[汽車之家 發(fā)動機(jī)拆解]  上海車展已經(jīng)過去一段時間了,，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,，尤其是純電動汽車的光環(huán)開始減弱，同時混動車的比例有所上升,，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)對的方式基本可以分為兩種,，一種是通過對發(fā)動機(jī)技術(shù)的革新,，以此降低排放；一種是通過48V,、混動等手段,，在短時間內(nèi)進(jìn)行過渡。兩種手段都無可厚非,，而通過技術(shù)手段對傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)進(jìn)行升級則是老牌車企常用的方法,。

　　在這樣一個大背景下，關(guān)于小排量發(fā)動機(jī)的研究依然是傳統(tǒng)車企討論的重點(diǎn),，縱觀前段時間上市的新車,，福特福克斯的1.5T三缸發(fā)動機(jī)可以算是一個亮點(diǎn)了,，當(dāng)然,，小排量+三缸的組合并不值得大驚小怪，不過這臺發(fā)動機(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，因此對這臺發(fā)動機(jī)我還是很感興趣的,，前段時間我來到了福特汽車位于重慶的發(fā)動機(jī)工廠對這臺發(fā)動機(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,，同時大家有什么疑問也可以在評論中跟我交流,。

◆Ecoboost family新成員駕到

　　福特Ecoboost發(fā)動機(jī)家族十分龐大，跨越的時間也比較長,，這臺1.5T發(fā)動機(jī)就是Ecoboost家族的新成員,。作為最新的平臺產(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)計開發(fā)那臺經(jīng)典的1.0T三缸發(fā)動機(jī)團(tuán)隊,，開始對曾經(jīng)的Ecoboost I4 Sigma GTDI發(fā)動機(jī)進(jìn)行升級,，經(jīng)過福特北美和歐洲團(tuán)隊的開發(fā)，最終得到了這臺1.5T三缸發(fā)動機(jī),，這臺發(fā)動機(jī)最大的特點(diǎn)就是在保證動力的同時,，可以帶來更好的燃油經(jīng)濟(jì)性和排放性能,。

　　還有一個點(diǎn)要在拆解前說明：1.5T發(fā)動機(jī)匹配的傳統(tǒng)系統(tǒng)。之前的1.0T發(fā)動機(jī)在國內(nèi)銷售時匹配了不同的傳動系統(tǒng),，分別是AT和DCT以及MT變速箱,，其中與自動變速箱匹配的1.0T發(fā)動機(jī)加入了平衡軸的設(shè)計，而DCT和手動擋車型取消平衡軸,，而是使用了雙質(zhì)量飛輪,，這是因為AT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)量飛輪因為可以有效抑制發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時的共振現(xiàn)象，因此也不用在加入平衡軸,。全新的1.5T發(fā)動機(jī)因為只匹配8AT變速箱,，因此在設(shè)計上保留了平衡軸�,！　�

　　“呼吸”對于人類的重要性不言而喻,，發(fā)動機(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)完成整個空氣吸入,、排出的過程,。

　　福特這臺1.5T發(fā)動機(jī)在進(jìn)排氣方面，技術(shù)方面采用了可變氣門正時,，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調(diào)節(jié)器來控制凸輪軸轉(zhuǎn)動的角度，通過延時氣門開閉時間來控制進(jìn)氣量的變化,，配合燃油系來提升燃燒效率和動力輸出。

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

　　可變氣門正時技術(shù)雖然比較普通,，但這臺發(fā)動機(jī)在凸輪軸方面的設(shè)計還是蠻有看點(diǎn)的,，尤其是機(jī)械設(shè)計方面。

　　摩擦降低的好處顯而易見,，往動力性上說就是減少發(fā)動機(jī)的動力負(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)荷也會降低,，油耗會進(jìn)一步減低。

　　第二個優(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,，同時這種一體式的結(jié)構(gòu),，減少了零件的個數(shù)和安裝，對于降低運(yùn)轉(zhuǎn)時的振動和噪音都有幫助,。

　　然后我們再來看看氣門的驅(qū)動結(jié)構(gòu),。首先，凸輪軸則采用了空心的設(shè)計,，輕量化對于汽車來說確實(shí)是個不容忽視的方面,，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,，比如軸的空心設(shè)計,、底盤擺臂的打孔等。

　　對于三缸發(fā)動機(jī),、小排量這兩個關(guān)鍵詞,，人們有很大的關(guān)注點(diǎn)會在動力領(lǐng)域。畢竟這是一臺搭載在�,？怂股系陌l(fā)動機(jī),，還是需要守護(hù)小鋼炮的聲譽(yù)，福克斯能否成為一臺充滿駕駛樂趣的車,，動力性是很重要的一點(diǎn),。作為Ecoboost系列的發(fā)動機(jī)，福特主要通過渦輪增壓和點(diǎn)火系兩方面對動力進(jìn)行了加強(qiáng),，我們依次來說明,。

◆動力表現(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)動機(jī)的渦輪增壓器采用了一臺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,，通過對渦輪轉(zhuǎn)速的控制，間接實(shí)現(xiàn)對進(jìn)氣壓力的控制,。排氣旁通閥的控制是通過真空儲壓罐進(jìn)行的,，渦輪器上的金屬拉桿控制閥體開啟，而儲壓罐負(fù)壓則來自發(fā)動機(jī)真空泵,。

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

2）雙噴射系統(tǒng)

　　發(fā)動機(jī)對動力的壓榨,，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,。這臺發(fā)動機(jī)采用了雙噴射系統(tǒng)，這種噴射方式對技術(shù)要求和邏輯要求更高,，同時兼顧了經(jīng)濟(jì)性,、動力性，對排放也有更好的幫助,。

　　相反的,，在高轉(zhuǎn)速大負(fù)荷的時候，缸內(nèi)直噴則為主力,，因此此時動力響應(yīng)會更及時和高效,，同時對油耗也比較友好。還有一種缸內(nèi)直噴啟動的狀態(tài)就是冷啟動,，此時發(fā)動機(jī)溫度較低,，缸內(nèi)直噴可以讓起動更穩(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力分析軟件進(jìn)行模擬,，同時也會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，從而提升發(fā)動機(jī)燃燒效率,。

　　從數(shù)據(jù)上看,，這臺1.5T發(fā)動機(jī)還是比較出色的，扭矩范圍比較寬廣,，在1500rpm以上一直到4500rpm都會有一個穩(wěn)定的動力輸出,；雙噴射的加入則在保證動力性的同時，可以為這臺發(fā)動機(jī)提供一個更優(yōu)秀的排放,，同時根據(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，在動力和經(jīng)濟(jì)性之間保持一個良好的平衡,。

　　抖動,，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)者購車時也有一定的顧慮,，但是就現(xiàn)在技術(shù)而言，三缸機(jī)抖動問題真的是杞人憂天了,，三缸發(fā)動機(jī)確實(shí)有先天性的轉(zhuǎn)動慣量問題,，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“既然天生抖動無法避免,，那就通過后天優(yōu)化讓消費(fèi)者無法感知,。”顯而易見,，現(xiàn)在大部分車企都能達(dá)到這個狀態(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)動機(jī)之所以會發(fā)生振動,，主要是活塞運(yùn)動中產(chǎn)生的慣量無法抵消，而對于偶數(shù)缸數(shù)的發(fā)動機(jī),，發(fā)動機(jī)的活塞在做功時會呈現(xiàn)對稱式運(yùn)動,，因此就能抵消活塞運(yùn)轉(zhuǎn)中產(chǎn)生的對向慣量。對于三缸發(fā)動機(jī)來說,，振動確實(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)可以幫助這臺發(fā)動機(jī)從后天角度完成對NVH的優(yōu)化,，比如成本更高的懸置設(shè)計，其實(shí)不止這臺福特1.5T發(fā)動機(jī),，大多數(shù)三缸發(fā)動機(jī)的懸置設(shè)計都比傳統(tǒng)燃油車更花心思和成本,。

　　三缸機(jī)一般都會進(jìn)行三點(diǎn)式的懸置設(shè)計，懸置也以液壓式懸置為主,，這臺發(fā)動機(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，我在陳述一個觀點(diǎn),，那就是三缸機(jī)已經(jīng)可以通過成熟的技術(shù)對抖動進(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)動機(jī)機(jī)械的抖動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”問題,。

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

　　這個小標(biāo)題并不是我替三缸機(jī)洗白，而是行業(yè)內(nèi)對NEDC/WLTP下的測試對比后得出的結(jié)果,。同時根據(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價方法及指標(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)，這個難度對于傳統(tǒng)車而言是很大的,，因此除了混動,，減少一個氣缸成了立竿見影的方式。因為少了一個缸,，發(fā)動機(jī)工作時的摩擦功也會降低,，同時三缸機(jī)相比四缸機(jī)排氣干涉較小，同時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)

　　福特顯然對這個發(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，從前福特因為油耗曾被人詬病,，顯然福特想在油耗方面進(jìn)行改變,，因此還在這臺三缸機(jī)上加入了閉缸技術(shù),。

　　閉缸的工況下動力必然會降低，因此閉缸模式的啟動主要和負(fù)荷掛鉤,，只有系統(tǒng)判定車輛負(fù)荷在中低負(fù)荷時才會進(jìn)入省油的兩缸模式,，在高速和加速以及負(fù)荷較大時，這臺發(fā)動機(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,，閉缸模式并不會經(jīng)常啟動，整臺發(fā)動機(jī)還是以保證駕駛體驗為主,，因此對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,，因此對這個模式使用也比較保守,，只有在低負(fù)荷下經(jīng)過電腦判斷才會開啟。至于實(shí)際的駕駛體驗,，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,。

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)到工作溫度時間短，摩擦損失小,。 熱機(jī)時間短,，怠速排放更環(huán)保。三元催化起效時間早,，更環(huán)保,。

3）變排量機(jī)油泵

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

　　通過調(diào)節(jié)內(nèi)部的葉片,，同時根據(jù)工況變化，根據(jù)PCM的指令在1.6bar和3.2bar兩級范圍內(nèi)切換壓力,，保證發(fā)動機(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)了一個有意思的小設(shè)計,，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，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,、可變氣門正時等上面的一系列技術(shù),，再配合8AT變速箱，這臺發(fā)動機(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)介紹了動力,、平順性,、經(jīng)濟(jì)性，最后一個章節(jié)我們查缺補(bǔ)漏,，看看這臺發(fā)動機(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：拆解完這臺發(fā)動機(jī)后,，我們就能大體梳理一下福特在開發(fā)發(fā)動機(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,，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NVH、經(jīng)濟(jì)性都有很好的促進(jìn)作用,；最后一點(diǎn)就是對新技術(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廠商在發(fā)動機(jī)技術(shù)方面的積累和經(jīng)驗,。

　　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，那么發(fā)動機(jī)有幾個缸這種問題對于普通消費(fèi)者而言誰會關(guān)心呢,？（圖/文 汽車之家 冷曉陽）