保留闭缸技术_生活广记

Ecoboost family新成员驾到上海车展已经过去一段时间了。完成媒体日的工作后，我又逛了逛展台。总的来说，来自OEM和供应商的产品很多，但说实话，亮点并不多，尤其是纯电动汽车的气场开始减弱，混合动力汽车的占比上升。可见，排放政策给车企带来了不小的压力。说起排放法规，目前车企基本上有两种处理方式。一是通过创新发动机技术减少排放。一是借助48V和混动在短时间内完成过渡。这两种方法都可以理解，通过技术手段升级传统发动机是老牌车企常用的方法。
在这样的背景下，小排量发动机的研究仍然是传统车企讨论的焦点。纵观前段时间上市的新车，福特福克斯（查成交价 | 车型详解）的1.5T三缸发动机可以算是一大亮点。当然小排量和三缸的组合不值得大惊小怪，但这款发动机也加入了闭缸技术。
在车展上，工程师曾经说过，单缸可以在14毫秒内打开和关闭，完成从三缸到两缸的过渡。所以，我对这款发动机还是很感兴趣的。前段时间，我第一次来重庆福特汽车公司发动机厂拆解这台发动机。通过拆解，我发现了很多有趣的点。在本文中，我们将详细讨论它。同时，如果您有任何问题，可以在评论中与我交流。
◆Ecoboost家族的新成员到来。
福特Ecoboost发动机家族非常庞大，需要很长时间才能跨越。这款1.5T发动机是Ecoboost系列的新成员。作为最新的平台产品，它的诞生背景非常简单。在全球油耗和排放要求日益严苛的背景下，为了满足严苛的Stage6排放要求，设计开发了经典的1.0T三缸发动机团队，并对原Ecoboost I4适马GTDI发动机进行了升级。经过福特北美和欧洲团队的开发，最终获得了1.5T三缸发动机。这款发动机最大的特点就是既能保证动力，又能带来更好的燃油经济性和效率。
拆解前还有一点需要说明:1.5T发动机匹配传统系统。之前在国内销售的1.0T发动机，传动系统不同，分别是AT、DCT、MT变速箱。其中与自动变速箱匹配的1.0T发动机增加了平衡轴的设计，而DCT和手动变速箱车型取消了平衡轴，而是采用了双质量飞轮。这是因为AT变速箱需要一个液力变矩器，所以不可能使用双质量飞轮，所以需要安装平衡轴。至于双质量飞轮，由于它可以有效抑制发动机运转时的共振现象，所以不需要增加平衡轴。新的1.5T发动机只匹配8AT变速箱，所以设计上保留了平衡轴。
呼吸是动力和经济性的第一要素
“呼吸”对人类的重要性不言而喻，发动机也是如此。所以，我想从配气机构给大家介绍一下。气门机构看起来很僵硬。简单理解就是由凸轮轴、进排气门等相关机构组成。通过相互配合，通过进气系统完成空吸排气的全过程。
这款福特1.5T发动机在进排气方面采用可变气门正时，从功能上来说是非常常见的功能。凸轮轴旋转的角度由连接在凸轮轴上的正时调节器控制，进气的变化通过延迟气门的开启和关闭时间来控制，从而可以通过与燃油系统的配合来提高燃烧效率和动力输出。
至于皮带和链条的选择，其实并没有绝对的优劣。有人认为皮带安静，有人认为正时链条终身免维护。其实无论是发动机匹配测试后的OEM选择哪一款，随着设计和材料水平的提高，它们之间并没有太大的区别，所以我们也不必在这方面过于纠结。
【保留闭缸技术】
虽然可变气门正时技术比较常见，但这台发动机的凸轮轴设计还是蛮有意思的，尤其是机械设计。
减少摩擦的好处显而易见。动力方面，是降低发动机的动力负荷。毕竟这部分需要润滑油来润滑，而较低的摩擦力显著降低了机构所需的油量，以此类推，油泵的工作负荷也会降低，油耗也会进一步降低。
第二个优势在于降噪。这也是高同轴度、低摩擦、低噪音的优点。同时，这种一体化结构减少了零件的数量和安装，有助于降低运行过程中的振动和噪音。
然后我们来看看阀门的驱动结构。首先凸轮轴采用空中心的设计，重量轻确实是汽车不可忽视的一个方面。所以除了材料之外，工程师偷光最常见的手段就是空中心设计，比如轴的空中心设计，底盘摆臂的打孔等等。
动力性：涡轮增压+双喷射系统
◆动力性能:涡轮增压+双喷射系统
1)涡轮增压系统
福特1.5T发动机的涡轮增压器采用了低惯性的混流涡轮增压器，最大转速在24万rpm左右。
涡轮内部的排气旁通阀用于控制涡轮转速，通过控制涡轮转速间接控制进气压力。旁通阀的控制是通过真空压力罐进行的，涡轮上的金属拉杆控制阀体开启，压力罐的负压来自发动机的真空泵。
福特新发动机的涡轮增压系统是主流，主要针对涡轮外形和转轮设计的改进和设计，主要变化是低扭矩的提升。
2)双喷射系统
涡轮增压可以看作是粉碎发动机动力的主要措施，但和配气机构一样，燃油系统也起到了助力的作用。这款发动机采用双喷射系统，对技术和逻辑要求更高，兼顾经济性和动力性，对排放更好。
相反，在高速重载时，缸内直喷是主要动力，所以此时的动力响应会更加及时高效，对油耗也比较友好。缸内直喷的另一种状态是冷启动。此时发动机温度较低，缸内直喷可以使起步更平稳，排放自然表现更好。
反映在活塞上，我们会发现活塞顶部凹凸不平，这些“坑”充当了扇叶的左右两侧。通过上下移动活塞，产生导流，使空气体和油雾充分混合成混合气体，最终达到良好的爆炸燃烧，提高燃烧效率。
一般对空燃混合气的研究都是在初始阶段用流体动力学分析软件进行模拟，同时也用线性激光3D系统对燃烧室进行研究。).这些模拟或可视化研究可以获得大量的参数，从而优化结构设计，提高发动机的燃烧效率。
从数据来看，这款1.5T发动机还是相当不错的，扭矩范围很广，从1500rpm到4500rpm动力输出稳定。双喷射的加入不仅能保证动力性能，还能为这台发动机提供更好的排放。同时，根据不同的负荷和状态，两种喷油方式可以取长补短，保持动力性和经济性的良好平衡。
老生常谈的振动噪音问题
抖动也许是三缸机最敏感的话题。似乎当年三缸发动机留下的“恶名”到现在还没有清理干净，以至于现在的消费者在买车的时候都有一定的顾虑。但就技术而言，三缸发动机的抖动问题确实是危言耸听，三缸发动机确实有先天的转动惯量，但现阶段后天的优化已经不是以前的样子了。引用业内人士的话来说，“由于固有的抖动不可避免，消费者无法通过后天的优化感知到。”显然，现在大多数车企都能达到这种状态。那么福特采用什么方法来保证NVH呢？下面我们来解释一下。
1)平衡轴
三缸发动机振动的主要原因是活塞运动中产生的惯性无法抵消。对于偶数号的发动机，做功时发动机的活塞会对称运动，这样可以抵消活塞运转时产生的相反惯性。对于一台三缸发动机来说，振动确实是一个先天的问题，但是我们可以通过后天应用很多方法来优化它，第一个就是平衡轴的应用。
除了这些大的点，还有很多细节可以帮助这台发动机从后天的角度优化NVH，比如成本更高的安装设计。事实上，不仅仅是这款福特1.5T发动机，大多数三缸发动机的悬置设计都比传统燃油车更周到，成本更高。
三缸发动机通常进行三点安装设计，安装方式以液压安装为主。这台发动机在橡胶配方和金属部件上下了很大功夫，使整个悬置的隔振滤波效果更好。
看到这一点，很多人可能会认为我是在认可三缸发动机，但事实是我在陈述一个观点，即三缸发动机可以通过成熟的技术来抑制抖动，或者通过手段让驾驶员无法有效感知，所以在我看来，发动机机械抖动并不是厂家宣扬的问题，真正的问题是消费者根深蒂固的“抖动”问题。
经济性和其他特点
◆经济性:在没有小马拉大车的前提下，油耗优势明显。
这个副标题不是我为三缸机洗白，而是对比行业内NEDC/WLTP下的测试后得出的结果。同时，根据我国国家标准《乘用车燃料消耗量限值》和《乘用车燃料消耗量评价方法及指标》可以看出，小型车必须降到5.0L/100km以下，这对传统汽车来说是非常困难的，所以除了混动之外，减一缸就成了立竿见影的办法。因为少了一个气缸，发动机的摩擦功也会减少。同时，三缸发动机的排气干扰小于四缸发动机。同时，还可以搭配更小的涡轮增压器，进一步降低排放。
1)气缸关闭技术
福特显然非常清楚这条发展路线，所以从经济性的角度来说，放弃四缸发动机是合乎逻辑的。另外，我前面介绍的双喷射系统和涡轮增压，其实和经济性密切相关。特别是双喷射可以很好地平衡油耗和排放的关系，但福特还是不满意。过去，福特因油耗而受到批评。显然，福特想要在油耗方面做出改变，所以也在这款三缸发动机上增加了闭缸技术。
在闭缸情况下，功率必然会降低，因此闭缸模式的启动主要与负载挂钩。只有当系统确定车辆负荷处于中低负荷时，才会进入节油双缸模式。在高速、加速和重载时，这台发动机是优先三缸模式。
在与福特工程师的实际交流中，我也咨询了关于气缸关闭的问题。首先，闭缸模式不会频繁启动，整个发动机还是以保证驾驶体验为主，所以使用闭缸模式比较保守。另一方面，福特也考虑到两缸容易出现小马拉大车的情况，所以采用这种模式比较保守，只有在低负荷下经过电脑判断后才会开启。至于实际的驾驶体验，网友可以阅读我们关于福克斯的试驾文章，里面有详细的体验。
2)集成排气
集成排气的小排量并不是一个新概念。本文主要介绍这种设计的优点。首先，冬季热车速度快，可以更快地提供暖风。机油达到工作温度的时间短，摩擦损失小。发动机加热时间短，怠速排放更环保。三效催化作用更早，更环保。
3)可变排量油泵
机油泵是保证发动机润滑的重要部件。不同等级的机油可以给发动机带来更好的动力性能。
根据动力系统控制模块的指示，通过调整内部叶片并在1.6巴和3.2巴之间切换压力，发动机可以得到稳定的润滑。
4)电控活塞冷却喷嘴
在活塞底部，我还发现了一个有趣的小设计，那就是电控活塞冷却喷嘴。传统的冷却喷嘴由它自己的弹簧阀控制。当油压大于物理阀的值时，阀嘴打开，油喷出。如果阈值设置过高，活塞不能得到足够的冷却，这将影响活塞的寿命。但是，如果设置较低，必然会导致不必要的浪费，影响燃油经济性。
得益于闭缸技术、双喷射、可变气门正时等一系列技术。，再加上8AT变速箱，这款发动机最终可以实现每百公里5.4L的油耗，从数据来看还是可以接受的。到目前为止，我们已经介绍了动力、乘坐舒适性和经济性。在最后一章中，我们将检查差距，并找出该引擎还有哪些其他技术要点。
◆还有哪些特点？
编辑点评:拆解这台发动机后，我们可以大致梳理一下福特在发动机开发上的思路。首先是排放导向，部分体现在四缸发动机向三缸发动机的转变。显然，中欧的排放法规给传统汽车企业带来了不小的压力。第二部分是模块化的显著特点，如缸体、集成凸轮轴模块、集成排气等的设计。各种集成手段可以带来更高的装配精度，提升NVH和经济性。最后一点是新技术的应用，如闭缸技术、双喷射技术等。这些技术单独来看似乎都不突出，但将它们整合起来，充分发挥它们的最佳性能，是对厂商在发动机技术上的积累和经验的极大考验。
最后，从消费者的角度来说，从我这些年的接触来看，三缸发动机确实没有技术问题，但一定要做好NVH 。如果我们在油耗更低的前提下获得更好的驾驶体验，那么谁会在意发动机对于普通消费者来说有多少缸？@2019
连三缸都没有普及，这几个品牌已经在搞“两缸机”了，大势所趋？发动机闭缸技术，又称变排量和气缸休眠，是一种可以使多缸内燃机中的某些气缸停止工作的技术，可以在一定程度上节省燃油。凯迪拉克早在20世纪80年代就在自己的L62V8-6-4发动机上使用。
众所周知，车辆在中低速和匀速行驶时所需的动力相对较?。?而加速和高速行驶所需的动力相对较大。正是因为这个原因，工程师们在多缸发动机上增加了闭缸技术，即发动机的某些气缸在一定情况下可以关闭。多缸发动机闭缸技术在发展过程中主要有三种类型:1 。切断特定气缸的油；2.切断特定气缸的油并停止其阀门运动(以减少泵送损失)；3.在第二点的基础上，废气被引入已经停止的气缸，以保持热平衡。到目前为止，市场上的很多车型，甚至一些大排量的超级跑者都配备了发动机闭缸技术。例如，兰博基尼Huracan上的5.2LV10自然吸气发动机在市区正常工作条件下会自动关闭五个气缸，以节省燃油。长安全新福克斯的三三三缸发动机(查基价|查匹配)都有自动闭缸功能，三缸+闭缸可以说是在节油上下了大功夫。
百万购车补贴
英朗、科鲁泽、缤越、凌派等车型，可以说是当下市场上最畅销的三缸车。尽管销量不错，但在舆论上，它们往往得不到大多数消费者的认可。或许厂家开始意识到，有的人的思想就是难以扭转的，与其硬杠不如顺应民意，因此这几款热销三缸车都在近期申报了四缸版本的信息。
英朗、科鲁泽用回1.5L四缸发动机，缤越用上了1.4T四缸发动机，而凌派则用上了1 ， 5L四缸发动机+混动系统的组合。
既然三缸的路线那么曲折，难道就没有办法节能减排了吗？其实目前市场上还流行一种新的“操作”，那就是变缸技术，让四缸发动机在特定工况下变成“两缸”发动机，从而达到了省油的目的。都有哪些品牌在用？今天疆哥就来给大家盘点一下。
1.通用2.0T发动机
最大功率：241马力，峰值扭矩：350Nm
代表车型：凯迪拉克CT5/XT4/XT6
在众多车企当中，凯迪拉克算得上是最早研发应用可变缸技术的，早在1981年的时候，它就已经把由6变4的L62?V8-6-4发动机给生产了出来。
而当前，通用主打的是由四缸变成两缸的2.0T涡轮增压发动机。
这款发动机实现可变缸，主要依靠三段式滑动凸轮轴。这个三段式滑动凸轮轴在运作时，可以让气门分别长期处于大量进气、少量进气以及无进气三种状态。其中的长期无进气状态，就代表着2、3缸被关闭，不工作了。
值得一提的是，凯迪拉克的这款发动机进入这个省油的模式，并不需要把车子调到特定的动力模式，系统判断发动机只需要很小的扭矩维持平衡时，系统会自动关闭两个气缸，相当智能。
其实通过推广三缸技术和闭缸技术，目前通用旗下的车型，油耗得到了明显的改善。像这款可变缸的2.0T发动机，节油效果能达到15% 。所以下次说美系排量高，油耗高时，可要先看清楚它用的是哪一款发动机才行。
2.福特1.5T发动机
最大功率：174马力，峰值扭矩：243Nm
代表车型：福克斯
本来三缸发动机就已经是先天少一个气缸了，而福特却还要通过闭缸技术来让它再少一个，福特为了节油可谓是费尽心思。
和前面凯迪拉克使用三段式滑动凸轮轴不同，福特这款1.5T三缸变两缸的实现，主要是通过闭缸控制阀和可变摇臂来实现的。
在系统检测到车辆负荷在中低负荷时，它才会让闭缸控制阀里面的控制圆柱顶出，然后卡住那可变摇臂，进而实现闭缸。伸出铁柱才能进入闭缸，这款发动机的反应会不会偏慢呢？其实不然，根据福特官方介绍，它的这个闭缸切换只需14毫秒就能完成。
虽然福特的三缸车型有很多，但福特旗下，其实只有福克斯和福克斯Active这两款车是搭载着这款1.5T可变缸的三缸发动机。
值得一提的是，福克斯上面那款能爆发125马力的1.0T三缸发动机，也同样有搭载这项闭缸技术。
3.奔驰1.3T发动机
最大功率：163马力，峰值扭矩：250Nm
代表车型：GLB
奔驰GLB这款车可以算得上是在19年定价最自信的一台车，发动机排量只有1.3，售价却敢去到31.48万起的地步，对于这迷之自信，疆哥也是有些佩服。不过话又说回来，奔驰的这款1.3T发动机虽然排量小，但里面有的料却一点都不少。
除了有那业界罕见的三角形的缸盖设计之外（方便零部件安置，提高重心），它还把缸套给取消掉，用镜面珩磨加工工艺加工出来的熔射膜来代替，进一步增强轻量化。
当然，必不可少的是它还用上了闭缸技术，这款1.3T发动机的闭缸，主要是通过控制气门升程，在巡航模式或动力需求较小的时候关闭掉2、3气缸。与此同时，它还会提高还在工作的气缸负载，通过加大节气门的开度来降低泵气的损失，从而达到节油的目的。不过买得起奔驰的人，会在乎这个油耗么？
值得一提的是，雷诺科雷缤也说是用了这款发动机，但由于它那款发动机并没有搭载可变气门升程技术，所以它并不具备闭缸能力。所以只有奔驰旗下的1.3T发动机，拥有四缸变两缸的闭缸能力。
除了前面几款已经在国内量产的发动机能做到多缸变两缸之外，大众那款已经在国外量产的1.5T?4缸发动机同样具备闭缸能力。据说这款发动机会随着高尔夫8在今年引入国内，只是引进后闭缸技术会不会被阉割，目前尚未可知。
疆哥，相比起粗暴地减少缸数，上述的闭缸技术无疑是更容易被人接受的，更能代表发动机未来技术的。在疆哥看来，随着排放法规的越来越严，对于传统内燃机来说，既要马儿跑得快，又要马儿少吃草，也许通过闭缸减少排量，最终实现节能环保，既是大势所趋，也是人心所向。那么对于这些“两缸”发动机，你是否认可呢？
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