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配福克斯等主力车 福特1.5T发动机拆解

问答叫兽
2021-12-17 14:13
为节能减排而生的1.5T发动机

发动机节能减排是大势所趋。为了顺应潮流,全球各大汽车厂商纷纷推出小排量涡轮增压发动机来赢得市场机会。一直被认为热衷于大排量发动机的美国厂商,近年来也在积极从事小排量涡轮增压发动机的研发。福特就是一个例子。其最新的1.5T EcoBoost发动机首次搭载在2013款长安福特蒙迪欧查成交价|参配|优惠政策)上。长安蒙迪欧上市后,1.5T发动机也搭载在长安福特的小牛、福克斯查成交价|参配|优惠政策)、金牛座查成交价|参配|优惠政策)等主力车型上。今天我们就来拆解这台福特1.5T小排量涡轮增压缸内直喷发动机。它有什么样的特点?让我们把它拆开来看看。

●关于福特1.5T发动机的那些事

欧洲的排放法规一直非常严格,迫使制造商改进发动机设计以减少排放。因此,福特欧洲技术团队在开发低排放发动机方面具有较为成熟的经验。我们今天拆解的1.5T发动机是福特欧洲技术团队设计的小排量涡轮增压缸内直喷发动机。

这款福特1.5T发动机是全球发动机产品,意味着其排放水平可以达到世界各国的排放目标。但当发动机投入特定市场后,需要进行相应的国产化调整,以满足当地的使用环境。中国幅员辽阔,纬度查成交价|参配|优惠政策)跨度大,海拔落差大,温差大。负责国产化标定的发动机工程师必须前往寒冷的牙克石、炎热的海南和空气稀薄的青藏高原空对发动机管理系统的参数进行相应的调整,以保证发动机在国内任何地方都能高效稳定地工作。

1.6T发动机配有外置空冷却中冷器,排气歧管未集成在气缸盖内。1.5T发动机配置更主流,采用集成于进气歧管的水冷中冷器,排气歧管集成于气缸盖。这款福特1.5T发动机可以算是1.6T的改进车型,采用了更主流的技术。

1.5T发动机排量降低了0.1L,但功率增加了。在中国,1.5T发动机的车辆消费税是3%,而1.6T发动机的车辆消费税是5%。减少了0.1L排量节省的2%税费,使得搭载1.5T发动机的福特车型定价更加灵活,有利于提升车型竞争力。可以看出,福特在规划这款发动机产品时,已经考虑到了中国的税收政策。

福特没有追随大众,后者推动了双离合。1.5T发动机匹配6速自动变速箱,这是我喜欢看到和听到的。毕竟产品种类越多,消费者的选择就越多。而且主流6速自动变速箱的性能和传动效率都不低,在换挡平顺性和耐久性方面都有不错的表现,是一款值得推荐的配置。

在搭载福特1.5T发动机的同级别车型中,搭载1.4T、1.5T和1.6T发动机的车型不在少数。通用1.5T发动机和福特1.5T发动机因为排量接近而直接竞争,而大众1.4T发动机和雪铁龙1.6T发动机也是两个强劲的竞争对手。

福特1.5T发动机更注重动力输出。与其他厂商的1.4T、1.5T和1.6T发动机相比,这款发动机的动力输出优势明显。在扭矩输出方面,福特1.5T发动机的扭矩输出符合主流1.5T发动机应有的水平。

长安福特搭载的1.5T发动机由长安福特汽车有限公司生产,我们这次拆解的发动机是一台拆解教学样机,部分零部件与生产车型略有不同。不再拖延,让我们彻底拆解这台发动机!

顶置直喷与涡轮增压系统

●顶置直喷系统

福特1.5T发动机采用顶置缸内直喷系统,高压汽油喷嘴位于燃烧室顶部。与侧喷嘴不同,顶部喷嘴不会将汽油喷到气缸壁上,从而避免了“湿壁现象”。湿壁现象会导致机油稀释、燃油经济性下降、排放增加等问题。

●涡轮增压系统

福特1.5T发动机使用的涡轮增压器由博格华纳提供,最高转速可达15万rpm。发动机涡轮增压系统的最大增压压力可达1.5Bar,与大众1.4TSI发动机和通用1.4T发动机一样,这款发动机采用集成排气歧管,可以提高发动机的热效率。

相比涡轮增压系统,福特1.5T发动机的顶置直喷系统更有“含金量”。活塞的几何建模、喷油嘴喷油的角度、火花塞的位置、进排气气流的组织以及后期燃烧系统的验证都需要大量的时间和丰富的经验。

气门正时与气门驱动系统

●进气和排气可变气门正时系统

进排气可变气门正时技术的优点是可以利用新鲜空气体将燃烧废气清理出气缸,通过大的进气门和排气门重叠角度来提高燃烧效率和动力输出。歧管喷射发动机中进气门和排气门的大角度重叠角的应用可能导致燃料的浪费和燃料消耗的增加,因为来自进气门的新鲜混合物从排气门白白流走。然而,缸内直喷发动机没有上述问题,并且可以控制喷射正时,并且在扫气过程中不喷射油,因此用于扫气的气体是新鲜的压缩空气体而没有汽油,并且燃烧废气被去除而不会增加燃料消耗。这也是目前主流直喷发动机省油的原因之一。

●结构简单的阀门驱动结构

福特1.5T发动机没有采用结构复杂但摩擦系数较低的滚子摇臂气门驱动结构,而是采用了结构相对简单的气门顶缸驱动结构。但通过对凸轮轴的优化设计,该气门驱动系统有效地满足了相应的设计目标,实现了成本与效益的平衡。

正时皮带的使用有利于降低发动机噪音。发动机采用简单的顶缸气门驱动结构,但在凸轮和气门座圈上采用了一些减摩耐用的设计。可变进排气门正时系统的采用,使发动机能够灵活控制进排气门的重叠角度,使发动机在高负荷下排气更顺畅,同时,从进气门进入的新鲜空气体可以完全“清洗”气缸内的废气,从而提高发动机的效率。

缸体/缸盖/水冷式中冷器

●气缸体/气缸盖的加强结构

福特1.5T发动机采用了一些结构设计,加强了缸体的强度。除了延长发动机的使用寿命,发动机整体强度的提高也有利于发动机的NVH特性。

●独特的冷却液箱、气缸网和喷油嘴。

除了上述气缸体的加强结构,福特1.5T发动机的气缸体还有更独特的设计,其中气缸间的浅槽就是其中之一。

●集成中冷器

发动机运行的第一步是从环境中吸入空气体。对于涡轮增压发动机,空来自环境的气体首先会被涡轮增压,然后在气压升高后被送到气缸。涡轮压缩机上的叶片对空气体所做的功将提高空气体的温度。为了进一步提高压缩空气体的密度,增加进入气缸的氧气量,提高发动机的输出功率,在涡轮增压发动机的进气系统中会有一个叫“中冷器”的装置,它的作用是冷却压缩空气体。数据显示,在相同的空燃料比下,当增压空气体温度下降10摄氏度时,发动机功率可提高3% ~ 5%。

福特1.5T发动机的气缸盖和气缸体采用了大量的加强结构,以增强发动机的整体强度。但是,缸筒和曲轴轴承盖支架之间的冷却液槽非常特殊,在其他同级别发动机中很少见。

真空储压罐/机油泵/曲轴/连杆

●用于启停系统的真空压力储罐

我们看到福特1.5T发动机进气歧管上方有一个如图示的方框。这个盒子其实是一个真空储压罐,与真空泵相连,用来储存制动助力泵所需的负压。那为什么其他机型很少看到这个设备呢?

●机械可变排量油泵

福特1.5T发动机采用机械式变排量油泵,通过内部机械结构实现两级变排量。低速时,油泵排量保持较低,以减少动力损失;在中速和高速时,机油泵的排量达到最大,为发动机的每个摩擦副提供足够的润滑。

●断开连杆,铸造曲轴。

和我们已经拆解的很多主流合资企业的发动机一样,福特1.5T发动机采用了高成本的上下连杆。但是曲轴是铸造的,为了减轻重量,只设计了四个平衡重。

全文摘要:

福特欧洲团队研发的1.5T发动机在国内投入生产前,经过了各种台架试验和数十万公里的道路测试,保证了发动机在高温、寒冷、高海拔等极端服役环境下的高稳定性,以满足国内复杂的车辆环境。匹配这款福特1.5T发动机的是6速自动变速箱,在换挡平顺性和耐用性方面都有着不错的表现,也满足了中国消费者对舒适性和产品耐用性的更高要求。

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