◆文/貴州 李濤

一、發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械部件

1.英杰力(Ingenium)1.5L I3發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)概述

Ingenium I3 1.5L發(fā)動(dòng)機(jī)是一款全鋁1.5L直列三缸發(fā)動(dòng)機(jī)，并且?guī)в幸粋€(gè)單渦道渦輪增壓器。該發(fā)動(dòng)機(jī)也采用了雙頂置凸輪軸、12氣門和燃油直噴技術(shù)。該發(fā)動(dòng)機(jī)用于21MY捷豹和路虎車型中，并且也可用于縱置或橫置應(yīng)用。該發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)為可在輕度混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(MHEV)和插電式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(PHEV)車型上運(yùn)行。在本文我們將重點(diǎn)以安裝在2021年款路虎極光/發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的發(fā)動(dòng)機(jī)為例進(jìn)行介紹。

Ingenium I3 1.5L汽油發(fā)動(dòng)機(jī)是Ingenium 系列的第四款發(fā)動(dòng)機(jī)，與Ingenium I4 2.0汽油發(fā)動(dòng)機(jī)擁有相同的結(jié)構(gòu)和總體構(gòu)造。該發(fā)動(dòng)機(jī)將作為與奇瑞捷豹路虎(CJLR)在中國常熟的合資工廠制造。Ingenium I3 1.5汽油發(fā)動(dòng)機(jī)可提供兩種輸出功率：120kW(中等功率)和146.9kW(高功率)。

Ingenium I3 1.5L發(fā)動(dòng)機(jī)外觀如圖1所示，主要技校參數(shù)見表1。其主要特點(diǎn)有：①可變冷卻液泵，電磁閥控制的冷卻液泵可以調(diào)節(jié)流量或關(guān)閉，以縮短預(yù)熱時(shí)間，并在低負(fù)載高轉(zhuǎn)速時(shí)減少流量；②電子節(jié)溫器，節(jié)溫器可以單獨(dú)控制流至汽缸缸蓋和汽缸缸體的冷卻液流量，以縮短預(yù)熱時(shí)間；③可變流量機(jī)油泵，電磁閥控制的機(jī)油泵可以根據(jù)負(fù)載或發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速改變發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油壓力；④Bosch燃油直噴系統(tǒng)，可輸出高達(dá)250bar(1bar=100kPa)的燃油壓力。⑤集成排氣岐管和單渦道渦輪增壓器；⑥進(jìn)氣和排氣可變凸輪軸正時(shí)(VCT)；⑦水冷式增壓空氣冷卻器(WCAC)；⑦單平衡軸。

圖1 Ingenium1.5L I3發(fā)動(dòng)機(jī)外觀

表1 Ingenium I3 1.5L發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)

2.發(fā)動(dòng)機(jī)總體構(gòu)造

Ingenium I3 1.5L汽油發(fā)動(dòng)機(jī)總體構(gòu)造如圖2所示，它采用了輕量全鋁設(shè)計(jì)，1號(hào)活塞位于發(fā)動(dòng)機(jī)前部。它采用了與四缸型號(hào)相同的缸徑和沖程以及汽缸孔間隔尺寸，并且有62%的通用零件可與其他Ingenium發(fā)動(dòng)機(jī)共用，因此可以在同一生產(chǎn)線上進(jìn)行機(jī)加工。這樣便可以靈活安排每種型號(hào)的生產(chǎn)數(shù)量。三缸和四缸發(fā)動(dòng)機(jī)都具有相似的缸體鑄件，但是二者的冷卻通道和主軸承尺寸有所不同。該發(fā)動(dòng)機(jī)使用單根平衡軸來抵消發(fā)動(dòng)機(jī)部件往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)。如圖3所示，該發(fā)動(dòng)機(jī)采用單平衡軸，該軸以發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速運(yùn)行，但旋轉(zhuǎn)方向與發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)方向相反。該平衡軸由主傳動(dòng)鏈驅(qū)動(dòng)。降低寄生損失的措施包括在凸輪軸和平衡軸上使用的滾針軸承。為了減少汽缸摩擦，汽缸孔也采用了偏置設(shè)計(jì)。排氣歧管與四缸型號(hào)一樣，目前是汽缸缸蓋的集成部分，它為單渦道渦輪增壓器提供了一個(gè)直接安裝點(diǎn)。

圖2 發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)總體構(gòu)造

圖3 平衡軸

3.氣門機(jī)構(gòu)

頂置凸輪軸(DOHC)部件如圖4所示，Ingenium I3 1.5L汽油發(fā)動(dòng)機(jī)使用雙頂置凸輪軸(DOHC)配置。排氣凸輪軸有一個(gè)燃油泵凸角，用于驅(qū)動(dòng)高壓(HP)燃油泵。凸輪軸蓋上的標(biāo)志“I”表示進(jìn)氣，標(biāo)志“E”表示排氣。凸輪軸蓋上也帶有編號(hào)，以確保組裝在汽缸缸蓋罩中的正確位置。例如“I3”或“E1”。氣門機(jī)構(gòu)的布置圖5所示，滾輪和排氣凸輪軸凸角之間的間隙由液壓氣門挺桿的操作予以補(bǔ)償。這將確保在整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)操作期間所有滾輪式指狀凸輪從動(dòng)件都可與排氣凸輪軸凸角接觸。

圖4 頂置凸輪軸(DOHC)部件

圖5 氣門機(jī)構(gòu)的布置

可變凸輪軸正時(shí)(VCT)如圖6所示，每個(gè)凸輪軸都有一個(gè)VCT執(zhí)行器。VCT執(zhí)行器包含一個(gè)鏈輪，該鏈輪通過由曲軸驅(qū)動(dòng)的正時(shí)鏈驅(qū)動(dòng)凸輪軸。VCT執(zhí)行器可獨(dú)立調(diào)整2個(gè)凸輪軸的正時(shí)，從而在必要時(shí)提高發(fā)動(dòng)機(jī)效率和性能。在兩個(gè)凸輪軸的另一端均壓裝一個(gè)磁阻傳感器環(huán)，并由2個(gè)CMP進(jìn)行監(jiān)測。PCM使用2個(gè)CMP信號(hào)確定凸輪軸的位置。然后VCT執(zhí)行器可以調(diào)整凸輪軸的相位，以提供更高的性能和效率。VCT系統(tǒng)由PCM使用來自兩個(gè)凸輪軸位置(CMP)傳感器的信息進(jìn)行控制。電控VCT電磁閥會(huì)確定VCT執(zhí)行器的位置，該執(zhí)行器直接連接至凸輪軸。進(jìn)氣凸輪軸可以提前70°，排氣凸輪軸可以延遲50°。

圖6 可變凸輪軸正時(shí)(VCT)

排氣凸輪軸由扭矩輔助VCT系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，該系統(tǒng)使用加壓的發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油和殘余的凸輪扭轉(zhuǎn)能量來更改凸輪軸正時(shí)。偏置彈簧有助于排氣VCT系統(tǒng)達(dá)到性能和驅(qū)動(dòng)速度。在凸輪軸正時(shí)方面，排氣VCT的基本位置是提前的，在全行程位置是延遲的。在排氣VCT中，偏置彈簧僅在VCT從全行程移動(dòng)到基本位置時(shí)，才有助于達(dá)到性能和驅(qū)動(dòng)速度。當(dāng)VCT執(zhí)行器位于基本位置時(shí)，執(zhí)行器中的鋼銷將鎖定執(zhí)行器。

進(jìn)氣凸輪軸由凸輪扭矩驅(qū)動(dòng)VCT系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)。該系統(tǒng)只需要使用凸輪軸扭轉(zhuǎn)能量來更改凸輪軸正時(shí)。發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油在VCT執(zhí)行器內(nèi)進(jìn)行再循環(huán)，僅在補(bǔ)充加注損失機(jī)油時(shí)才需要加壓發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油。鑒于凸輪軸中的扭轉(zhuǎn)能量的數(shù)量，不需要使用偏置彈簧來滿足所需的啟動(dòng)速度。該VCT的基本位置是延遲的，全行程位置是提前的。當(dāng)VCT執(zhí)行器位于基本位置時(shí)，執(zhí)行器中的鋼銷將鎖定執(zhí)行器。

發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)部件由兩個(gè)正時(shí)鏈驅(qū)動(dòng)，如圖7所示。主正時(shí)鏈由曲軸上的一個(gè)鏈輪驅(qū)動(dòng)，然后該鏈條驅(qū)動(dòng)兩個(gè)中間張緊輪和單平衡軸。輔助正時(shí)鏈由中間張緊輪驅(qū)動(dòng)，然后驅(qū)動(dòng)進(jìn)氣和排氣凸輪軸上的鏈輪。兩個(gè)正時(shí)鏈張緊器可將主和輔助正時(shí)鏈保持在正確張力。正時(shí)鏈張緊器由液壓壓力操縱，用于對正時(shí)鏈?zhǔn)┘邮芸氐膹埩?。正時(shí)鏈和張緊器都是免維護(hù)的“終生服役”部件，因此沒有保養(yǎng)間隔。如果需要更換正時(shí)鏈，需要使用相應(yīng)程序和專用工具以確保獲得正確的曲軸至凸輪軸正時(shí)。主和輔助正時(shí)鏈都帶有金色的鏈節(jié)，這些鏈節(jié)需要對準(zhǔn)鏈輪上的正時(shí)標(biāo)記。

圖7 正時(shí)部件

4.附件驅(qū)動(dòng)

PHEV車型附件驅(qū)動(dòng)如圖8所示，曲軸驅(qū)動(dòng)皮帶輪為附件傳動(dòng)帶提供驅(qū)動(dòng)力，進(jìn)而為安裝在前部的附件(例如皮帶驅(qū)動(dòng)一體式啟動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)(BISG)、冷卻液泵)提供旋轉(zhuǎn)動(dòng)力，空調(diào)壓縮機(jī)為高壓電力驅(qū)動(dòng)(AC)。BISG即可以做為發(fā)電機(jī)，也可以做為啟動(dòng)機(jī)，因此車輛上使用了一個(gè)雙向分離張緊器，以便確保在增減扭矩時(shí)能夠向傳動(dòng)帶施加足夠的力。在每次例行保養(yǎng)時(shí)，必須檢查附件傳動(dòng)帶是否過度磨損或損壞，并且每6年或102 000km更換一次。

圖8 附件驅(qū)動(dòng)

BISG傳動(dòng)帶張緊器工作情況如圖9所示，當(dāng)BISG傳動(dòng)帶上產(chǎn)生不同的負(fù)載時(shí)，BISG傳動(dòng)帶張緊器保持正確的張力。BISG傳動(dòng)帶張緊器皮帶輪確保皮帶與部件皮帶輪保持最大程度的接觸。拆卸驅(qū)動(dòng)皮帶如圖10所示。

圖9 BISG傳動(dòng)帶張緊器工作情況

圖10 拆卸驅(qū)動(dòng)皮帶

(1)將合適的工具安裝到皮帶驅(qū)動(dòng)一體式啟動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)皮帶張緊器上。

(2)使用此工具重新定位并固定BISG皮帶張緊器。

(3)安裝專用工具:JLR-303-1669。

(4)拆下工具。卸下3個(gè)螺栓，拆下BISG皮帶張緊器。拆卸驅(qū)動(dòng)皮帶。

二、潤滑系統(tǒng)

1.潤滑系統(tǒng)概述

潤滑系統(tǒng)相關(guān)部件如圖11所示。Ingenium I3 1.5L汽油發(fā)動(dòng)機(jī)使用了一個(gè)可變排量機(jī)油泵，該泵位于汽缸缸體的底部。固定排量機(jī)油泵是造成寄生能量損耗的因素之一。這是由于這種機(jī)油泵大部分時(shí)間輸送的機(jī)油超過需求量，以確保發(fā)動(dòng)機(jī)可以在較寬的工作范圍內(nèi)安全運(yùn)轉(zhuǎn)。泄壓閥能夠防止機(jī)油壓力過高。在高體積流量條件下，一些壓力機(jī)油未被充分利用便流回了儲(chǔ)油罐。I3 1.5L發(fā)動(dòng)機(jī)配備帶一體式真空泵的可變流量機(jī)油泵，該泵位于發(fā)動(dòng)機(jī)油底殼中。可變流量機(jī)油泵為潤滑系統(tǒng)提供了根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載和轉(zhuǎn)速改變排量能力。泵的排量經(jīng)過調(diào)節(jié)，以減少“未被充分利用”便流回到儲(chǔ)油罐中的機(jī)油量。這種情況可減少發(fā)動(dòng)機(jī)上的寄生負(fù)載，進(jìn)而節(jié)油。

圖11 潤滑系統(tǒng)相關(guān)部件