一刀说:详解中国心-吉利1.5TD MHEV发动机

在刚刚结束的2020“中国心”十佳发动机评选中,吉利1.5TD MHEV三缸发动机作为唯一获得2020中国十佳的三缸发动机让大家再一次对吉利的发动机技术刮目相看。

这台1.5TD MHEV轻混动发动机将高性能的三缸增压发动机和48V轻混动技术相结合,在获得更高性能、更低油耗的同时完美的克服了三缸机在振动方面的劣势。这今天我们就来从发动机技术和轻混动技术这两个方面来介绍一下这台发动机。

一、 研发背景

吉利这台1.5T三缸发动机其实和沃尔沃Drive E系列T3三缸1.5T发动机颇有渊源,可以说是吉利在沃尔沃1.5T发动机的基础上开发的产品。吉利在2010年收购沃尔沃以后就一直在消化吸收沃尔沃的发动机技术,目前吉利已经在1.5T发动机的基础上开发了传统发动机,48V MHEV轻混动,HEV强混和PHEV插电式混合动力等四个版本。

本次获得2020“中国心”十佳发动机评选的就是MHEV 48V版本,这个动力总成最早是在吉利博越GE的MHEV版本上搭载,后来扩展到吉利和领克的众多车型中,成为吉利传统内燃机向混动化发展的重要战略产品。

二、吉利1.5TD三缸发动机的主要技术特点

1、 全铝设计

吉利1.5TD发动机采用了全铝设计,发动机的缸体、缸盖、凸轮轴罩盖、油底壳等都采用了铸铝材质来减轻重量,同时进气管也采用了塑料材质来进一步实现轻量化。

2、 中置喷油器直喷系统

吉利这台1.5TD采用先进的中置喷油器200bar的直喷燃油系统。相比于侧置喷油器设计,中置喷油器可以降低汽油喷射在缸壁和活塞顶上的可能,这样就可以大幅度的降低颗粒物的排放,同时避免机油稀释引起的机油液面增加。

3、 缸盖集成排气管和低惯量增压器

吉利1.5TD发动机将排气管集成在发动机的气缸盖中,这是目前全新设计发动机非常流行的设计方案。缸盖集成排气管可以在暖机过程中利用排气温度来加热冷却液,使水温快速上升,从而有利于排放和油耗。同时在大负荷情况下可以利用缸盖水套来冷却排气,大幅度的降低排气温度,减少增压器涡轮热负荷,减小增压器温度保护的加浓。有利于大负荷下的排放和油耗。

吉利还在这台发动机上采用了低惯量增压器,这种设计有助于减小涡轮迟滞效应,提高发动机的动态响应。

4、 双VVT和皮带驱动

吉利1.5TD发动机采用了进排气双VVT,可以根据发动机工况的不同灵活的调节进排气正时,来获得最佳的效率。在正时驱动方面,吉利1.5TD发动机用了低噪音的长寿命的干式皮带来驱动正时系统,这也是吉利和沃尔沃全新Drive E平台的通用设计,2.0T发动机也同样采用了正时皮带驱动。长寿命正时皮带和链条相比在噪声和低摩擦方面都有比较明显的优势。

5、 两级可变排量机油泵

吉利1.5T采用了两级可变排量机油泵设计,机油泵有两个排量,在低负荷时降低机油压力来降低摩擦损失,高负荷时切换到大排量提升机油压力来保证润滑。机油泵安装在油底壳中,由曲轴上安装的齿轮驱动,这个齿轮不但驱动机油泵同时还负责驱动缸体上安装的平衡轴,这种设计还是非常紧凑的。

5、平衡轴设计

为了平衡1.5T三缸发动机的振动,吉利这台1.5T专门开发了一套平衡轴系统,并针对齿轮噪声专门进行了优化。平衡轴考虑了轻量化,采用中空设计。

三、48V MHEV轻混动系统带来的优势

吉利1.5TD三缸发动机的另外一个非常重要的技术是增加了48V轻混动技术。48V电机采用P0的布置方式,也就是在发动机前端传统发电机的位置,替代传统发电机,用皮带驱动,下图中可以看到带有双向皮带张紧器的48V轻混动电机。

48V轻混系统可以实现无怠速,启停功能,加速助力和能量回收等功能,可以改善性能,降低油耗,是一种非常有性价比的混动系统。同时48V轻混动系统和这台三缸发动机相结合会在噪声振动方带来和非常大提升,可以完全消除三缸发动机在这方面的劣势,这也是吉利这台1.5TD发动机出色的噪声振动表现的基础:

1、怠速振动的完全消除

三缸机的被抱怨最多的怠速抖动,这是由于三缸发动机的发火间隔为240°,而发动机的做功冲程一共只有180°。这就意味着两个气缸做功中间有60°的曲轴转角间隔。尤其在怠速这种转速很低的情况下,这种抖动感最明显。由于48V轻混动有启停功能,停车时发动机直接停机,没有怠速,因此可以完全消除三缸机的怠速振动。

2、平顺的发动机启动过程

由于48V轻混动需要频繁的启动发动机,所以如何改善三缸机启动时候的抖动是48V轻混动系统开发的一个重点。48V电机功率比普通起动机要大很多,可以直接把发动机拉到500转/分以上,然后发动机直接点火输出扭矩,车直接起步就走了,发动机从启动到输出动力可以做到非常顺滑。这比传统起动机先启动发动机,然后发动机再输出扭矩的过程要平顺很多,尤其是三缸机这种差距更加明显。这也是48V MHEV轻混动系统的另一个明显优势。

3、改善停机时的抖动

三缸机停机的时候抖动会比四缸机更大一些。48V轻混动电机可以利用电机的扭矩输出控制转速,降低转速波动,使发动机的停机非常平顺。