上汽集团SGE 16T发动机技术解析：欲与福特试比高

近几年来涡轮增压发动机的普及之势，有如拂晓时分的朝霞漫溯，一刻之间，白昼就浸染了整片天空。

曾经自诩自吸捍卫者的我，也在这个过程中，由巨大的心理落差逐渐转变为淡然接受。一方面，这是时代的潮流，不可阻挡；另一方面，也确实见证了涡轮增压发动机在体验上的逐步完善。

在2015年5月的上海车展上，上汽集团正式发布了“芯动战略”，为旗下的NetBlue蓝芯发动机规划了三个序列：MGE、SGE、NSE，分别对应中排量发动机、小排量涡轮增压发动机、小排量自然吸气发动机。

此次受上汽邀请，参加其全新1.0T（在上汽发动机命名体系中编号为16T）发动机的技术解析会，这台三缸发动机就属于SGE系列。此前，同属SGE系列的1.4T、1.5T发动机已经搭载在名爵锐行、锐腾，以及近来爆红的荣威RX5等车型上，并且有着不俗的实际动力表现。

一个有趣的现象是，上汽与通用在技术层面有着千丝万缕的联系，SGE系列发动机也由双方共同开发，但这台1.0T发动机却与同级标杆的福特1.0T有着几乎完全相同的动力参数（92KW，170N·M）。上汽的野心与自信心可见一斑……

轻量化设计

上汽方面表示，在SGE系列发动机的开发过程中，借鉴采用了集成化、模块化的设计理念。也就是说，在不同排量的发动机之间，会共用很多相同的技术与工艺，并具有较高的零部件通用率。

在整车轻量化要求的大背景下，动力系统的轻量化自然也是大势所趋。这台1.0T发动机大量承袭了此前同系发动机的设计细节，发动机缸盖、缸体、活塞均采用了全铝合金材质。此外，塑料材质的进气歧管，缸盖集成式的排气歧管，锻造工艺的曲轴、连杆，也都能看得出轻量化设计的考量。

缸盖集成排气歧管

前面提到的缸盖集成式的排气歧管，除了简化结构、减轻重量，也减少了废气行程与能量损失，有助于提高增压器的压力与效率。

集成式排气歧管的另一个好处，就是歧管与缸盖内部的循环水道交错布置，冷却液与高温废气间进行热交换，这样既可以在冷车启动时更快速的提升冷却液温度，也可以对高温的废气进行适当的降温，以改善涡轮的工作环境。

小惯量涡轮增压器

高达92KW的升功率，1600r/m就可以达到90%的最大扭矩输出，如此亮眼的参数后面，是对整套增压系统效率的极高要求。

发动机涡轮增压器来自于上海菱重，叶片直径很小，并采用了轻量化材质。小惯量的设计使得废气更容易推动涡轮叶片，进而降低涡轮介入时的迟滞感。

增压器还采用了电子废气旁通阀，通过更精确的压力控制，来提升增压效率并降低运转噪音。

中置缸内直喷

发动机积碳与烧机油，曾经让无数消费者对涡轮增压发动机谈而色变，深究缸内积碳的成形原因，问题自然不在涡轮，而在于汽油的喷射方式与燃烧效率。

对于更容易产生缸内积碳的直喷发动机而言，直接的缸内喷射固然有助于提高燃烧效率。但汽油喷射的不均匀，也容易产生湿壁现象，进而导致汽油燃烧不充分产生积碳。随着积碳的增加，活塞顶部构型发生变化、气门关闭不严、活塞油环异常磨损，这一切又进一步导致缸内的燃烧效率下降以及机油的异常消耗。于是，积碳与烧机油就像一对配合默契的搭档，彼此互相加强，最后的结果可想而知……

相比于传统的斜置直喷，这台SGE 1.0T发动机采用了时下更为流行的中置缸内直喷技术，配合上200bar压力的6孔喷油嘴，可以尽可能使汽油喷射、雾化均匀，燃烧更充分。

活塞顶部的碗型设计，同样是为了促进气缸内的气体流动，通过形成均匀的混合气滚流来提升燃烧效率，改善燃烧稳定性。

在活塞的裙部，喷涂了DLC涂层，以降低摩擦系数，而活塞环则采用了两道气环与一道油环的设计。

总体来说，这台发动机的直喷技术，属于现今最主流的水准。而中置直喷也是未来实现分层燃烧与稀薄燃烧的技术基础，升级潜力不小。

配气与正时机构

这台1.0T发动机的配气机构采用了双顶置凸轮轴的结构形式，通过直接驱动摇臂来分别控制进排气气门的开启关闭。

气缸采用4气门设置，多气门带来了更好的进排气效率。而为了应对高温导致的机械性能下降，气门采用了中空冲钠工艺，具有更好的导热耐热性能。

人在静坐状态与运动状态下对呼吸的需求显然是不一样的，发动机也是同样如此。与双顶置凸轮轴相配合的，是双可变气门正时机构。所谓气门正时，就是通过凸轮相位的调整来改变气门的开闭时机。

位于凸轮轴端部的可变正时调节器由链条连接，相比皮带具有更长的使用寿命，理论上可做到终身免维护。而较宽的齿比设置意在降低运转时的摩擦与噪音。当ECU根据发动机工况发出信号后，正时调节器通过改变内部油道的油压，来调整凸轮的相位，以满足发动机的配气需求。

润滑与冷却系统

机油的粘度、压力对于发动机的润滑与输出效率有很大的影响，上汽为这台发动机装备了可变排量机油泵，ECU根据发动机转速、负荷的改变，可以对机油泵进行实时的流量与压力控制。

具体说来，在低转速时增大油压以满足润滑需要，而高转速时降低油压以减轻发动机的负载，从而提升燃油经济性。

适当的水温、合理的热管理对于保持发动机良好的工作状态，同样是至关重要的。这台SGE 1.0T发动机使用了电子节温器，由EMS来控制阀门的开闭时机，以实现冷却液在“大循环”与“小循环”之间的切换，使发动机始终处于最佳工作温度。相比传统的石蜡节温器，电子节温器的灵敏程度与控制精度都要更胜一筹。

抑制振动方面的设计

说到三缸发动机，振动与平顺性是绕不开的话题。

发动机的振动主要是由活塞连杆机构的往复惯性力造成的，又根据振动频率与发动机转速的倍数关系而分为一阶振动（1X）、二阶振动（2X）、三阶振动（3X）……由于三阶以后的振动振幅衰减的很快，所以工程开发上通常忽略不计，而重点考虑一阶、二阶振动。

通常而言，一阶、二阶振动的能量比值大概为7比3，而直列三缸的发动机构型造成了一阶往复惯性力矩的不平衡（L4发动机则是二阶振动不平衡），这是三缸发动机抖动大的根本原因。

【福特部分1.0T三缸发动机装配有平衡轴】

目前，最为人所知的抑制三缸发动机振动的技术手段，是在曲轴箱内安置一根平衡轴，利用平衡块周期转动产生的力矩来抵消发动机的一阶振动。

但在拆开油底壳以后，我们并没有在这台1.0T发动机上看到平衡轴的存在。当然，平衡轴并不是三缸发动机唯一的技术选择，上汽工程人员表示，他们通过改变这台发动机曲轴配重块的重心偏置，使配重块重心、曲轴中心、曲柄中心的连线形成一定的夹角（与一阶力矩最大值处和上止点的夹角相余），利用配重块转动的力矩来抵消一阶振动。从本质上来讲，这依然是一种“平衡轴”的设计思路。

除了安装平衡轴与曲轴的配重调整，双质量飞轮因在其内部油腔设置有弹簧减震器，也是吸收抑制发动机振动的有效方法，但现场展示的这台发动机已经拆除了飞轮，因此暂时未知是否有采用双质量飞轮的设计。

总结

就发动机的材料、设计、制造、零部件供应而言，这台SGE 1.0T发动机基本继承了上汽NetBlue蓝芯动力的技术优势，其技术水准在现有的自主品牌三缸发动机中显得鹤立鸡群，即使是比之合资品牌同级别发动机，也全然不落下风。

未来，这台发动机将主要搭载在上汽集团旗下的A级、A0级车型上。待相关新车上市后，我们也将第一时间对其进行深入的测评，看看这台三缸小王子的实际动力表现与NVH水平是不是真的一如参数般亮眼。