奇瑞477F（1.5升）发动机技术先进性简介

一、概述

奇瑞477F发动机的开发是以高性能、低油耗、高性价比为工程目标，工作过程中深度开发了发动机的进排气系统、燃烧系统和关键零部件，使“外表朴实”的单顶置凸轮轴的自然吸气式发动机,在动力性和经济性指标上达到并超过了通常要采用VVT等技术才能达到的水平，可以让消费者在更少的付出的同时获得更多的价值。               

二、先进的燃烧系统设计

477发动机采用了完全自主开发有国家专利的独特的滚流式气道,并实现了与燃烧室的最佳优化配合,使充气效率与燃烧效率大大提高。

发动机气道的设计由CFD以及气道试验室协同完成开发。在双进气道进气时，四气门汽油机缸内的宏观流场主要表现为滚流。为了降低进气阻力，并在气缸内形成较强滚流，采用了分叉式进气道，进气道在气缸盖上只有一个入口，在进入燃烧室之前分成两个叉，分别通向两个进气门，能同时提高其流量系数和缸内滚流速度。对于屋脊形燃烧室，进气门排气门分别对称地布置在它的两侧，从进气道进入气缸的气流形成了一边下沉一边绕横轴旋转的滚流运动，477F气道平均滚流比达0.65以上。

完美气流组织使发动机怠速时的循环变动量COV进一步降低，同时原始排放中HC和CO也都有大副降低，降低了排放后处理成本。

火花塞点火嘴的位置偏向排气侧，有利于排出火花塞附近的废气释放点火能量，而且可以有效的缩短火焰传播距离，减小散热损失，加快火焰面积扩展速率和燃烧速率，使发动机抗暴性得到很大提高。

发动机10.5的设计压缩比，优良的进气流场，使477F发动机燃烧充分并极其迅速。

先进的燃烧系统配合与优化的凸轮型线、配气相位以及进气管设计，使得发动机在低速的充气效率大大提高，在发动机3000转即达到扭矩的第一峰值，并能够在发动机5000转达到扭矩的第二峰值，具有十分优异的扭矩输出特性。优异的扭矩特性与变速箱的优化匹配，可使整车既适应低速的复杂城市路况，又符合高速公路的高转速动力输出需求。

三、充分降低摩擦功的设计

477F在发动机开发初期就坚定的走充分降低磨阻的设计路线。

477F采用的SOHC四气门发动机比流行的DOHC四气门配气机构凸轮轴等组件减半，所以SOHC发动机天生有着可靠性高、机械效率高和成本低的优势。试验对比证明477F的FMEP凸轮轴比典型DOHC发动机小0.03Bar。其摇臂采用嵌入式液压挺柱结构，同样的完全自主设计开发，开辟了国内液压摇臂自主开发的先河，一举打破了液压式摇臂只能由国外供应商设计开发的尴尬局面。

与传统的摇臂式配气机构相比，477F采用了更为先进的滚子式摇臂（凸轮与摇臂之间的摩擦副为滚轮接触。缸盖油池内飞溅的机油给滚子带来了良好的润滑，摩擦阻力得以降低，机械效率随之上升。材质为QT700的单顶置凸轮轴（SOHC）同时驱动进排气门，结构紧凑，成本低廉，阻力矩更小。整个配气机构即使在额定转速6150RPM下的转动力矩也只有20Nm。
          
充分降低磨阻的路线还体现在对磨擦副进行深入的研究，在保证发动机可靠性的基础上对磨擦副优化组合。活塞环采用先进的薄型环技术，配合的缸壁使用低磨擦网纹加工技术，在降磨阻的同时增加了活塞环的控油能力，发动机在各种复杂工况下都能满足机油耗与燃油耗百分比<0.15%的严格标准。

曲轴采用窄轴颈设计，匹配重新开发的轴瓦，保证支持强度同时大幅降低磨擦阻力。实验数据表明477F发动机的磨擦功在3000转以下优于1.3L的发动机，FMEP更是比一般的1.5L四气门发动机有着大幅度降低。

对曲轴来说，摩擦损失主要由曲轴和轴瓦这一对摩擦副造成的。曲轴和轴瓦的摩擦损失由两部分组成，液态动力损失和接触摩擦损失。

液态动力损失是发动机在运转时，曲轴和轴瓦之间的润滑油液体摩擦，由气缸内燃烧情况，曲轴旋转的线速度，以及润滑油的品质决定的。减小曲轴的直径可以实现减小线速度，477F曲轴采用了曲轴强化工艺，满足曲轴的强度要求的前提下，轴颈直径减小了15%，同时实现了曲轴轻量化的目的。
 
根据最后的开发结果，在6200rpm时，摩擦功的峰值由1320W下降到780W，总的轴承摩擦功损失下降34.8%。

四、精心设计的进排气系统

排气系统：

为了响应国家节能减排的政策，最大限度地挖掘发动机的潜能，我们对发动机排气歧管带预催化器进行CFD稳态计算，着重从均匀性系数、速度分布、马赫数、压力分布、流入催化器中的压力梯度等方面进行了优化。
   

进气系统：

为了提升充气效率和合理的组织喷油和油气混合以达到改善油耗和排放的目的，针对进气歧管和喷油目标进行了仔细的计算和开发。

喷油目标通过多轮调整和匹配，使喷油和进气的组织比较完美的结合起来，混合气形成比较合理，为降低油耗和提高排放打下坚实的基础；

进气岐管的长度、直径、走向对发动机的扭矩、功率、油耗有至关重要的作用，经过多轮的CAE，CFD计算和优化，选择最合理的相关参数，以提升充气效率。

五、零部件的结构优化和新材料的应用

设计和开发的优化工作覆盖到每一个零部件。以水泵和机油泵为例，通过水泵塑料叶轮的采用和机油泵特性的优化，进一步提高发动机机械效率。

水泵：水泵的水封采用双SiC结构，减小了密封面的动态接触压力，有效地控制了接触面的压力波动；水泵叶轮塑料化，经过若干轮CAE分析优化结合试验验证，叶轮重量由原来金属的152克减少到塑料的27克，减重幅度达82%以上；两者的综合作用，使得水泵在发动机额定转速下消耗的轴功率下降30.6%，在发动机额定扭矩点附近的水泵效率提高4%.

下图是在进水温度、进出水压差以及泵水流量相等的情况下，随着水泵转速的上升，水泵轴功率消耗的对比。从表中可以看出，经过优化后的水泵，随着转速的上升，轴功率消耗上升趋势大大减缓，转速越高能量节约越明显。

在进水温度、进出水压差以及泵水流量相等的情况下，随着水泵转速的上升，水泵效率的对比。从表中可以看出，经过优化后的水泵，随着转速的上升，水泵效率随转速上升，转速越高效率提升越明显。平均幅度达2%以上。

(编辑 郝俊)