基本介紹
- 外文名：SQR477F
- 工程目標：以高性能、低油耗、高性價比
- 系統設計：先進的燃燒系統設計
- 特色：充分降低磨阻的設計路線
SQR477F發動機特性
先進的燃燒系統設計
477發動機採用了完全自主開發有國家專利的獨特的滾流式氣道,並實現了與燃燒室的最佳最佳化配合,使充氣效率與燃燒效率大大提高。
發動機氣道的設計由CFD以及氣道試驗室協同完成開發。在雙進氣道進氣時，四氣門汽油機缸內的巨觀流場主要表現為滾流。為了降低進氣阻力，並在氣缸內形成較強滾流，採用了分叉式進氣道，進氣道在氣缸蓋上只有一個入口，在進入燃燒室之前分成兩個叉，分別通向兩個進氣門，能同時提高其流量係數和缸內滾流速度。對於屋脊形燃燒室，進氣門排氣門分別對稱地布置在它的兩側，從進氣道進入氣缸的氣流形成了一邊下沉一邊繞橫軸旋轉的滾流運動，477F氣道平均滾流比達0.65以上。
完美氣流組織使發動機怠速時的循環變動量COV進一步降低，同時原始排放中HC和CO也都有大副降低，降低了排放後處理成本。
火花塞點火嘴的位置偏向排氣側，有利於排出火花塞附近的廢氣釋放點火能量，而且可以有效的縮短火焰傳播距離，減小散熱損失，加快火焰面積擴展速率和燃燒速率，使發動機抗暴性得到很大提高。
發動機10.5的設計壓縮比，優良的進氣流場，使477F發動機燃燒充分並極其迅速。
先進的燃燒系統配合與最佳化的凸輪型線、配氣相位以及進氣管設計，使得發動機在低速的充氣效率大大提高，在發動機3000轉即達到扭矩的第一峰值，並能夠在發動機5000轉達到扭矩的第二峰值，具有十分優異的扭矩輸出特性。優異的扭矩特性與變速箱的最佳化匹配，可使整車既適應低速的複雜城市路況，又符合高速公路的高轉速動力輸出需求。
充分降低摩擦功的設計
477F在發動機開發初期就堅定的走充分降低磨阻的設計路線。
477F採用的SOHC四氣門發動機比流行的DOHC四氣門配氣機構凸輪軸等組件減半，所以SOHC發動機天生有著可靠性高、機械效率高和成本低的優勢。試驗對比證明477F的FMEP凸輪軸比典型DOHC發動機小0.03Bar。其搖臂採用嵌入式液壓挺柱結構，同樣的完全自主設計開發，開闢了國內液壓搖臂自主開發的先河，一舉打破了液壓式搖臂只能由國外供應商設計開發的尷尬局面。
與傳統的搖臂式配氣機構相比，477F採用了更為先進的滾子式搖臂（凸輪與搖臂之間的摩擦副為滾輪接觸。缸蓋油池內飛濺的機油給滾子帶來了良好的潤滑，摩擦阻力得以降低，機械效率隨之上升。材質為QT700的單頂置凸輪軸（SOHC）同時驅動進排氣門，結構緊湊，成本低廉，阻力矩更小。整個配氣機構即使在額定轉速6150RPM下的轉動力矩也只有20Nm。
充分降低磨阻的路線還體現在對磨擦副進行深入的研究，在保證發動機可靠性的基礎上對磨擦副最佳化組合。活塞環採用先進的薄型環技術，配合的缸壁使用低磨擦網紋加工技術，在降磨阻的同時增加了活塞環的控油能力，發動機在各種複雜工況下都能滿足機油耗與燃油耗百分比<0.15%的嚴格標準。
曲軸採用窄軸頸設計，匹配重新開發的軸瓦，保證支持強度同時大幅降低磨擦阻力。實驗數據表明477F發動機的磨擦功在3000轉以下優於1.3L的發動機，FMEP更是比一般的1.5L四氣門發動機有著大幅度降低。
對曲軸來說，摩擦損失主要由曲軸和軸瓦這一對摩擦副造成的。曲軸和軸瓦的摩擦損失由兩部分組成，液態動力損失和接觸摩擦損失。
液態動力損失是發動機在運轉時，曲軸和軸瓦之間的潤滑油液體摩擦，由氣缸內燃燒情況，曲軸旋轉的線速度，以及潤滑油的品質決定的。減小曲軸的直徑可以實現減小線速度，477F曲軸採用了曲軸強化工藝，滿足曲軸的強度要求的前提下，軸頸直徑減小了15%，同時實現了曲軸輕量化的目的。
根據最後的開發結果，在6200rpm時，摩擦功的峰值由1320W下降到780W，總的軸承摩擦功損失下降34.8%。
精心設計的進排氣系統
排氣系統：
為了回響國家節能減排的政策，最大限度地挖掘發動機的潛能，我們對發動機排氣歧管帶預催化器進行CFD穩態計算，著重從均勻性係數、速度分布、馬赫數、壓力分布、流入催化器中的壓力梯度等方面進行了最佳化。
進氣系統：
為了提升充氣效率和合理的組織噴油和油氣混合以達到改善油耗和排放的目的，針對進氣歧管和噴油目標進行了仔細的計算和開發。
噴油目標通過多輪調整和匹配，使噴油和進氣的組織比較完美的結合起來，混合氣形成比較合理，為降低油耗和提高排放打下堅實的基礎；
進氣岐管的長度、直徑、走向對發動機的扭矩、功率、油耗有至關重要的作用，經過多輪的CAE，CFD計算和最佳化，選擇最合理的相關參數，以提升充氣效率。
零部件的結構最佳化和新材料的套用
設計和開發的最佳化工作覆蓋到每一個零部件。以水泵和機油泵為例，通過水泵塑膠葉輪的採用和機油泵特性的最佳化，進一步提高發動機機械效率。
水泵：水泵的水封採用雙SiC結構，減小了密封面的動態接觸壓力，有效地控制了接觸面的壓力波動；水泵葉輪塑膠化，經過若干輪CAE分析最佳化結合試驗驗證，葉輪重量由原來金屬的152克減少到塑膠的27克，減重幅度達82%以上；兩者的綜合作用，使得水泵在發動機額定轉速下消耗的軸功率下降30.6%，在發動機額定扭矩點附近的水泵效率提高4%.
在進水溫度、進出水壓差以及泵水流量相等的情況下，隨著水泵轉速的上升，水泵軸功率消耗的對比。經過最佳化後的水泵，隨著轉速的上升，軸功率消耗上升趨勢大大減緩，轉速越高能量節約越明顯。
在進水溫度、進出水壓差以及泵水流量相等的情況下，隨著水泵轉速的上升，水泵效率的對比。經過最佳化後的水泵，隨著轉速的上升，水泵效率隨轉速上升，轉速越高效率提升越明顯。平均幅度達2%以上。
