领先同级的的精细化设计

2014-03-19


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  • 领先同级的噪音和振动控制
  • 在最终批准投产前,每一个零件都经过专门测试以确保达到降噪减震目标
  • 逆齿链等先进技术应用提升精细化、耐用度和驾驶体验

除了高效性能,通用汽车全新一代发动机设计还关注了运转的精细感,即低振动和低噪音。工程师们考虑了所有的结构设计-往复运动的部件、燃油系统和发动机管理系统-以达到同级领先的运转顺滑和静音效果。

Ecotec噪音和振动工程师Randy Guild说,“从设计之初,我们的目标就是要让全新一代发动机的降噪减震效果达到同级领先水平。因此在从零开始的设计过程中,从缸体到喷油嘴的所有部件,都需要达到所设定的噪音和振动限制,才能被允许投产。“

虽然精细化的定义伴有主观因素,但影响它的因素却是可衡量的,例如发动机噪音频率特性。举例来说,人为升高发动机结构辐射音频至2000赫兹,声音听起来会更加悦耳,尤其是在高负荷和高转速的工况下,而一般来说小排量发动机在此工况下声音是最大的。

要实现发动机声音悦耳且振动低缓,并不是仅仅安装一个吸音的发动机罩盖那么简单。所有发动机部件,包括诸如经声学优化的气缸等发动机架构件,与其它部件之间的互相作用都需要经过仔细的评估。

Gulid介绍:”全新一代发动机的结构精细化,不仅仅是所有精细部件的简单叠加。我们通过广泛的数据模型测算,以及充分且精益求精的样机台架试验,务必确保每一个发动机架构件与其他发动机部件都能够完美地协调工作,最终达到项目的声音和振动设计目标。换句话说,足够好对我们来说并不够,所有部件都是测试又测试,修改再修改,直到发动机整体的表现达到了我们的精细化目标。”

通过对Ecotec发动机和竞品发动机的精密测量,工程师们量化了其振动和噪音的性能指标,在对将要应用在雪佛兰全新一代科鲁兹的1.4L涡轮增压发动机测试时发现,它的噪声指标最高可以比德系竞品的1.4L四缸发动机低6分贝。

全新一代发动机的模块化设计,以及由此带来的结构精简和规模效应,便于我们将很多创新技术应用于所有发动机系列,例如应用逆齿链技术的正时链条,这不仅仅是降噪减震,还明显提升了耐久性,这些都能直接提升消费者整体的价值感知。

实际上,逆齿链的应用使欧洲市场推出的Opel ADAM将要搭载的1.0L三缸涡轮增压发动机,能够在满负荷工况下做到其噪音水平比美系竞品1.0L发动机安静3分贝。

Guild说到:“如何克服三缸发动机所特有的运转品质确实具有挑战性,但是通过应用平衡轴和逆齿链,我们提升了它的静音水平,使其达到与四缸机相同的精细程度,我们相信它将成为小排量发动机中的精细化标杆,改变消费者对于小排量发动机的印象,为他们提供前所未有的高级驾乘体验。

全新一代Ecotec发动机的平顺静音是通过以下技术的应用得到的:

缸体和底板:全新一代Ecotec发动机的精细品质,源自经过精心声学优化的全铝合金发动机缸体,它对气流噪音和结构噪音的设计处理,使它完美地抑制了噪音和振动的产生,显著减少以往用于消除隔断发动机噪音的一些部件的使用,从而降低了车辆自重;

发动机底板配合曲轴主轴承盖的使用增加了缸体底部的强度,同时底板中嵌入销铁衬,提高结构强度,使运转更加平顺安静,铸铁衬可以保证主轴承间隙公差在宽泛的工作温度范围内都可以控制在很小的程度,显著降低了发动机的底部噪音;

锻造曲轴:在涡轮增压发动机上使用锻钢曲轴,以应对更高的燃烧室工作压力,提高耐久性,同时减少振动,加强了运转精细程度,尤其是在发动机中高转速最大增压工作区间内;曲轴和主轴承的间隙公差很小,因而提升了运转声音品质;

机油喷嘴-用于冷却活塞的机油喷嘴不仅加强了性能表现和耐久性,同时在发动机启动时通过向缸壁和活塞销施加额外的机油油膜,减低了活塞运转所发出的噪声;

带有钢质集油盘的铝合金油底壳:两件式的油底壳上半部分是压铸铝合金材质,安装在缸体上,下半部分是带有涂层处理的压钢结构的集油盘,因为钢质材质相比铝质油盘能够更好的减少噪音,这种设计降低了发动机整体噪音水平;

机油泵和平衡轴:机油泵安装在油底壳内减少了前端盖位置的噪声,也减少了由于油泵空穴效应产生噪声的可能性;

在三缸发动机上,通过使用平衡轴,其达到了四缸发动机类似的运转水平,平衡轴安装在油底壳中和机油泵共同工作;

逆齿链式正时链条:通过采用逆齿链结构的正时链条,相比传统的滚子链条显著降低了运转噪音。逆齿链通过双销相结合并形成凸出的齿牙,齿牙咬合在传动链轮上承载传动力,因而链轮和链条的配合更加顺滑,故此传统链条传动由于链条和链轮的接触冲击大所产生的噪音得到大幅降低,同时也提升了耐久性;

 凸轮轴传动系统:除了逆齿链的使用,整体正时配气机构包括张紧度、缠绕方式、导轨等部件设计,都考虑到如何压制和消除噪音的产生和传递,张紧器的设计使其不需要任何调节,在整个发动机寿命周期内都可以保证最佳的张紧度和低噪;

凸轮轴结构和发动机前端盖:作为发动机最顶部的铸铝合金制件,凸轮轴顶盖极有可能成为噪声来源,但在全新一代Ecotec发动机家族中将无此现象,由于罩盖被设计为直接安装在发动机机体上,强度增加,同时有助于推高发动机运转音频至2000赫兹以上,在这个频率范围通过优化凸轮轴顶盖,噪音可以很容易地有效压制,同时发出的运转声音也较为悦耳;

和凸轮轴顶盖设计类似,覆盖正时传动和平衡轴传动部件的发动机前端盖,同样也经过精心设计,棱架支撑结构以及其它设计,提高了部件的强度,减少运转噪音;

发动机附件驱动系统:发动机前部的附件驱动系统使用了带有超越离合结构的发电机带轮,消除了曲轴转动振荡所产生的波动效应,这种设计也降低了传动带的张紧度,从而减少了摩擦阻力,提升效能;

独立的油轨和喷油嘴:为了消除直喷系统中高油压所产生的噪音,喷油嘴是悬浮安装的,油轨则通过橡胶材质的抗压隔垫安装在缸盖上,由于没有金属部件间的接触,防止了脉冲能量在发动机部件间的传递,油泵和油管也同样经过声学优化;

更安静的涡轮增压系统:在涡轮增压发动机上,涡轮增压系统中的泵轮设计降低了涡轮增压系统所固有的噪音产生,车内乘员可以感知到涡轮增压系统所带来的动力感受,却不会听到传统增压车辆所特有的啸叫或哨音。

Ecotec 1.0L I-3 VVT DI Turbo (LE1)

全新的Ecotec1.0L涡轮增压三缸汽油发动机将亮相欧宝ADAM,使尽可能多的权力作为自然吸气的1.6L四缸它取代,同时提供效率估计有20%的改善。

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