王卓

一、發(fā)動(dòng)機(jī)外觀與功能

1.外觀圖

側(cè)視圖（進(jìn)氣端），如圖1所示。

┃圖1

側(cè)視圖（排氣端），如圖2所示。

┃圖2

2.汽缸體

汽缸體結(jié)構(gòu)如圖3所示。

沃爾沃全新Drive-E發(fā)動(dòng)機(jī)在發(fā)動(dòng)機(jī)零件方面有許多共同部分，例如：曲軸、機(jī)油泵、油底殼、發(fā)電機(jī)、空調(diào)壓縮機(jī)等。

沃爾沃的柴油及汽油發(fā)動(dòng)機(jī)皆具有高壓鑄成連桿。發(fā)動(dòng)機(jī)底板具有鑄鋼內(nèi)襯及鑄鐵強(qiáng)化件。柴油及汽油發(fā)動(dòng)機(jī)完全相同，但柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的缸體高度較高，鑄鋼襯墊較重。該鑄造方法結(jié)合獨(dú)特設(shè)計(jì)，形成輕量的強(qiáng)大結(jié)構(gòu)。發(fā)動(dòng)機(jī)缸體僅需兩種款式，唯一區(qū)別為主軸承直徑。全新Drive-E發(fā)動(dòng)機(jī)之轉(zhuǎn)變約節(jié)省30～50kg的重量。

┃圖3

為了盡可能降低軸承尺寸，曲軸由鍛鋼所制成。已使用全新專利定位楔改善底板對(duì)齊發(fā)動(dòng)機(jī)缸體。如此可改善主軸承之直度與圓度。活塞直徑是通過(guò)使用固定襯套而減至最小。不同汽油發(fā)動(dòng)機(jī)款式具有類(lèi)似的活塞，只有活塞頂部針對(duì)不同的壓縮比而有不同的加工。功率較低的發(fā)動(dòng)機(jī)活塞較短。汽油發(fā)動(dòng)機(jī)款式使用相同的活塞環(huán)，所有柴油發(fā)動(dòng)機(jī)款式使用相同的活塞環(huán)。所有汽油及柴油發(fā)動(dòng)機(jī)款式的活塞銷(xiāo)皆以類(lèi)鉆碳膜（DLC）包覆。改良的活塞與汽缸孔鍍膜以及滾子軸承凸輪軸意味著Drive-E發(fā)動(dòng)機(jī)的內(nèi)部摩擦力低。

新汽缸頭的設(shè)計(jì)大多以沃爾沃著名的五缸及六缸發(fā)動(dòng)機(jī)為基礎(chǔ)。主要變化涉及降低摩擦力、增加特定輸出以及為汽油和柴油發(fā)動(dòng)機(jī)建立共用界面。汽油發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸頭必須能夠承受極高的熱負(fù)荷，因此由抗熱鋁合金制成。與柴油發(fā)動(dòng)機(jī)共享的橫向冷卻概念可提供優(yōu)異且一致的冷卻效果。

（1）汽油

汽油發(fā)動(dòng)機(jī)具有一個(gè)成熟、直接動(dòng)作的閥門(mén)系統(tǒng)（VVT）具有免維修D(zhuǎn)LC涂層的機(jī)械挺桿以及進(jìn)氣和排氣凸輪軸之階段。凸輪軸前端軸承為滾子軸承，以便減少摩擦力。凸輪軸由鑄鐵制成，其在與DLC涂層挺桿滑動(dòng)接觸結(jié)合使用方面為最佳材料。

（2）柴油

為處理19000kPa之汽缸壓力及高功率，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)具有全新熱處理以改善材料強(qiáng)度及溫度范圍。柴油發(fā)動(dòng)機(jī)配備鋼凸輪軸以減輕重量并提升材料硬度。

汽缸頭：

冷鑄汽缸頭與壓鑄凸輪軸軸承殼體，皆由輕金屬合金制成。

汽缸體：

由壓鑄鋁合金制成。具有開(kāi)放式水罩，其中冷卻液自由流動(dòng)于汽缸上部周?chē)?。汽缸襯套由鑄鐵制成且鑄入塊體。

中間部分：

由壓鑄鋁合金制成。

曲軸軸承蓋鑄入塊體。軸承蓋是由鑄鐵制成。

油底殼：

由壓鑄鋁合金制成。不同零件之間的表面以矽基密封劑（即RTV，室溫硫化矽橡膠）密封，缸體及汽缸頭之間使用四層金屬墊片處除外。

（3）缸體

缸體，如圖4所示。

┃圖4

（4）汽缸頭（如圖5所示）

┃圖5

來(lái)自VEA系列之汽油發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸頭分為兩種，具有共同加工的凸輪軸軸承凸輪架蓋及整合式蓋。相同的方式用于如五缸汽油發(fā)動(dòng)機(jī)B5204T8。凸輪軸前軸承位置并非滑動(dòng)軸承而是滾子軸承，以盡可能減少整合深度及摩擦力。

汽缸頭螺絲：

┃圖6

汽缸頭是由10個(gè)M11螺絲固定至缸體，如圖6所示。盡管螺絲頭直徑小，為取得足夠的夾緊壓力，螺絲位于汽缸頭左螺紋套管內(nèi)。套管通過(guò)其螺紋將力道分配至汽缸頭內(nèi)的大面積。相同技術(shù)用于B6324S及B6304T發(fā)動(dòng)機(jī)。這些套管具有在收緊時(shí)所使用的內(nèi)六角形。

（5）汽缸體/中間部分（如圖7和圖8所示）

┃圖7

汽缸體內(nèi)襯經(jīng)過(guò)修飾珩磨程序后，汽缸孔表面更為精細(xì)。更為精細(xì)的表面可降低活塞環(huán)與汽缸孔之間的摩擦力，除了有助于整體降低內(nèi)部摩擦力，亦可減少磨合期。

┃圖8

為提升強(qiáng)度及穩(wěn)定性，并在缸體中間部分主軸承座進(jìn)行加工時(shí)確保圓度，鑄鐵主軸承蓋（5件）皆鑄入塊體。并使用RTV作為汽缸體與中部分之間的密封劑。

匹配：

每個(gè)主軸承蓋皆有一個(gè)凸耳豎在中間部分頂部。在缸體與中間部分進(jìn)行共同加工之前，這些部分會(huì)先以螺絲結(jié)合，進(jìn)而在缸體每個(gè)軸承蓋處形成凹槽，如圖9所示。該凹槽在缸體形成獨(dú)特樣式，確保較先前使用定位銷(xiāo)之系統(tǒng)為之間的零件提供更佳的連接性。缸體及中間部分則是更容易拆開(kāi)。

┃圖9

3.曲軸系統(tǒng)

無(wú)論在汽油或柴油發(fā)動(dòng)機(jī)方面，新發(fā)動(dòng)機(jī)系列中曲軸系統(tǒng)的大致相同。所有款式皆使用相同的曲軸，而活塞和連桿則略有不同。曲軸下方的兩個(gè)反向旋轉(zhuǎn)平衡軸套件在所有款式皆相同，作為曲軸前部之油泵驅(qū)動(dòng)器，如圖10所示。

┃圖10

（1）活塞

┃圖11

活塞鑄入在多半由鋁和矽組成的輕金屬合金中，如圖11所示。頂環(huán)凹槽由鑄鐵環(huán)架保護(hù)，以抵抗活塞所承受之高壓。頂部有用于進(jìn)氣閥和排氣門(mén)之出口?；钊淹ㄟ^(guò)上方的重量出口以及對(duì)連桿的梯形表面在重量方面進(jìn)行最佳化。甚至連活塞銷(xiāo)亦已進(jìn)行重量最佳化。將其長(zhǎng)度額外縮短不僅能盡可能減少銷(xiāo)重量，還有助于降低活塞重量。為了控制活塞溫度，有一個(gè)由油壓控制的可控活塞冷卻。欲啟動(dòng)的冷卻量是由一個(gè)已進(jìn)行校正以獲得最佳油耗及低排放的模型來(lái)控制。

為了盡可能降低磨損及摩擦力：

◆活塞裙部包覆著石墨聚合物，其有助于承受極度負(fù)載，同時(shí)避免在冷啟動(dòng)時(shí)出現(xiàn)活塞噪聲

◆活塞銷(xiāo)的摩擦表面包覆著DLC（類(lèi)鉆碳膜）

◆汽缸套表面通過(guò)在裝配廠進(jìn)行珩磨程序最佳化而格外細(xì)致

◆活塞環(huán)之切向力已減少

◆活塞環(huán)以低摩擦涂層包覆

為了在不影響油耗的情況下承受增加的負(fù)載并減少摩擦力，已研制新的環(huán)套件，如圖12所示。

┃圖12

①上壓縮環(huán)高度1.2mm，為硝化不銹鋼環(huán)。環(huán)上以PVD包覆，可同時(shí)降低摩擦力并形成良好的耐磨特性。

②下壓縮環(huán)高度1.2mm，以灰口鑄鐵及磷化表面鑄成。

③油控制環(huán)高度1.5mm，鑄鐵兩件式環(huán)具有對(duì)著襯墊的錐形接合面。出于相同因素，該表面與編號(hào)1環(huán)同樣進(jìn)行PVD鍍膜。PVD（物理氣相沉積）是在引進(jìn)反應(yīng)氣體時(shí)以離子擊打表面所形成的一種表面處理。這個(gè)過(guò)程須在極低真空和高溫下進(jìn)行。這會(huì)形成薄且粘附性強(qiáng)大的涂層。為取得均勻的涂層厚度，零件會(huì)以恒定速度圍繞若干個(gè)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。

（2）連桿

連桿是以I截面及梯形小端鍛造而成，如圖13所示。其在大端處之連桿重量以5個(gè)重量級(jí)別制造。大端具有分裂的軸承蓋，因軸承蓋和連桿固定在實(shí)際斷裂面而形成穩(wěn)定的接合。軸承半部的材質(zhì)不同。頂部材質(zhì)較強(qiáng)能夠承受高負(fù)載。連桿長(zhǎng)度為147mm?；钊N(xiāo)直徑為21mm。重量（含螺絲）為537g。

┃圖13

（3）曲軸

曲軸由鍛鋼制成且具有感應(yīng)淬火軸承表面，如圖14所示。曲軸有5個(gè)軸承，主軸承直徑60 mm。主軸承數(shù)編號(hào)4上的上半軸承亦作為推力軸承，即所謂的180°軸承。推力墊圈比平常大，以在只有一個(gè)推力墊圈維持軸承表面。齒輪被縮到汽缸3和4之間的曲軸上。該齒輪可驅(qū)動(dòng)平衡軸。在主軸承編號(hào)1前方的是一個(gè)驅(qū)動(dòng)油泵的齒輪。曲軸具有一個(gè)位于前滑輪的減震器。曲軸重量15.2kg，不包含齒輪。

┃圖14

（4）平衡軸

平衡軸的任務(wù)是要使發(fā)動(dòng)機(jī)震動(dòng)平順，其是由曲軸上的齒輪所驅(qū)動(dòng)，如圖15所示。兩個(gè)反向旋轉(zhuǎn)的平衡軸位于油底殼內(nèi)其專屬殼體中。平衡軸的驅(qū)動(dòng)力是經(jīng)由曲軸至一個(gè)平衡軸，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)第二個(gè)平衡軸。其中一個(gè)平衡軸的齒輪是兩件式?！罢卑氩浚舻妒烬X輪）以彈簧張緊在“寬”半部的反方向。其可無(wú)聲消除齒隙。這項(xiàng)技術(shù)已應(yīng)用于B63x4x發(fā)動(dòng)機(jī)的齒輪上。為了確保齒隙正確，必須拆下平衡軸殼體且須更換整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體。

┃圖15

（5）減震器曲軸（如圖16所示）

┃圖16

沃爾沃全新Drive-E發(fā)動(dòng)機(jī)具有新型曲軸皮帶輪。皮帶輪與先前一樣具有整合式減震器，其已結(jié)合釋放裝置。該裝置之減震器及釋放裝置具有如下所述的兩個(gè)任務(wù)。沃爾沃的Drive-E發(fā)動(dòng)機(jī)有兩款減震器，在重量和外觀方面有所不同。其差異可通過(guò)查看外端寬度識(shí)別，如圖17所示。

①通風(fēng)調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)

減震器任務(wù)是抵消曲軸之震動(dòng)，采用懸浮橡膠塊。其結(jié)構(gòu)包含確定質(zhì)量的兩個(gè)金屬零件，粘合于橡膠的中間部分，其中內(nèi)部部分以剛性方式安裝在曲軸上。減震效果是由橡膠墊片之硬度及旋轉(zhuǎn)塊來(lái)決定，如圖18所示。

┃圖17

┃圖18

②釋放裝置

四缸發(fā)動(dòng)機(jī)每次曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)具有兩個(gè)點(diǎn)火脈沖。這會(huì)產(chǎn)生一個(gè)由曲軸傳遞至曲軸外部皮帶輪之頻率。釋放裝置的作用是過(guò)濾器，其任務(wù)是隔絕來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)脈動(dòng)的附屬件慣性。降低皮帶輪旋轉(zhuǎn)之不規(guī)則性可延伸如驅(qū)動(dòng)皮帶、張緊器等組件之使用壽命。此外亦可降低張緊器彈簧力道，其有助于降低油耗，如圖19所示。

┃圖19

功能：

返回釋放裝置內(nèi)側(cè)的彈簧組承擔(dān)燃燒脈動(dòng)力道。通過(guò)殼體內(nèi)的刻痕及中央凸緣，外側(cè)部份可藉由彈簧組件前后彎折25°左右。包含彈簧被壓縮的距離，兩個(gè)主要部分可轉(zhuǎn)動(dòng)至彼此約65°左右，如圖20所示。

┃圖20

連接件：

減震器是通過(guò)一個(gè)中心螺絲（M12）以及4個(gè)M8螺絲連接至曲軸，如圖21所示。

┃圖21

鉆石墊圈：

曲軸及不同零件之間存在鉆石墊圈，其任務(wù)是確保接頭內(nèi)達(dá)到正確的摩擦力，如圖22所示。鉆石墊圈是包覆著小型工業(yè)鉆石的薄鋼墊圈。鉆石可在表面之間形成極高的摩擦系數(shù)。鍍膜會(huì)在拆卸與緊固過(guò)程中磨損，因此重要的是須在重新安裝此接頭時(shí)將墊圈換新。

┃圖22

4.閥系統(tǒng)與正時(shí)齒輪

閥系統(tǒng)與正時(shí)齒輪閥系統(tǒng)與正時(shí)齒輪如圖23所示。

┃圖23

VEA系列中汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的閥門(mén)系統(tǒng)傳統(tǒng)上是由四閥技術(shù)及發(fā)動(dòng)機(jī)前緣皮帶所驅(qū)動(dòng)的雙凸輪軸所組成。為使發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)更為精簡(jiǎn)，凸輪軸彼此比在五缸汽油發(fā)動(dòng)機(jī)更為靠近。如此可進(jìn)而形成一個(gè)稍微較陡的閥角度。兩個(gè)凸輪軸皆配備正時(shí)齒輪皮帶輪及VVT裝置以達(dá)成可變氣門(mén)正時(shí)。排氣凸輪軸亦驅(qū)動(dòng)一個(gè)獨(dú)立凸輪凸角上的燃油泵以及后緣具有凹槽的真空泵。

閥門(mén)系統(tǒng)閥門(mén)系統(tǒng)如圖24所示。

┃圖24

（待續(xù)）