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[车讯报道] 配福克斯等主力车 福特1.5T发动机拆解

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  • TA的每日心情
    开心
    2014-9-27 19:00
  • 签到天数: 2 天

    [LV.1]初来乍到

    发表于 2015-9-21 12:56 | 显示全部楼层 |阅读模式
    盾标申请-爱福特车友会盾标申请

    发动机节能减排是大势所趋,全球各大汽车厂商为顺应潮流,纷纷推出小排量涡轮增压发动机以赢得市场先机。一直被认为是热衷于大排量发动机的美国厂商,在近年来也积极进行小排量涡轮增压发动机的研发工作。福特就是其中一个例子,其最新的1.5T EcoBoost发动机(下称“福特1.5T发动机”)率先在2013款长安福特蒙迪欧上搭载。长安福特蒙迪欧上市后,该1.5T发动机也陆续搭载在翼虎、福克斯以及金牛座等长安福特主力车型之上。今天我们要拆解的就是这款福特1.5T小排量涡轮增压缸内直喷发动机。它究竟有怎样的特点,下面我们通过拆解来一探究竟。


    ● 福特1.5T发动机的那些事

      欧洲排放法规一直以来都非常严格,倒逼着厂商改进其发动机设计以减少排放。所以福特欧洲技术团队在开发低排放发动机方面有着更多成熟的经验。今天我们要拆解的这款1.5T发动机就是由福特欧洲技术团队设计的一款小排量涡轮增压缸内直喷发动机。


      这款福特1.5T发动机是一款全球发动机产品,这意味着它的排放水平能满足世界各国的排放指标。而在把发动机投放到某个具体市场的时候,必须进行相应的国产化调校,以满足当地的使用环境。中国幅员辽阔,国土纬度跨度大,海拔落差和温差较大。负责国产化调校的发动机工程师必须到寒冷的牙克石、炎热的海南以及空气稀薄的青藏高原等地对发动机管理系统各参数进行相应调整,保证发动机在中国国内的任何一个地方都能高效稳定地工作。


      1.6T发动机配置的是外置空冷式中冷器,排气歧管并没有集成在气缸盖内;而1.5T发动机在配置上则更为主流,采用了集成于进气歧管内的水冷式中冷器以及把排气歧管集成到气缸盖之内。这款福特1.5T发动机可以看作是1.6T的改进型号,采用了更多的主流技术。


    福特两款小排量EcoBoost发动机参数对比表(参数来自长安福特翼虎车型)
    项目福特1.5T发动机福特1.6T发动机
    排量1499mL1596mL
    最大功率181马力/6000rpm177马力/5700rpm
    峰值扭矩240牛·米/2000-4500rpm240牛·米/1750-4500rpm
    缸径x行程79mm X 76.45mm79mm X 81.4mm

      该1.5T发动机缩小了0.1L排量,但动力有增无减(最大功率多了4马力,峰值扭矩数值保持不变)。在中国,搭载1.5T发动机的车辆消费税为3%,而搭载1.6T发动机的车辆消费税为5%。少了0.1L排量省下来的2%税费,让搭载1.5T发动机的福特车型定价上拥有更高的灵活性,从而有利于提升车型的竞争力。可以看出,福特进行该发动机产品规划的时候就已经对中国的税收政策进行过考量。(车辆消费税是包含在车价内的,由车企向国家缴交)


      福特并没有跟随力推双离合的大众,为该1.5T发动机匹配的是一款6挡自动变速箱,这也是我所喜闻乐见的事情。毕竟,产品种类多了,消费者的选择余地也就更大了。况且,现在主流的6挡自动变速箱的性能与传动效率并不低,在换挡平顺性以及耐用性方面又有着不错的表现,不失为一个值得推荐的配置。


       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发动机的车型都不在少数。通用1.5T发动机与福特1.5T发动机由于排量接近,形成了直接竞争态势,而大众1.4T发动机和雪铁龙1.6T发动机同样是两个有力竞争者。


    三款主流1.5T发动机参数对比表
    名称
    福特1.5T发动机
    通用1.5T发动机
    (LFV)
    大众1.4T发动机
    (EA211)
    雪铁龙1.6T发动机
    (10UF01 5G02)
    气缸数
    4
    4
    4
    4
    排量
    1499mL
    1490mL
    1395mL
    1598mL
    最大功率
    181马力/6000rpm
    169马力/5600rpm
    131马力/5000rpm
    167马力/6000rpm
    峰值扭矩
    240牛·米/2000-4500rpm
    250牛·米/1700-4400rpm
    225牛·米/1400-3500rpm
    245牛·米/1400-4000rpm

      福特1.5T发动机更偏重于功率输出。相比其他厂商的1.4T、1.5T以及1.6T发动机,该发动机的功率输出都占有明显的优势。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发动机的应有的水平。


      搭载在长安福特车型上的这款1.5T发动机由长安福特汽车有限公司生产。我们此次拆解的这款发动机为拆解教学样机,部分零件与量产机型稍有差别。事不宜迟,下面我们就对这款发动机进行彻底拆解吧!


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    2014-9-27 19:00
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    [LV.1]初来乍到

     楼主| 发表于 2015-9-21 12:57 | 显示全部楼层

    ● 顶置直喷系统

      福特1.5T发动机采用了顶置缸内直喷系统,高压汽油喷嘴位于燃烧室顶部。与侧置喷嘴不同,顶置喷嘴不会把汽油喷射到气缸壁上,也就避免了“湿壁现象”的发生。湿壁现象会导致机油稀释、燃油经济性下降以及排放上升等问题。








    ● 涡轮增压系统

      福特1.5T发动机采用的涡轮增压器由博格华纳提供,最高转速可达15万rpm。该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、通用1.4T发动机一样,该发动机采用了能够提升发动机热效率的集成式排气歧管。




      相比涡轮增压系统,福特1.5T发动机的顶置直喷系统更具“含金量”。 活塞顶的几何造型、喷嘴喷出油束的角度、火花塞的位置、进排气流的组织以及后期对燃烧系统的验证都需要花费大量的时间,同时需要丰富的经验积累。


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    开心
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     楼主| 发表于 2015-9-21 12:57 | 显示全部楼层

    ● 进排可变气门正时系统

      进排气可变气门正时技术的优势是可以通过大角度的进排气门重叠角,利用新鲜空气把燃烧废气清除出气缸来提升燃烧效率和动力输出。在歧管喷射发动机上应用大角度进排气门重叠角,有可能会导致来自进气门的新鲜混合气由排气门白白流走从而造成燃油的浪费,增加了油耗。而缸内直喷发动机则无上述顾虑,可以控制喷油时机,在扫气过程中不喷油,使得用于扫气的气体为不含汽油的新鲜压缩空气,在清除燃烧废气的同时并不增加油耗。这也是现在主流直喷发动机节油高效的其中一个原因。



    ● 结构简单的气门驱动结构

      福特1.5T发动机并没有采用结构复杂但摩擦系数更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筒式驱动结构。但通过凸轮轴的优化设计,这套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。





      正时皮带的使用对于降低发动机噪音有一定的益处。该发动机采用了结构较为简单的顶筒式气门驱动结构,但在凸轮以及气门座圈上都采取了一些减摩以及提升耐久性的设计。进排气可变气门正时系统的采用使得该发动机能够灵活控制进排气门重叠角,让发动机在高负荷下排气更顺畅,同时也让从进气门进入的新鲜空气能够把气缸内的废气彻底“清除”,提升了发动机的效能。


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     楼主| 发表于 2015-9-21 12:58 | 显示全部楼层

    ● 缸体/气缸盖上加强结构

      福特1.5T发动机上采用了一些结构设计来加强缸体的强度。发动机整体强度的提升除了提升发动机的使用寿命外,对于发动机的NVH特性也有一定的益处。


    ● 独特的冷却液槽、缸筒网纹、机油喷嘴

      除了上述的缸体增强结构,福特1.5T发动机的缸体还有更多独特的设计,缸筒之间的浅槽就是其中之一。




    ● 集成式中冷器

       发动机运转的第一步就是从环境中吸入空气,而对于涡轮增压发动机而言,来自环境的空气首先会经过涡轮增压,提高气压后才会被送进气缸。涡轮压气机上的叶片对空气做功会使得空气温度升高。为进一步提升压缩空气的密度,增加进入气缸的氧气量,提升发动机输出功率,在涡轮增压发动机的进气系统中会有一个被称之为“中冷器”的装置,它的作用就是为增压空气降温。有数据表明,在相同的空燃比条件下,增压空气的温度每下降10摄氏度,发动机功率就能提高3%~5%。



      福特1.5T发动机的缸盖和缸体上都采用了大量的加强结构以增强发动机的整体强度。而缸筒之间的冷却液槽以及曲轴轴承盖支架这两项设计非常特别,在其他同级发动机上较为少见。


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     楼主| 发表于 2015-9-21 12:58 | 显示全部楼层

    ● 为启停系统服务的真空储压罐

      我们在福特1.5T发动机的进气歧管上方看到了如图所示的一个盒子。这个盒子其实是一个真空储压罐,它与真空泵相连,作用是存储刹车助力泵所需的负压。那为什么其他车型很少看到这个装置呢?



    ● 机械式变排量机油泵

      福特1.5T发动机采用的是机械式变排量机油泵,通过内部机械结构实现了两级排量可变。在低转速时,机油泵排量保持较低水平以减少功率损失;在中高转速时,机油泵排量达到最大,为发动机各摩擦副提供足够的润滑。



    ● 涨断连杆、铸造曲轴

      与我们拆解过的很多主流合资厂商的发动机一样,福特1.5T发动机采用了成本较高的涨断式连杆。而其曲轴则采用了铸造曲轴,而且为了实现轻量化,仅设计了四块平衡块。



    全文总结:


      这款由福特欧洲团队开发的1.5T发动机在中国投产前进行了各种台架实验以及数十万公里的装车路试,保证了该发动机在高温、高寒、高海拔等极端使用环境下的高稳定性以符合中国境内复杂的用车环境。与这款福特1.5T发动机匹配的是6挡自动变速箱,在换挡平顺性和耐用性上都有不错的表现,也迎合中国消费者对舒适性和产品耐用性方面的较高要求。


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