东风日产1.6L双喷嘴发动机有何秘密？

2017-06-29 00:00

常庆林

    [汽车之家 发动机拆解]  时至今日，中国汽车市场已进入了涡轮增压时代，各厂商在产品迭代的过程中都会考虑优先为车型配置小排量涡轮增压发动机。相比动力相当的自然吸气发动机，涡轮增压发动机低扭输出更为充盈，在中、低负载工况下拥有更好的燃油经济性及排放指标。然而，自然吸气发动机更线性的功率输出特性却受到众多自然吸气发动机支持者的青睐。今天我们将要拆解的发动机是一款来自日产的1.6L自然吸气汽油发动机。这款发动机搭载了日产DIS双喷嘴技术，每个气缸拥有两个燃油喷嘴。日产是全球首个把双喷嘴技术应用到量产汽油发动机上的厂商。下面我们通过拆解看看这款搭载双喷嘴技术的日产1.6L发动机有些怎样的特点。

    注：2007款骊威车型上搭载的HR16DE发动机配置较为特别，不带进气和排气VVT系统，其它配置则与同时期的HR16DE发动机保持一致。

    我们今天拆解的这台日产1.6L发动机代号为“HR16DE”。这款发动机最大马力处于日产1.2T和1.8L之间，而最大扭矩弱于日产1.2T。

    日产HR16DE 1.6L发动机最大功率参数比大众EA211 1.6L发动机有优势，与丰田和福特的1.6L发动机处于同一水平线上。

● 为轻量化而生的发动机本体

    HR16DE发动机除了油底壳底部盖子采用钢板冲压成型外，其余主要均采用铝合金铸造加工而成，相比采用铸铁缸体的同级别发动机拥有更好的轻量化水平。

    这款发动机的气门室盖采用的是铝合金部件，相比一些车型上采用的树脂材质部件，虽然成本更高，但受热不易老化，耐久性更好。

● 悦耳的加速声浪来自重新设计的进气歧管

    相比老款HR16DE发动机，新款HR16DE发动机的进气歧管进行了重新设计，缩短了进气歧管的管口长度，并新增了谐振腔。谐振腔能够减少进气歧管内的气压波动，从而起到降低进气噪声的作用。

    HR16DE发动机采用的是等长进气歧管设计，工程师通过对进气管长度和管路截面的设计，使该发动机在全力输出时的进气声浪“更好听”，而不是毫无意义的恼人噪音。

● 双喷嘴歧管喷射是成本与性能的折衷

    日产DIS双喷嘴技术并不是缸内直喷技术，也不是大众第三代EA888发动机那种一个喷嘴进行缸内直喷，另一个喷嘴进行歧管喷射的双喷嘴技术（点击查看：第三代EA888双喷射系统解析）。日产DIS双喷嘴技术是歧管喷射技术的一种。

    之所以把喷油嘴安装到气缸盖上，是为了让喷油嘴更靠近气缸进气口，减少粘附在进气道的汽油量，避免不必要的燃油损耗。喷油嘴喷出的油束还有清洁进气门背面积碳的作用。

    为什么没有采用缸内直喷技术？这里有2个原因：首先，HR16DE发动机被日产定义为一款配置在小型车和紧凑型车上的中低端发动机，生产成本受到限制，无法承担缸内直喷系统所需的高压油泵和高压喷嘴的成本。其次，日产对HR16DE发动机的轻量化、结构简化、耐用性更为注重，所以没有采用增加复杂度的缸内直喷系统。

    HR16DE发动机是一款主要针对中国及东南亚国家调教的发动机，压缩比为9.8，能更好地适应这些国家油品质量不佳的状况。

● 采用进、排气门可变气门正时系统，进一步降低泵气损失

    HR16DE发动机带有进、排气门可变气门正时系统，日产把该系称为“双C-VTC”。老款的HR16DE发动机只带有进气门可变气门正时系统。

    由于进气门可变气门正时机构调节范围的增大，新款HR16DE发动机可以较大地延迟进气门关闭时间，减少进气量，实现膨胀比大于实际压缩比的阿特金森循环工作模式，降低发动机低负载工况下的燃油经济性。

    现在一些新型发动机上已开始采用长效正时皮带。这种长效正时皮带在静音性能上保持正时皮带的优势，同时大大延长了其使用寿命（部分发动机的长效正时皮带更换周期可达19.5万公里），耐久性与正时链条已相差无几。

● 提高混合气湍流的进气道遮蔽设计

    新款HR16DE发动机进气道增加遮蔽（英文称为“masking”）设计。所谓的遮蔽设计，就是在气缸盖进气道靠近气门座的位置设计特别的造型（如凹坑或凸起），改变进气气流走向或增强气流紊流。

    新款HR16DE发动机在气缸盖进气道靠近气门座的位置设计了一个小的凸起，让准备进入气缸的气流“翻滚”起来形成湍流，更强的进气湍流有利于使混合气更好地混合同时提升混合气的燃烧速度，最终在提升动力性能的同时降低油耗水平。

    为了在气缸内形成更有利于燃烧的混合气气流，新款HR16DE发动机的活塞也进行了重新设计，活塞顶的造型更有利于增强混合气滚流，从而提升燃烧速度，增强动力同时降低油耗。

    为了降低活塞的温度，以提升发动机抗爆震性能，增强动力输出。工程师在缸筒底部、活塞下方新增（相比老款HR16DE发动机）了润滑油喷油嘴。

    通过往活塞底部喷射机油，让机油带走活塞的热量为其降温。同样的设计我们在此前拆解过的大部分发动机上都可以看到。

● 高流量三元催化器

    新款HR16DE发动机的排气系统相较于老款来说，增大了排气歧管的直径，同时三元催化器的网状结构也进行了改变，在不削弱废气净化能力的前提下，降低排气阻力，以提升发动机的动力输出。

    由于这款发动机装到发动机舱后采用的是反置布局，即进气歧管在前，排气歧管在后，所以排气歧管出口可以更靠近三元催化器，有利于让三元催化器更快达到最适工作温度，降低发动机暖机工况时的排放。

    这样的设计能够在单位面积内布置更多的孔洞，同时能降低三元催化器产生的排气阻力。此外，新的催化器设计也减少了稀有金属的使用量，降低了制造成本。

● 没有放慢降低摩擦的步伐

    HR16DE发动机采用顶筒式气门驱动机构。为了保证凸轮与顶筒的耐磨性并减低两者之间的摩擦系数，工程师对气门顶筒做了特殊处理，在其表面增加了既坚硬又耐磨的DLC（Diamond-Like Carbon）类金刚石涂层。

    和目前大部分主流发动机一样，HR16DE发动机的活塞侧面都带有减摩涂层。该涂层能够降低气缸壁和活塞裙部的摩擦，提升了发动机运转效率。

    HR16DE发动机采用的是低张力活塞环，可以降低活塞环与气缸壁的摩擦。活塞在缸筒里每分钟进行成千上万次活塞运动，降低了活塞环与气缸壁的摩擦对降低整个发动机内部摩擦的贡献是巨大的。

    低张力活塞环虽然好，但不是想装就能装的。如果缸体的缸筒加工工艺不达标，发动机装配后，螺栓的预紧力会导致缸筒产生非常微小的变形。这可能导致低张力活塞环无法实现活塞和气缸壁之间的密封，导致发动机机油消耗量上升，串气量增加。为了避免上述问题，日产采用了一种叫做“真圆加工”的工艺加工缸筒。

    真圆加工工艺是什么呢？日产在进行缸筒加工之前会先在缸体上安装一个模拟气缸盖，这个模拟气缸盖刚性与真的气缸盖相当，与待加工缸体之间的面压（接触面之间的压力）与气缸盖密封垫片相当。安装模拟气缸盖后再进行缸筒加工，就能确保发动机完成装配后缸筒的尺寸精度，也就保证了活塞环与缸筒的配合精度，避免低张力活塞环刮油不干净或者气密性不好的问题。

● 集成化设计降低重量和体积

    HR16DE发动机采用了不少一体化设计，其中包括了集成式冷却液管路、集成油气分离器的气门室盖、多功能集成式油底壳等。通过零部件功能的集成，降低了发动机部件数量，降低了发动机体积和重量，提升了发动机的可靠性。

● 其他零部件细节

    上面介绍了HR16DE发动机的一些突出特点，包括双喷嘴技术、改进了的双C-VTC系统、新增谐振腔的进气歧管、能提升燃烧效率的进气道设计、高流量的三元催化器、降低摩擦的措施以及集成化设计。下面我们继续来看看该发动机的一些零部件细节。

全文总结：

    日产的目标是把HR16DE打造成一款经久耐用、性能可靠、养护成本低的发动机产品。在日产的发动机序列中，这款HR16DE 1.6L发动机动力性能正好填补了1.2T和1.8L发动机之间的空白，是现在及未来一段时间里日产旗下一款非常重要的发动机产品。（图/文/摄/汽车之家 常庆林）