474Q系列发动机简介

2024年2月8日发(作者：启辰r50致命缺点)

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型号：HM474Q系列

HM474Q系列发动机简介

编号：474Q-JT-007

版本：1

一汽海马动力有限公司设计开发部

2010年12月15日

发往单位：销售本部一份，技术中心一份，制造工程部一份，动力品管部一份，动力采购部一份，设计开发部一份，共6份。

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HM474Q系列发动机简介

编号:474Q-JT-007

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1 概述

HM474Q系列发动机是前置、前驱、直列四缸、后方排气布置，双顶置凸轮轴（DOHC）、16气门、电控多点顺序喷射型、水冷、四冲程汽油机。HM474Q系列汽油机在设计上保证其在整个使用寿命内的高性能和高可靠性，能满足目前国家各项法规和用户对发动机提出的更高要求（高性能、低排放、低油耗等）。 HM474Q系列汽油机经过恰当的匹配，搭载在整车上，排放可达到GB 18352.3《轻型汽车污染物排放限值及测量方法（中国Ⅲ、Ⅳ阶段）》规定的第Ⅳ阶段限值，并具备第Ⅴ阶段潜能；油耗可达到GB19578-2004《乘用车燃料消耗量限值》规定的第Ⅱ阶段限值。满足2010年实施的中国法规要求：升功率＞50kW/L。

HM474Q系列发动机包含HM474Q、HM474Q-B、HM474Q-BJ机型。本简介中，如无特别说明，内容均适用于HM474Q系列发动机所有机型。

HM474Q发动机是HM474Q系列发动机的基本型，排量为1.5L。HM474Q发动机有如下特点：采用先进的进气VVT（可变气门正时）技术、电子节气门体和塑料进气歧管，并优化进气道设计，优化进/排气凸轮型线设计，从而提高发动机整个工作范围的进气效率；采用笔式点火线圈，提高点火效率；优化燃烧室设计，改善燃烧；减小主轴承和连杆轴承直径、采用低张力的活塞环组设计，降低摩擦；优化进/排气道，优化进/排气凸轮型线设计，提高进/排气效率；采用自动正时链张紧系统，提高正时传动系统可靠性；采用无声链，降低传动噪声；采用紧耦合排气歧管，配置二级催化器，优化了排放；采用塑料进气歧管、塑料缸盖罩，优化大质量零部件（缸体、曲轴等）设计，实现发动机轻量化。

HM474Q-B发动机是HM474Q发动机的变型机型，排量为1.3L。它与HM474Q发动机的主要区别在于缸径不变，而通过改变曲拐的半径来减小冲程。从而降低排量。

HM474Q-BJ发动机是在HM474Q-B基础上衍生的经济机型，排量也是1.3L。它去掉了进气VVT和电子节气门，降低了整机成本。

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1.1 结构特点

1） 提高性能

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HM474Q系列发动机具体结构特点如下：

● 采用每缸4气门（2进2排），优化进、排气门直径。

● 采用屋脊形燃烧室。

● 采用双顶置凸轮轴直接驱动气门（DOHC）。

● 采用可变气门正时系统（进气VVT），优化气门升程特性。

● 采用电子节气门体结构，优化进排气系统，提高进排气效率。

2） 降低油耗、排放

● 笔式点火线圈。

● 多点电喷的燃油供给，多孔喷嘴。

● 采用较小进/排气门夹角。

● 采用分级气门挺杆（调整气门间隙）。

● 采用低粘度机油，降低运动系统阻力。

● 节温器在进水口的布置，水温控制精确。

● 采用平顶活塞，优化燃烧室设计，改善排放。

● 降低摩擦设计（低张力活塞环组，减小主轴颈和连杆轴颈等）。

● 气缸垫薄型化，采用2层的气缸垫的结构。

● 采用紧耦合排气歧管。

● 采用可变气门正时系统（进气VVT）。

● 采用了优先冷却缸盖的技术。

3） 轻量化

● 采用铝合金缸盖。

● 采用树脂制缸盖罩。

● 采用中空式凸轮轴。

● 采用塑料进气歧管。

● 采用不锈钢材质的排气歧管。

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4） 改善振动、噪声

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● 优化大质量零部件设计（缸体、缸盖、曲轴等），减轻质量。

● 采用高刚性缸体，提高主轴承间壁墙刚度。

● 采用无声链。

5） 提高售后维修服务性

● 采用无回油燃油系统。

● 采用自动张紧器结构。

1.2 主要技术参数和性能曲线

1） HM474Q系列发动机主要技术参数如表1。

表1 主要技术参数

项目

型号

缸数、排列

燃烧室

配气机构

排量（cc）

缸径×行程（mm）

压缩比

最大功率（kW）

最大扭矩（N·m）

气进开（BTDC）

HM474Q HM474Q-B

直列4缸

屋脊形

16气门、双顶置凸轮轴、可变气门正时（进气VVT）、正时链驱动、电子节气门体

1497

74.8×85.2

10

77

140

-14～26（BTDC）

66～26（ABDC）

39（BBDC）

5（ATDC）

1332

74.8×75.8

10.5

68

124

-14～26（BTDC）

58～18（ABDC）

35（BBDC）

5（ATDC）

0.22±0.04

0.30±0.04

528.9×560.5×553.7

108.5 104.8 104.5

16气门、双顶置凸轮轴、正时链驱动、机械节气门体

1332

74.8×75.8

10.5

67.3

122

8（BTDC）

36（ABDC）

35（BBDC）

5（ATDC）

参数

HM474Q-BJ

门

气

闭（ABDC）正排开（BBDC）

时

气

闭（ATDC）

气门间隙

进气（mm）

排气（mm）

轮廓尺寸（mm）

净质量（kg）

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2） HM474Q发动机外特性曲线如图1.1。

HM474Q14585FULLOAD146370T_EC

[Nm]130FUELCOSP

[g/kW.h]34SPEED [rpm]P_EC

[kW]

图1.1 外特性曲线

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3） HM474Q-B发动机外特性曲线如图1.2。

HM474Q-B13075FULLOAD06500

T_EC

[Nm]095FUELCOSP

[g/kW.h]31SPEED [rpm]图1.2 外特性曲线

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P_EC

[kW]

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4） HM474Q-BJ发动机外特性曲线如图1.3。

HM474Q-BJ13075FULLOAD06500T_EC

[Nm]095FUELCOSP

[g/kW.h]31SPEED [rpm]P_EC

[kW]

图1.3 外特性曲线

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2 系统简介和技术特点

2.1 本体系统

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本体系统由缸盖罩、缸盖、缸体、油底壳、正时链盒等零件构成。该系统各零件构成了整个HM474Q系列发动机的骨架，本体系统简图如图2：

图2 本体系统简图

1） 缸盖

● 缸盖采用热传导性优良、轻量的铝合金。

● 为得到高且稳定的轴力（紧固力），缸盖螺栓采用塑性区域螺栓。

● 采用屋脊形燃烧室，较小进/排气门夹角，通过提高燃烧效率来降低油耗。

● 通过每缸4气门和进排气布置的交叉流动，扩大气道面积、气门开口面积，提高进、排气效率。

2） 缸体

● 缸体采用特殊铸铁，无缸套，实现缸体的薄壁化。

● 采用龙门式、深裙部结构，提高缸体的刚性。

● 主轴承采用5轴承方式。

● 为获得稳定的轴力（紧固力），主轴承盖螺栓采用塑性区域螺栓。

● 减小主轴孔直径，降低摩擦。

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3）正时链盒：机油泵一体化、水泵室内嵌缸体、三号支架一体化，轻量化、减少部件。

2.2 曲柄连杆机构

曲柄连杆机构由曲轴、连杆、活塞、飞轮、皮带轮等零件构成。该系统各零件构成了整个HM474Q系列发动机的运动系统。曲柄连杆机构简图如图3。

图3 曲柄连杆机构简图

1） 曲轴

● 曲轴采用铸铁材料，减轻重量，减小振动。

● 曲轴采用8个平衡块的全平衡结构，保证良好的平衡性。（474Q-BJ和474Q-B曲轴采用4个平衡块，满足轻量化）

● 曲柄销和主轴颈都采用了滚压圆角加工，能够充分承受大负荷。

2） 活塞、活塞环

● 采用耐高温、强度高、热传导性优良的铝合金制成。

● 采用低活塞裙部，实现轻量化。

● 活塞裙部采用印刷石墨技术，有效降低初期磨损。

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● 活塞采用平顶面，低环岸结构，优化排放。

● 活塞环均为低张力环，能降低摩擦，且更好实现密封，有较好的刮油效果。

3） 连杆

● 连杆的断面形状采用高刚性的“工”字型。

● 连杆和连杆盖的结合部采用定位销，提高装配精度。

● 活塞和连杆的组装为半浮动式，兼顾强度和耐久性。

● 为得到高且稳定的轴力，连杆盖螺栓采用塑性区域螺栓。

2.3 配气机构

HM474Q系列发动机的配气机构由进气VVT总成，机油控制阀，驱动正时链、张紧器总成、正时链导轨等相关张紧、导向部件、凸轮轴、气门机构等零件构成。该系统各零件保证了发动机工作所需要的正常配气，并可以根据发动机具体工况对进气门的开启时机进行调节，保证最适当的气门开启时刻以达到最好的充气效率，从而有效的提高发动机性能，同时降低油耗和排放。配气机构简图如图4。

图4 配气机构简图

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1） 凸轮轴

● 凸轮轴材料采用合金铸铁，结构采用中空5轴承式，以谋求高刚性、轻量化、提高可靠性。

● 凸轮桃尖冷淬处理，提高耐磨损性；消除凸轮跟部的一部分，实现轻量化。

● 凸轮轴上设有维修用六角头，以提高维修的方便性。

● 优化设计凸轮型线，提高发动机性能。

2） VVT总成

● 采用液压驱动装置，结构简单实用，通过改变机油进出VVT的方向来驱动凸轮轴相对链轮转动一定角度，从而改变凸轮轴和曲轴的相对位置，达到最佳气门开闭时机。

● 采用高精度转子结构，可以在一定范围内连续改变VVT作动角。

3） 机油控制阀

● 一种滑阀式电磁阀，通过控制滑阀的行程来改变机油流向。

● 采用插入式结构，安装简单。

● 采用铝质滑阀，质量轻，稳定性高。

4） 自动张紧器

● 半液压结构，内置弹簧，根据弹簧的压缩程度和油压来改变张紧器的张紧力，保证了各种工况链条的张紧。

5) 正时链导轨总成等

● 采用耐磨、耐高温的尼龙材料注塑成型，质量轻，为链条提供运行的轨迹。

6） 正时驱动

● 采用正时无声链驱动，运行噪声小。

● 采用自动张紧系统，自动调节正时链张力，无需维护。

● 采用分级气门挺杆，调整气门间隙，减小气门机构运动质量，降低摩擦。

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2.4 进/排气系统

进/排气系统由节气门、进气歧管、排气歧管等零件组成。474Q系列发动机采用后方排气布置，使排气更顺畅，并且有利于排气系统的布置。简图如图5。

图5 进/排气系统简图

1） 进气歧管

● 采用了塑料进气歧管，相对于传统铸铝进气歧管，重量轻，气道更光滑，进气效率更高。

● 优化进气道设计，提高进气效率。

2） 排气歧管

● 采用紧耦合排气歧管，两级催化，改善排放。优化排气道设计，提高排气效率。

3） 节气门体

● 采用电子节气门体（474Q-BJ采用的是机械节气门体），进气控制更加精确。

● 为起停系统、ESP等先进技术的应用提供了技术储备。

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2.5 润滑系统

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润滑系统由机油滤网、机油泵、机油滤清器、油滤、机油压力传感器等零件和其它零件内的机油油路构成。该系统保证了发动机各系统的正常润滑，并起到清洁、冷却等辅助作用。系统简图如图6，系统原理图如图7。

图6 润滑系统简图

图7 润滑系统原理图

1） 机油泵

● 采用转子式机油泵，内转子套在曲轴前端，由曲轴通过内转子衬套驱动。

2） 油路特点

● 设置了专用的进气VVT控制油路，实现进气VVT控制。

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图例：

1.油底壳 2.机油滤网

3.机油泵 4.机油滤清器

5.机油压力传感器 6.油滤

7.凸轮轴 8.机油控制阀

总成 10.主轴承座

11.曲轴 12.连杆轴承座

13.连杆 14.活塞

15.缸盖 16.缸体

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2.6 冷却系统

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冷却系统由水泵、进/出水口、节温器、旁通管路等零件和其他零件内的冷却水路构成（另有整车上的散热器、风扇、储液罐等零件），本系统保证了发动机各系统的正常冷却。系统原理图如图8（见第13页）。

图8 冷却系统原理图

1) 水泵

● 采用叶轮式水泵，与发电机、压缩机共用皮带，通过曲轴皮带轮联动水泵皮带轮驱动。

2）节温器

● 采用节温器在进水口的布置，精确控制冷却液温度，大幅度降低水温振荡和过热现象，以提高燃烧效率，降低油耗，提高节温器可靠性。

2.7 离合器系统

HM474Q/HM474Q-B/HM474Q-BJ系列发动机采用干式单片摩擦离合器，离合器摩擦片和压盘简图如图9。

图例：

1.冷却液储液罐

2.散热器

3.节温器

4.水泵

5.缸体

6.缸盖

8.暖风机

图9 离合器系统简图

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2.8 电子控制系统

电子控制系统由ECU(电子控制单元)、各种传感器和执行器等元件构成。该系统收集各传感器处得到的信息，由ECU进行分析处理，并向各执行器发出指令，使发动机（及整车相关系统）能正常、高效工作。该系统原理图如图11。

19

○13

○8

○18

○4

○10

○9

○3

○6

○5

○2

○7

○11

○1

○12

○16

○15

○14

○20

○17

○图10 电子控制系统原理图

图例：

1.电子控制单元(ECU) 2.水温传感传感器 3.凸轮位置传感器

4.曲轴位置传感器 5.爆震传感器 8.进气温度压力传感器

9.油轨总成(含喷咀) 10.点火线圈 11.电子节气门体

18.进气歧管

以下为整车上相关零件：

6.前氧传感器 7.后氧传感器 12.电子油门踏板

13.碳罐控制阀 14.燃油泵 15.低压燃油过滤器

16.高压燃油过滤器 17.燃油箱 19.碳罐

20.三元催化器

注：图中未注发电机和起动机

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1） 系统功能和特点

● HM474Q系列发动机的电子控制系统采用多点（顺序）喷油控制，其控制策略包括起动控制、怠速闭环控制、空燃比闭环控制、过渡工况控制、点火角控制、爆震控制、碳罐控制、滑行断油和超速断油控制、三元催化器的加热和保护控制、系统自诊断等。

● 匹配以扭矩为基础，符合整车的实际运行状况。

● 匹配优化了发动机低速扭矩，大大改善驾驶性。

2） 零部件简介和系统特点

●电子控制单元(ECU)：发动机管理系统的核心，接收传感器信号，通过软件处理后，对执行器发送控制信息，实现对喷油、点火等的控制。

● 水温传感器：本传感器用于提供发动机冷却液温度信息。以便控制器据此对喷油和点火进行修正。

● 凸轮位置传感器：本传感器用于无分电器的场合跟曲轴位置传感器相配合，为ECU提供曲轴相位信息，即区分1缸的压缩上止点和排气上止点。

● 曲轴位置传感器：霍尔式转速传感器跟脉冲盘相配合，用于无分电器点火系统中提供发动机转速信息和曲轴上止点信息。

● 爆震传感器：本传感器用于向电子控制器ECU提供发动机爆震信息，进行爆震控制。

● 油轨总成(含喷咀)：分配燃油、储存燃油、提供燃油，稳定油压以保持油轨进、出口的压力差恒定不变。喷油咀根据ECU的指令，在规定的时间内喷射燃油，借此向发动机提供燃油并使其雾化。采用多孔喷咀，顺序燃油喷射，降低了油耗，优化排放。

● 点火线圈：将蓄电池的低压直流电转变成高压电，通过火花塞放电产生火花，引燃气缸内的混合气。采用4个点火线圈直接点火（每缸1个），提高了点火能量，使点火系统有更高的可靠性。

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● 机油控制阀：通过接收ECU的占空比信号，改变流向VVT的机油方向和流量，实现VVT控制。

● 电子节气门体：与电子油门踏板、ECU构成ETC系统，代替传统机械式节气门体，由系统来精确控制发动机的进气量。

● 进气压力温度传感器：为ECU提供发动机负荷信息和进气温度信息。从而ECU计算出最佳喷油量和喷油时间，并指导喷油器喷油。

● 采用无回油燃油供给系统。降低了燃油箱温度，减少蒸发排放；减少了供油系零件，提高维修性能。

● 发电机采用多功能调节器，降低电器负荷改变对发动机转速的冲击。

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