為節(jié)能減排而生的1.5T發(fā)動機

發(fā)動機節(jié)能減排是大勢所趨。為了順應(yīng)潮流，全球各大汽車廠商紛紛推出小排量渦輪增壓發(fā)動機來贏得市場機會。一直被認為熱衷于大排量發(fā)動機的美國廠商，近年來也在積極從事小排量渦輪增壓發(fā)動機的研發(fā)。福特就是一個例子。其最新的1.5T EcoBoost發(fā)動機首次搭載在2013款長安福特蒙迪歐（查成交價|參配|優(yōu)惠政策）上。長安蒙迪歐上市后，1.5T發(fā)動機也搭載在長安福特的小牛、福克斯（查成交價|參配|優(yōu)惠政策）、金牛座（查成交價|參配|優(yōu)惠政策）等主力車型上。今天我們就來拆解這臺福特1.5T小排量渦輪增壓缸內(nèi)直噴發(fā)動機。它有什么樣的特點？讓我們把它拆開來看看。

●關(guān)于福特1.5T發(fā)動機的那些事

歐洲的排放法規(guī)一直非常嚴格，迫使制造商改進發(fā)動機設(shè)計以減少排放。因此，福特歐洲技術(shù)團隊在開發(fā)低排放發(fā)動機方面具有較為成熟的經(jīng)驗。我們今天拆解的1.5T發(fā)動機是福特歐洲技術(shù)團隊設(shè)計的小排量渦輪增壓缸內(nèi)直噴發(fā)動機。

這款福特1.5T發(fā)動機是全球發(fā)動機產(chǎn)品，意味著其排放水平可以達到世界各國的排放目標。但當發(fā)動機投入特定市場后，需要進行相應(yīng)的國產(chǎn)化調(diào)整，以滿足當?shù)氐氖褂铆h(huán)境。中國幅員遼闊，緯度（查成交價|參配|優(yōu)惠政策）跨度大，海拔落差大，溫差大。負責國產(chǎn)化標定的發(fā)動機工程師必須前往寒冷的牙克石、炎熱的海南和空氣稀薄的青藏高原空對發(fā)動機管理系統(tǒng)的參數(shù)進行相應(yīng)的調(diào)整，以保證發(fā)動機在國內(nèi)任何地方都能高效穩(wěn)定地工作。

1.6T發(fā)動機配有外置空冷卻中冷器，排氣歧管未集成在氣缸蓋內(nèi)。1.5T發(fā)動機配置更主流，采用集成于進氣歧管的水冷中冷器，排氣歧管集成于氣缸蓋。這款福特1.5T發(fā)動機可以算是1.6T的改進車型，采用了更主流的技術(shù)。

1.5T發(fā)動機排量降低了0.1L，但功率增加了。在中國，1.5T發(fā)動機的車輛消費稅是3%，而1.6T發(fā)動機的車輛消費稅是5%。減少了0.1L排量節(jié)省的2%稅費，使得搭載1.5T發(fā)動機的福特車型定價更加靈活，有利于提升車型競爭力?？梢钥闯?，福特在規(guī)劃這款發(fā)動機產(chǎn)品時，已經(jīng)考慮到了中國的稅收政策。

福特沒有追隨大眾，后者推動了雙離合。1.5T發(fā)動機匹配6速自動變速箱，這是我喜歡看到和聽到的。畢竟產(chǎn)品種類越多，消費者的選擇就越多。而且主流6速自動變速箱的性能和傳動效率都不低，在換擋平順性和耐久性方面都有不錯的表現(xiàn)，是一款值得推薦的配置。

在搭載福特1.5T發(fā)動機的同級別車型中，搭載1.4T、1.5T和1.6T發(fā)動機的車型不在少數(shù)。通用1.5T發(fā)動機和福特1.5T發(fā)動機因為排量接近而直接競爭，而大眾1.4T發(fā)動機和雪鐵龍1.6T發(fā)動機也是兩個強勁的競爭對手。

福特1.5T發(fā)動機更注重動力輸出。與其他廠商的1.4T、1.5T和1.6T發(fā)動機相比，這款發(fā)動機的動力輸出優(yōu)勢明顯。在扭矩輸出方面，福特1.5T發(fā)動機的扭矩輸出符合主流1.5T發(fā)動機應(yīng)有的水平。

長安福特搭載的1.5T發(fā)動機由長安福特汽車有限公司生產(chǎn)，我們這次拆解的發(fā)動機是一臺拆解教學樣機，部分零部件與生產(chǎn)車型略有不同。不再拖延，讓我們徹底拆解這臺發(fā)動機！

頂置直噴與渦輪增壓系統(tǒng)

●頂置直噴系統(tǒng)

福特1.5T發(fā)動機采用頂置缸內(nèi)直噴系統(tǒng)，高壓汽油噴嘴位于燃燒室頂部。與側(cè)噴嘴不同，頂部噴嘴不會將汽油噴到氣缸壁上，從而避免了“濕壁現(xiàn)象”。濕壁現(xiàn)象會導致機油稀釋、燃油經(jīng)濟性下降、排放增加等問題。

●渦輪增壓系統(tǒng)

福特1.5T發(fā)動機使用的渦輪增壓器由博格華納提供，最高轉(zhuǎn)速可達15萬rpm。發(fā)動機渦輪增壓系統(tǒng)的最大增壓壓力可達1.5Bar，與大眾1.4TSI發(fā)動機和通用1.4T發(fā)動機一樣，這款發(fā)動機采用集成排氣歧管，可以提高發(fā)動機的熱效率。

相比渦輪增壓系統(tǒng)，福特1.5T發(fā)動機的頂置直噴系統(tǒng)更有“含金量”。活塞的幾何建模、噴油嘴噴油的角度、火花塞的位置、進排氣氣流的組織以及后期燃燒系統(tǒng)的驗證都需要大量的時間和豐富的經(jīng)驗。

氣門正時與氣門驅(qū)動系統(tǒng)

●進氣和排氣可變氣門正時系統(tǒng)

進排氣可變氣門正時技術(shù)的優(yōu)點是可以利用新鮮空氣體將燃燒廢氣清理出氣缸，通過大的進氣門和排氣門重疊角度來提高燃燒效率和動力輸出。歧管噴射發(fā)動機中進氣門和排氣門的大角度重疊角的應(yīng)用可能導致燃料的浪費和燃料消耗的增加，因為來自進氣門的新鮮混合物從排氣門白白流走。然而，缸內(nèi)直噴發(fā)動機沒有上述問題，并且可以控制噴射正時，并且在掃氣過程中不噴射油，因此用于掃氣的氣體是新鮮的壓縮空氣體而沒有汽油，并且燃燒廢氣被去除而不會增加燃料消耗。這也是目前主流直噴發(fā)動機省油的原因之一。

●結(jié)構(gòu)簡單的閥門驅(qū)動結(jié)構(gòu)

福特1.5T發(fā)動機沒有采用結(jié)構(gòu)復(fù)雜但摩擦系數(shù)較低的滾子搖臂氣門驅(qū)動結(jié)構(gòu)，而是采用了結(jié)構(gòu)相對簡單的氣門頂缸驅(qū)動結(jié)構(gòu)。但通過對凸輪軸的優(yōu)化設(shè)計，該氣門驅(qū)動系統(tǒng)有效地滿足了相應(yīng)的設(shè)計目標，實現(xiàn)了成本與效益的平衡。

正時皮帶的使用有利于降低發(fā)動機噪音。發(fā)動機采用簡單的頂缸氣門驅(qū)動結(jié)構(gòu)，但在凸輪和氣門座圈上采用了一些減摩耐用的設(shè)計?？勺冞M排氣門正時系統(tǒng)的采用，使發(fā)動機能夠靈活控制進排氣門的重疊角度，使發(fā)動機在高負荷下排氣更順暢，同時，從進氣門進入的新鮮空氣體可以完全“清洗”氣缸內(nèi)的廢氣，從而提高發(fā)動機的效率。

缸體/缸蓋/水冷式中冷器

●氣缸體/氣缸蓋的加強結(jié)構(gòu)

福特1.5T發(fā)動機采用了一些結(jié)構(gòu)設(shè)計，加強了缸體的強度。除了延長發(fā)動機的使用壽命，發(fā)動機整體強度的提高也有利于發(fā)動機的NVH特性。

●獨特的冷卻液箱、氣缸網(wǎng)和噴油嘴。

除了上述氣缸體的加強結(jié)構(gòu)，福特1.5T發(fā)動機的氣缸體還有更獨特的設(shè)計，其中氣缸間的淺槽就是其中之一。

●集成中冷器

發(fā)動機運行的第一步是從環(huán)境中吸入空氣體。對于渦輪增壓發(fā)動機，空來自環(huán)境的氣體首先會被渦輪增壓，然后在氣壓升高后被送到氣缸。渦輪壓縮機上的葉片對空氣體所做的功將提高空氣體的溫度。為了進一步提高壓縮空氣體的密度，增加進入氣缸的氧氣量，提高發(fā)動機的輸出功率，在渦輪增壓發(fā)動機的進氣系統(tǒng)中會有一個叫“中冷器”的裝置，它的作用是冷卻壓縮空氣體。數(shù)據(jù)顯示，在相同的空燃料比下，當增壓空氣體溫度下降10攝氏度時，發(fā)動機功率可提高3% ~ 5%。

福特1.5T發(fā)動機的氣缸蓋和氣缸體采用了大量的加強結(jié)構(gòu)，以增強發(fā)動機的整體強度。但是，缸筒和曲軸軸承蓋支架之間的冷卻液槽非常特殊，在其他同級別發(fā)動機中很少見。

真空儲壓罐/機油泵/曲軸/連桿

●用于啟停系統(tǒng)的真空壓力儲罐

我們看到福特1.5T發(fā)動機進氣歧管上方有一個如圖示的方框。這個盒子其實是一個真空儲壓罐，與真空泵相連，用來儲存制動助力泵所需的負壓。那為什么其他機型很少看到這個設(shè)備呢？

●機械可變排量油泵

福特1.5T發(fā)動機采用機械式變排量油泵，通過內(nèi)部機械結(jié)構(gòu)實現(xiàn)兩級變排量。低速時，油泵排量保持較低，以減少動力損失；在中速和高速時，機油泵的排量達到最大，為發(fā)動機的每個摩擦副提供足夠的潤滑。

●斷開連桿，鑄造曲軸。

和我們已經(jīng)拆解的很多主流合資企業(yè)的發(fā)動機一樣，福特1.5T發(fā)動機采用了高成本的上下連桿。但是曲軸是鑄造的，為了減輕重量，只設(shè)計了四個平衡重。

全文摘要:

福特歐洲團隊研發(fā)的1.5T發(fā)動機在國內(nèi)投入生產(chǎn)前，經(jīng)過了各種臺架試驗和數(shù)十萬公里的道路測試，保證了發(fā)動機在高溫、寒冷、高海拔等極端服役環(huán)境下的高穩(wěn)定性，以滿足國內(nèi)復(fù)雜的車輛環(huán)境。匹配這款福特1.5T發(fā)動機的是6速自動變速箱，在換擋平順性和耐用性方面都有著不錯的表現(xiàn)，也滿足了中國消費者對舒適性和產(chǎn)品耐用性的更高要求。