[汽車之家 發(fā)動(dòng)機(jī)拆解]  上海車展已經(jīng)過去一段時(shí)間了,，在媒體日忙完本職工作后,，我又見縫插針的游走了各個(gè)展位，主機(jī)廠,、供應(yīng)商的產(chǎn)品總體來說都不少,，但實(shí)話說亮點(diǎn)不是很多，尤其是純電動(dòng)汽車的光環(huán)開始減弱,，同時(shí)混動(dòng)車的比例有所上升,，可以看出排放政策給車企帶來了很多壓力。說到排放法規(guī),，目前車企的應(yīng)對(duì)的方式基本可以分為兩種,，一種是通過對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的革新，以此降低排放,；一種是通過48V,、混動(dòng)等手段,，在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行過渡,。兩種手段都無可厚非，而通過技術(shù)手段對(duì)傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行升級(jí)則是老牌車企常用的方法,。

　　在這樣一個(gè)大背景下,，關(guān)于小排量發(fā)動(dòng)機(jī)的研究依然是傳統(tǒng)車企討論的重點(diǎn)，縱觀前段時(shí)間上市的新車,，福特�,？怂沟�1.5T三缸發(fā)動(dòng)機(jī)可以算是一個(gè)亮點(diǎn)了，當(dāng)然,，小排量+三缸的組合并不值得大驚小怪,，不過這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)還加入了閉缸技術(shù)。

　　車展上工程師曾介紹說14毫秒就能進(jìn)行單缸的開閉,，完成三缸到兩缸的轉(zhuǎn)變,，因此對(duì)這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)我還是很感興趣的,，前段時(shí)間我來到了福特汽車位于重慶的發(fā)動(dòng)機(jī)工廠對(duì)這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行了首次拆解，通過拆解我發(fā)現(xiàn)了很多有意思的點(diǎn),，這篇文章我們就來詳細(xì)的聊聊,，同時(shí)大家有什么疑問也可以在評(píng)論中跟我交流。

◆Ecoboost family新成員駕到

　　福特Ecoboost發(fā)動(dòng)機(jī)家族十分龐大,，跨越的時(shí)間也比較長,，這臺(tái)1.5T發(fā)動(dòng)機(jī)就是Ecoboost家族的新成員。作為最新的平臺(tái)產(chǎn)品,，它的誕生背景十分簡單,，在全球油耗和排放要求日趨嚴(yán)峻的大背景下，為了能滿足苛刻的Stage6排放要求,，曾經(jīng)設(shè)計(jì)開發(fā)那臺(tái)經(jīng)典的1.0T三缸發(fā)動(dòng)機(jī)團(tuán)隊(duì),，開始對(duì)曾經(jīng)的Ecoboost I4 Sigma GTDI發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行升級(jí)，經(jīng)過福特北美和歐洲團(tuán)隊(duì)的開發(fā),，最終得到了這臺(tái)1.5T三缸發(fā)動(dòng)機(jī),，這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)最大的特點(diǎn)就是在保證動(dòng)力的同時(shí)，可以帶來更好的燃油經(jīng)濟(jì)性和排放性能,。

　　還有一個(gè)點(diǎn)要在拆解前說明：1.5T發(fā)動(dòng)機(jī)匹配的傳統(tǒng)系統(tǒng),。之前的1.0T發(fā)動(dòng)機(jī)在國內(nèi)銷售時(shí)匹配了不同的傳動(dòng)系統(tǒng)，分別是AT和DCT以及MT變速箱,，其中與自動(dòng)變速箱匹配的1.0T發(fā)動(dòng)機(jī)加入了平衡軸的設(shè)計(jì),，而DCT和手動(dòng)擋車型取消平衡軸，而是使用了雙質(zhì)量飛輪,，這是因?yàn)锳T變速箱需要使用液力變矩器,，因此無法使用雙質(zhì)量飛輪，因此需要安裝平衡軸,，至于雙質(zhì)量飛輪因?yàn)榭梢杂行б种瓢l(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的共振現(xiàn)象,，因此也不用在加入平衡軸。全新的1.5T發(fā)動(dòng)機(jī)因?yàn)橹黄ヅ?AT變速箱,，因此在設(shè)計(jì)上保留了平衡軸,。　　

　　“呼吸”對(duì)于人類的重要性不言而喻,，發(fā)動(dòng)機(jī)同樣如此,。因此，我想從配氣機(jī)構(gòu)開始跟大家進(jìn)行介紹,。配氣機(jī)構(gòu)看起來很生硬,，簡單地理解就是凸輪軸、進(jìn)排氣門等相關(guān)的機(jī)構(gòu)組成，通過彼此間的配合,，通過進(jìn)氣系統(tǒng)完成整個(gè)空氣吸入,、排出的過程。

　　福特這臺(tái)1.5T發(fā)動(dòng)機(jī)在進(jìn)排氣方面,，技術(shù)方面采用了可變氣門正時(shí),，從功能性上講是目前很常見的功能了。通過連接凸輪軸的正時(shí)調(diào)節(jié)器來控制凸輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角度,，通過延時(shí)氣門開閉時(shí)間來控制進(jìn)氣量的變化,，配合燃油系來提升燃燒效率和動(dòng)力輸出。

　　關(guān)于皮帶和鏈條的選擇,，實(shí)際上并沒有絕對(duì)優(yōu)劣,，有人認(rèn)為皮帶靜音好，也有人認(rèn)為正時(shí)鏈條終身免維護(hù),。實(shí)際上無論哪種都是主機(jī)廠們對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)匹配測(cè)試后的選擇,，隨著設(shè)計(jì)和材料水平的提升，兩者并沒有太多的差距,，這方面我們不用太過糾結(jié),。

　　可變氣門正時(shí)技術(shù)雖然比較普通，但這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)在凸輪軸方面的設(shè)計(jì)還是蠻有看點(diǎn)的,，尤其是機(jī)械設(shè)計(jì)方面,。

　　摩擦降低的好處顯而易見，往動(dòng)力性上說就是減少發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力負(fù)荷,，畢竟這部分需要潤滑油進(jìn)行潤滑,，而較低的摩擦讓機(jī)構(gòu)需要的機(jī)油量也顯著降低，以此類推油泵的工作負(fù)荷也會(huì)降低,，油耗會(huì)進(jìn)一步減低,。

　　第二個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于降噪。這還是同軸性高帶來的好處,，摩擦小,，噪聲也小，同時(shí)這種一體式的結(jié)構(gòu),，減少了零件的個(gè)數(shù)和安裝,，對(duì)于降低運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的振動(dòng)和噪音都有幫助,。

　　然后我們?cè)賮砜纯礆忾T的驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu),。首先，凸輪軸則采用了空心的設(shè)計(jì),，輕量化對(duì)于汽車來說確實(shí)是個(gè)不容忽視的方面,，因此除了材料外，工程師最常見的“偷輕”手段就是空心類設(shè)計(jì)，比如軸的空心設(shè)計(jì),、底盤擺臂的打孔等,。

　　對(duì)于三缸發(fā)動(dòng)機(jī)、小排量這兩個(gè)關(guān)鍵詞,，人們有很大的關(guān)注點(diǎn)會(huì)在動(dòng)力領(lǐng)域,。畢竟這是一臺(tái)搭載在福克斯上的發(fā)動(dòng)機(jī),，還是需要守護(hù)小鋼炮的聲譽(yù),，福克斯能否成為一臺(tái)充滿駕駛樂趣的車,，動(dòng)力性是很重要的一點(diǎn),。作為Ecoboost系列的發(fā)動(dòng)機(jī)，福特主要通過渦輪增壓和點(diǎn)火系兩方面對(duì)動(dòng)力進(jìn)行了加強(qiáng),，我們依次來說明,。

◆動(dòng)力表現(xiàn)：渦輪增壓+雙噴射系統(tǒng)

1）渦輪增壓系統(tǒng)

　　福特1.5T發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪增壓器采用了一臺(tái)低慣量的混流式渦輪增壓器，其最高轉(zhuǎn)速大約在24萬轉(zhuǎn)/分鐘,。

　　渦輪里面的排氣旁通閥是用來控制渦輪轉(zhuǎn)速的,，通過對(duì)渦輪轉(zhuǎn)速的控制，間接實(shí)現(xiàn)對(duì)進(jìn)氣壓力的控制,。排氣旁通閥的控制是通過真空儲(chǔ)壓罐進(jìn)行的,，渦輪器上的金屬拉桿控制閥體開啟，而儲(chǔ)壓罐負(fù)壓則來自發(fā)動(dòng)機(jī)真空泵,。

　　福特這臺(tái)新發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪增壓系統(tǒng)比較主流,，主要針對(duì)渦輪形狀和流道設(shè)計(jì)進(jìn)行了改進(jìn)和設(shè)計(jì)，低扭矩的提升是它做主要的改變,。

2）雙噴射系統(tǒng)

　　發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)動(dòng)力的壓榨,，渦輪增壓可以算是主要措施，但和配氣機(jī)構(gòu)一樣,，燃油系也起到了助力作用。這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)采用了雙噴射系統(tǒng),，這種噴射方式對(duì)技術(shù)要求和邏輯要求更高,，同時(shí)兼顧了經(jīng)濟(jì)性,、動(dòng)力性,，對(duì)排放也有更好的幫助,。

　　相反的，在高轉(zhuǎn)速大負(fù)荷的時(shí)候,，缸內(nèi)直噴則為主力，因此此時(shí)動(dòng)力響應(yīng)會(huì)更及時(shí)和高效,，同時(shí)對(duì)油耗也比較友好,。還有一種缸內(nèi)直噴啟動(dòng)的狀態(tài)就是冷啟動(dòng),，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)溫度較低,，缸內(nèi)直噴可以讓起動(dòng)更穩(wěn)定,，排放自然也表現(xiàn)的更好一點(diǎn),。

　　反映到活塞上就是：我們會(huì)發(fā)現(xiàn)活塞頂是凹凸不平的，這些“坑”就是起到風(fēng)扇扇葉的左右,，通過上下的活塞運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生導(dǎo)流,，讓空氣和油霧充分融合成混合氣,，最終完成好的爆炸燃燒，提升燃燒效率,。

　　混合氣氣流的研究一般在初期通過流體動(dòng)力分析軟件進(jìn)行模擬,，同時(shí)也會(huì)使用線激光三維系統(tǒng)進(jìn)行燃燒室的相關(guān)研究（比如壓縮比、燃燒室容積測(cè)量等）,，這些模擬或者視覺研究可以得到大量參數(shù)，以此優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，從而提升發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒效率,。

　　從數(shù)據(jù)上看,，這臺(tái)1.5T發(fā)動(dòng)機(jī)還是比較出色的，扭矩范圍比較寬廣,，在1500rpm以上一直到4500rpm都會(huì)有一個(gè)穩(wěn)定的動(dòng)力輸出,；雙噴射的加入則在保證動(dòng)力性的同時(shí)，可以為這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)提供一個(gè)更優(yōu)秀的排放,，同時(shí)根據(jù)負(fù)荷,、狀態(tài)的不同可以使兩種燃油噴射方式取長補(bǔ)短，在動(dòng)力和經(jīng)濟(jì)性之間保持一個(gè)良好的平衡,。

　　抖動(dòng),，或許是三缸機(jī)最敏感的話題了,。當(dāng)年三缸機(jī)留下的“惡名”似乎到現(xiàn)在還沒有被洗清，以至于現(xiàn)在的消費(fèi)者購車時(shí)也有一定的顧慮,，但是就現(xiàn)在技術(shù)而言,，三缸機(jī)抖動(dòng)問題真的是杞人憂天了,，三缸發(fā)動(dòng)機(jī)確實(shí)有先天性的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量問題，但現(xiàn)階段后天的優(yōu)化已是今非昔比,，引用行業(yè)內(nèi)的話說就是“既然天生抖動(dòng)無法避免,，那就通過后天優(yōu)化讓消費(fèi)者無法感知�,！憋@而易見,，現(xiàn)在大部分車企都能達(dá)到這個(gè)狀態(tài)。那么福特是采用了哪些方法來保證NVH呢,？下面我們就來說明一下,。

1）平衡軸

　　 三缸發(fā)動(dòng)機(jī)之所以會(huì)發(fā)生振動(dòng)，主要是活塞運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生的慣量無法抵消,，而對(duì)于偶數(shù)缸數(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī),，發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞在做功時(shí)會(huì)呈現(xiàn)對(duì)稱式運(yùn)動(dòng)，因此就能抵消活塞運(yùn)轉(zhuǎn)中產(chǎn)生的對(duì)向慣量,。對(duì)于三缸發(fā)動(dòng)機(jī)來說,，振動(dòng)確實(shí)是先天性問題，但我們可以應(yīng)用很多方法通過后天進(jìn)行優(yōu)化,，而首當(dāng)其沖的就是平衡軸的應(yīng)用,。

　　除了這些比較大的點(diǎn)，還有很多細(xì)節(jié)可以幫助這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)從后天角度完成對(duì)NVH的優(yōu)化,，比如成本更高的懸置設(shè)計(jì),，其實(shí)不止這臺(tái)福特1.5T發(fā)動(dòng)機(jī)，大多數(shù)三缸發(fā)動(dòng)機(jī)的懸置設(shè)計(jì)都比傳統(tǒng)燃油車更花心思和成本。

　　三缸機(jī)一般都會(huì)進(jìn)行三點(diǎn)式的懸置設(shè)計(jì),，懸置也以液壓式懸置為主,，這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)還在橡膠配方和金屬構(gòu)件方面下了很多功夫，以此讓整個(gè)懸置的隔振和過濾效果更好,。

　　看到這里,，可能很多人覺得我是為三缸機(jī)背書，但事實(shí)是,，我在陳述一個(gè)觀點(diǎn),，那就是三缸機(jī)已經(jīng)可以通過成熟的技術(shù)對(duì)抖動(dòng)進(jìn)行抑制或者說通過手段讓駕駛者無法有效感知，因此在我看來發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械的抖動(dòng)并不是廠家推廣的難題,，真正的難題是消費(fèi)者心里根深基固的“抖動(dòng)”問題,。

◆經(jīng)濟(jì)性：在不小馬拉大車的前提下，油耗優(yōu)勢(shì)明顯

　　這個(gè)小標(biāo)題并不是我替三缸機(jī)洗白,，而是行業(yè)內(nèi)對(duì)NEDC/WLTP下的測(cè)試對(duì)比后得出的結(jié)果,。同時(shí)根據(jù)我國在今年初發(fā)布的國家標(biāo)準(zhǔn)《乘用車燃料消耗量限值》和《乘用車燃料消耗量評(píng)價(jià)方法及指標(biāo)》（征求意見稿）可以看出，小型車是必須降至5.0L/100km以下的水準(zhǔn),，這個(gè)難度對(duì)于傳統(tǒng)車而言是很大的,，因此除了混動(dòng)，減少一個(gè)氣缸成了立竿見影的方式,。因?yàn)樯倭艘粋�(gè)缸,，發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)的摩擦功也會(huì)降低，同時(shí)三缸機(jī)相比四缸機(jī)排氣干涉較小,，同時(shí)可以匹配更小的渦輪增壓器,，進(jìn)一步降低排放。

1）閉缸技術(shù)

　　福特顯然對(duì)這個(gè)發(fā)展路線十分清晰,，因此從經(jīng)濟(jì)性這一點(diǎn)上順理成章的放棄了四缸機(jī),。除此之外，我在前面介紹的雙噴射系統(tǒng),、渦輪增壓實(shí)際上都與經(jīng)濟(jì)性有很大的關(guān)聯(lián),。尤其雙噴射可以很好的平衡油耗和排放之間的關(guān)系，不過福特還是不滿足,，從前福特因?yàn)橛秃脑�被人詬��,，顯然福特想在油耗方面進(jìn)行改變，因此還在這臺(tái)三缸機(jī)上加入了閉缸技術(shù),。

　　閉缸的工況下動(dòng)力必然會(huì)降低,，因此閉缸模式的啟動(dòng)主要和負(fù)荷掛鉤，只有系統(tǒng)判定車輛負(fù)荷在中低負(fù)荷時(shí)才會(huì)進(jìn)入省油的兩缸模式,，在高速和加速以及負(fù)荷較大時(shí),，這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)都是優(yōu)先三缸的模式。

　　在跟福特工程師的實(shí)際交流中，我也咨詢了閉缸的相關(guān)問題,。首先,，閉缸模式并不會(huì)經(jīng)常啟動(dòng)，整臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)還是以保證駕駛體驗(yàn)為主,，因此對(duì)閉缸模式的使用比較保守,，另一方面，福特也考慮到兩缸容易出現(xiàn)小馬拉大車的情況,，因此對(duì)這個(gè)模式使用也比較保守,，只有在低負(fù)荷下經(jīng)過電腦判斷才會(huì)開啟。至于實(shí)際的駕駛體驗(yàn),，各位網(wǎng)友可以看我們關(guān)于�,？怂沟脑囻{文章，里面有詳細(xì)的體驗(yàn),。

2）集成式排氣

　　小排量配集成式排氣已經(jīng)不是新鮮的概念了,，主要介紹一下這種設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)，首先是冬季熱車速度快,，可更快速度提供暖風(fēng),。機(jī)油達(dá)到工作溫度時(shí)間短，摩擦損失小,。 熱機(jī)時(shí)間短,，怠速排放更環(huán)保。三元催化起效時(shí)間早,，更環(huán)保。

3）變排量機(jī)油泵

　　機(jī)油泵是保證發(fā)動(dòng)機(jī)潤滑的重要部件,，配合的不同標(biāo)號(hào)的機(jī)油可以為發(fā)動(dòng)機(jī)帶來更好的動(dòng)力性表現(xiàn),。

　　通過調(diào)節(jié)內(nèi)部的葉片，同時(shí)根據(jù)工況變化,，根據(jù)PCM的指令在1.6bar和3.2bar兩級(jí)范圍內(nèi)切換壓力,，保證發(fā)動(dòng)機(jī)有穩(wěn)定的潤滑。

4）電控式活塞冷卻噴嘴

　　在活塞底部,，我還發(fā)現(xiàn)了一個(gè)有意思的小設(shè)計(jì),，這就是電控式活塞冷卻噴嘴。傳統(tǒng)冷卻噴嘴通過自帶的彈簧閥控制,，當(dāng)機(jī)油壓力大于物理閥門的值時(shí),，閥嘴被沖開，機(jī)油噴出,；若閥值設(shè)定偏高,，則活塞不能得到足夠的冷卻，影響活塞壽命；但若設(shè)置較低,，勢(shì)必導(dǎo)致不必要的浪費(fèi)，影響燃油經(jīng)濟(jì)性,。

　　由于有了閉缸技術(shù),、雙噴射、可變氣門正時(shí)等上面的一系列技術(shù),，再配合8AT變速箱,，這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)最終可以達(dá)到5.4L的百公里油耗（官方數(shù)據(jù)），從數(shù)據(jù)上看是可以讓人接受的,。到現(xiàn)在為止,，我們已經(jīng)介紹了動(dòng)力、平順性,、經(jīng)濟(jì)性,，最后一個(gè)章節(jié)我們查缺補(bǔ)漏，看看這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)還有什么其他的技術(shù)點(diǎn),。

　◆還有哪些其他特點(diǎn),？

　　編輯點(diǎn)評(píng)：拆解完這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)后，我們就能大體梳理一下福特在開發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)方面的思路了,。首先是以排放為導(dǎo)向,，這一部分體現(xiàn)在由四缸機(jī)向三缸機(jī)的轉(zhuǎn)變，顯然中國,、歐洲的排放法規(guī)對(duì)傳統(tǒng)車企帶來了不小壓力,；第二部分是模塊化特點(diǎn)顯著，比如缸體的設(shè)計(jì),，集成式凸輪軸模塊,、集成式排氣等，種種集成化手段可以帶來更高的裝配精度,，對(duì)NVH,、經(jīng)濟(jì)性都有很好的促進(jìn)作用；最后一點(diǎn)就是對(duì)新技術(shù)的應(yīng)用,，比如閉缸技術(shù),、雙噴射技術(shù)等，這里的每項(xiàng)技術(shù)單獨(dú)拿出來似乎并不出眾的,，但集成在一起并能發(fā)揮出自己的最佳性能是十分考驗(yàn)廠商在發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)方面的積累和經(jīng)驗(yàn),。

　　最后，站在消費(fèi)者的角度,，從我這些年接觸的來看,，三缸機(jī)確實(shí)是沒有技術(shù)問題,，但一定要搞好NVH，如果在更低油耗的前提下,，得到更好的駕駛體驗(yàn),，那么發(fā)動(dòng)機(jī)有幾個(gè)缸這種問題對(duì)于普通消費(fèi)者而言誰會(huì)關(guān)心呢？（圖/文 汽車之家 冷曉陽）