。

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Ecotec 2.4L SIDI 智能直喷发动机使用的是SPM 319铝合金缸盖,它采用的是先进的半永久铸模技术,该技术可加工出高强度的气缸盖,减少加工环节并优化气流的进排气方式。这种气缸盖不需要经过热处理,因此可降低金属部件的残余应力并最终提升发动机耐用性。

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活塞顶并没有使用通用2.0T发动机上的凹坑设计?

另外,发动机缸体在原Ecotec发动机铸造工艺的基础上进行了改良。尺寸与原发动机类似,使用了精砂铸造的工艺,缸壁及各个结构件的强度相比老款更高,减震降噪的效果更加明显。此外,新款SIDI发动机针对机油分配系统的优化改进也使机油能在发动机内的流动性更好。加大了的气缸体水套提高了缸体的散热性;现场一次性浇铸成形的缸套则确保了更精确的缸内加工圆度。

电子模块:

?别克 通用别克 君越 2011款 2.4L SIDI豪华版

2.4SIDI发动机的ECM(电子控制模块)也从老款发动机的 Hitachi(日立)E37更换成了Continental(大陆)的E39,拥有更完善的程序设定和更快的反应速度、更强的功能,三元催化、排气系统都根据直喷发动机的工作特性做了相应优化,发动机重量较老款发动机增加约10公斤。

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其他细节

双顶置凸轮轴DVVT可变正时气门机构

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两套正时链条分别驱动平衡轴和凸轮轴,同样是终身免维护

相比于普通的VVT机构,DVVT也就是进排气正时可变系统其实也并不复杂,只是控制正时的电控液压相位器变成了两个。通过发动机控制模块ECM发出的工作指令,与凸轮轴相连的电磁阀控制的液压叶轮式相位器会通过链条传动的形式实时调整进排气的正时,实现进排气的气门正时的独立控制。这种技术用于涡轮增压发动机上时,具有更加明显的裨益。它能在引擎低转数时调整相应的排气门正时使排气更顺畅,以便提高涡轮的响应速度,带来低转数下更好的扭矩输出。在一般的自然吸气发动机上时,排气门正时可变对于性能的提升并不明显,但是它也有利于改善发动机低转时的燃烧效率,减少爆震的几率并降低排放。

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正时可变执行机构,进排气各有一个

凸轮轴采用的是传统的整体式凸轮轴设计,气门机构则是摇臂滚针轴承。气门组件加上采用可调整间隙的液压挺柱,确保了整套气门工作机构的可靠性和耐用度。?当然,气缸盖上同样有一体铸造成型的内部机油通道,以方便为凸轮相位器的控制系统提供液压保障,实现气门正时的连续可变。这些都是目前发动机都会采用的主流技术。

双对旋平衡轴

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双对旋平衡轴在老款发动机上就有配备,对于减小直列发动机运转时的震动大有裨益

“双对旋平衡轴”,其名称看似新奇,但该装置主要是为了抵消直列四缸发动机的往复惯性振动。与V6引擎相比,L形四缸发动机的弊病在于活塞的上下运动和曲轴的圆周运动产生的力不能平衡,相对V型引擎,会有更剧烈的抖动。而将双对旋平衡轴安装在曲轴箱的对角处,可减缓直列四缸发动机运转时产生的往复惯性垂直振动,从而提供较好的降噪减震特性,尽可能保证发动机平稳运转。

活塞冷却喷嘴

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工程师为每个活塞单独设计了喷雾冷却装置,在活塞的运行至下止点时,机油喷嘴向活塞底部喷射机油,强化冷却效果并有助于减少发动机运转噪音,当然,这种设计谈不上特殊,目前有很多发动机都采用了这样的设计(此前我们做过拆解的1.4TSI,VQ35以及长城的柴油2.0VGT都有类似的设计)。

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可更换机油滤芯

可整体更换的机油滤清器

这也算是2.4SIDI和2.4 Ecotech发动机的一个小特色,机油滤清器的基座采用了和缸体一体化的设计,可整体更换的纸质滤芯更换起来免去了拆下整个机滤的步骤,使维护变得更加简单。

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小结:

总的来看,这台2.4 SIDI发动机除了一套燃油直喷系统之外,和旧款2.4 Ecotech并没有明显差别,但是它带来的提升却是实实在在的,在维修养护方面上保持不变的前提下,更充沛的动力和更低的油耗让它更能符合一般消费者的需要。

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