何以制霸全球？福特1.0T发动机拆解分析

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何以制霸全球？福特1.0T发动机拆解分析

福特蒙迪欧发动机型号，蒙迪欧发动机拆解

福克斯1.0t三缸发动机怎么样

拆翼虎发动机 翼虎EcoBoost245发动机技术浅析

一、何以制霸全球？福特1.0T发动机拆解分析

[汽车之家 技术] 作为曾经“无V8不欢”的美国品牌的代表，如今的福特却算得上是个减排急先锋：北美几乎人手一辆的F-150全尺寸皮卡的入门排量已经缩减到了2.7L；被誉为美国pony car精神代表的野马也引入了让人回想起40年前石油危机的2.3T发动机。不过，福特的欧洲分部在这方面做得更加彻底——一台1.0L EcoBoost三缸发动机已经成为了公升级发动机中的标杆。从过去几年中获得的无数奖项中不难看出，自诞生之日起，这家伙已经凭借着平顺性、动力变现以及燃油经济性在全球的各种评比中称霸许久。它是如何做到的？今天我们将其分解成了一个个零件，目的就是要找到这个问题的答案。

● 重点问题之一：平顺性

2013年，长安福特将1.0T发动机落地生产，并陆续搭载在国产翼搏、嘉年华以及最新改款的福克斯上，显然这台小发动机主要的服务对象是小型车、小型SUV和紧凑型车。实际驾驶过这些车型之后，我和我的同事们都认为这台发动机的实际表现配得上它获得的那些褒奖，特别是在备受关注的平顺性和动力输出方面比之前预想要好得多。所以我们今天并不会按照常规的拆解顺序进行，而是先解决这个你我都最为关注的问题：三缸机的平顺性如何解决？

『长安福特嘉年华怠速状态展示』

- 措施之一：曲轴

从上面的视频中可以看到，搭载在嘉年华上的1.0T发动机在怠速时的振动水平还是可以令人接受的。人们之所以对于三缸发动机的平顺性忧心忡忡，原因就在于三缸的先天结构造成了一阶往复惯性力矩不平衡，且其最大数值在发动机一缸活塞运动到上止点后的30°出现。工程师给出的推算过程我想大家都不会有太多的兴趣，所以还是把复杂的计算公式留给学霸们吧，相信福特的解决方案才是最值得关注的重点。

扩展知识：什么是发动机一阶振动？当活塞每上下运动一次，将使发动机产生一上一下两次振动，所以发动机的振动频率和发动机的转速有关。其中振动频率和发动机转速相同的叫一阶振动，频率是发动机转速2倍的叫二阶振动，依次类推，还存在三阶、四阶振动。但振动频率越高，振幅就越小，二阶以上可以忽略不计。其中，一阶振动占整个振动的70%以上，是振动的主要来源。

福特解决这个问题的秘诀之一就在曲轴上。这台1.0T发动机的曲轴采用铸造工艺制成，与常见的四缸发动机的平面式曲轴不同，三缸机采用了空间曲轴的形式，即曲柄之间的角度为120°。为了解决之前所说的不平衡问题，福特的设计师在曲轴平衡块上动起了脑筋。

当然，仅仅靠曲轴平衡块的特殊设计还不足以完全达到令人满意的NVH效果，接下来还需要什么措施呢？我猜很多人会想到平衡轴吧，这个答案没有错，但不全对。为什么呢？

- 措施之二：并非标配的平衡轴

似乎在人们的固有思维中，三缸机为了抑制振动搭配平衡轴是天经地义的，我也可以明确、负责任地告诉大家，我们拆解的这台来自于福克斯自动挡车型的1.0T发动机装备了一根平衡轴。平衡轴安装在发动机油底壳内，为了安装这根平衡轴，发动机的机油泵与机油挡板也和其它发动机并不相同。

福特的工程师表示，由于拥有了特殊的曲轴设计以及平衡轴结构，这台三缸发动机实际上相当于拥有了两根平衡轴，当然，其中一根是“隐形”的。然而之前我们曾提到过，为了达到良好的NVH效果，平衡轴并不是福特工程开发人员唯一的选择。为了证明这一观点，我们在生产线上找到了另一个版本的1.0T发动机。

看到这里不知道会不会有人担心采用DCT和MT变速箱的车型运行平顺度是否会打折扣，其实大可不必有这方面的顾虑。在我们在相关车型的评测中，对于发动机运转时的NVH水平都比较满意，上面的视频中就是采用了DCT发动机的嘉年华车型。此外，在世界上赢取多项发动机大奖的大多也都是搭载在嘉年华、翼搏车型上没有平衡轴的版本，因此对于这款三缸发动机而言，有没有平衡轴并不是一个问题。

● 重点问题之二：动力表现

除了对三缸发动机NVH的担心之外，1.0L的排量还容易让人们怀疑这台发动机的动力表现。确实，如果动力不能令人满意，即使发动机运转再平顺，也无法将驾驶变成一件有乐趣的事情。然而，排量已经低至“公升级”，这么小的“肺活量”如何才能产生大能量呢？

- 措施之一：涡轮增压

很显然，这是一款隶属于福特EcoBoost发动机家族的产品，因此涡轮增压器是标准配置。这台1.0L EcoBoost发动机的涡轮增压器采用了大陆集团的产品，涡轮的尺寸很小，有利于优化反应的灵敏度、降低迟滞感，最高转速可以达到248000rpm。由于是三缸发动机，因此没什么双涡管之类的结构（这有点像废话），不过采用了电控的压气机泄压阀，可以令压力控制更加精准。

扩展知识：为什么电控泄压阀可以提高加速响应？因为无论是手动挡车型还是自动挡车型，在换挡时都会有收油的动作（节气门关闭），收油时涡轮叶片依旧保持之前的转速，一旦节气门关闭，如果不对进气管路中的压力进行控制，管路内的压力就会骤升。这股压力会反作用于涡轮叶片使其转速大幅度降低，会影响升挡后的加速响应，严重时还有可能损坏节气门。由此看来，就需要装配一个动作迅速的泄压阀对这一工况下的进气压力进行控制，而电控泄压阀可以满足这个诉求。

- 措施之二：缸内直喷

应该说，涡轮增压器是这台发动机能够获得更强动力的主要原因，但除此之外，供油系统和配气机构在这里同样扮演了给力帮手的角色。这款1.0T发动机采用了顶置直喷布局，配合活塞顶部的凹槽可以产生工程师所需要的滚流。

应该说，不论是顶置直喷还是侧置直喷，都是不同厂家工程开发人员设计思路的体现，并不能粗暴地判定高下。不过，顶置直喷更加容易实现分层燃烧（想了解分层燃烧？请点击这里），但对于国内的车辆使用环境来说意义不大。此外，缸内直喷对于油耗的控制也同样有积极的帮助。

- 措施之二：双VVT

与缸内直喷系统类似，双VVT系统同样在动力输出和控制燃油消耗方面做出了自己的贡献。在配气系统方面，进/排气双VVT已经是如今的主流配置，对于小排量发动机来说，通过调节进排气门开合时机以获得在不同转速区间的最优化性能是十分必要的。

在人们固有的认知中，采用链条的正时系统好处诸多，其中最重要的一定就是免维护，但不可否认的是，尽管在技术上可以改善静音方面的性能，但毕竟是金属与金属之间的接触，噪声还是个问题，尤其是随着车辆行驶里程的增加，正时链条发出的噪音也可能变大。而橡胶材质的皮带在噪音控制环节就有本质的优势，如果能解决每6万公里至8万公里定期更换的问题，那么，这样的皮带显然更“高级”。

通过我们的实际测试和体验，不论在嘉年华还是福克斯车型上，这台1.0T发动机的动力表现都强于排量更大的自然吸气发动机，甚至能带给驾驶者些许的驾驶乐趣，这一点在嘉年华车型上体现得更为突出。平顺性不差、动力也不逊色，如果能有优秀的燃油经济性的话就更有说服力了。接下来我们就来看看福特在这方面做了哪些优化设计。

● 重点问题之三：经济性表现如何？

通过我们的实际测试，采用了DCT变速箱、1.0T发动机的2014款福特嘉年华的平均油耗为6.81L/100km，排在同级别（小型车）的第二十五位，这个成绩看起来并不算特别抢眼。不过，采用相同变速箱、1.5L自然吸气发动机的2013款嘉年华的实测油耗为7.87L/100km，排名第42。如果和自己对比的话，1.0T发动机动力表现令人印象深刻，但油耗更低，这是可以欣然接受的。

在谈到对动力输出的优化时，我们曾经提到双VVT系统和缸内直喷系统对于发动机的燃油经济性也有着很多积极的作用，因此在这里就不再重复解释了。除此之外，还有一些结构和设计对于能耗以及排放同样会有所帮助，这对于宣扬节能减排的小排量发动机十分重要。

- 优化之一：集成排气歧管

在近些年推出的新一代发动机中，集成式排气歧管已经成为了非常主流的结构设计。集成式排气歧管的热效率更高，可以令发动机凉车时的水温快速升高至最佳工作温度，这样会有三个好处：一、就车内驾乘人员而言，在冬天，水温的提升速度决定了暖风的供给速度；二、水温在一定程度上决定了润滑系统的保护效果（确切的说是机油温度，发动机工作产生的热量也会传至机油）；三、对尾气排放质量有积极作用。

- 优化之二：双节温器设计

双节温器设计也是现今比较先进的发动机冷却控制理念，两个节温器分别控制通往缸体和缸盖的两条循环水道，由于缸体和缸盖的温度特性不同，两个节温器的开启温度也不同。与集成式排气歧管的优势类似，双节温器/双水道设计可以令发动机更早进入工作温度，同时也可以更快提供车内暖风。

- 优化之三：变排量机油泵

之前我们在分析平衡轴时曾经提到过发动机的机油泵，并承诺将在后面细聊。现在就让我们看看这台1.0T发动机的机油泵吧。福特工程师为这台发动机选择了一款变排量机油泵。与传统的定排量机油泵相比，ECU可根据发动机工况调整油泵状态：在低转速时增大油压以满足润滑需要，而高转速时降低油压以减轻发动机的负载，从而提升燃油经济性。

由于有了缸内直喷、双VVT结构以及上面的这些细节上的优化，这台1.0T最终获得一个可以令人接受的油耗水平，特别是相对于它的动力表现来说，足够优秀了。解决了平顺性、动力和经济性三个问题，接下来我们再来看一看这台发动机还具有哪些特点。

● 它还有那些特点？

首先，从大的方面来说，这台发动机并没有采用全铝合金结构，它的缸体依旧是铸铁材质，这一点我想很多人应该早已发现了。此外，缸体采用了一体的龙门式结构而非分体式，虽然从理论上来说，龙门式的缸体会稍逊于分体式，不过对于铸铁缸体来说，强度倒不是一个需要过多考虑的问题。

虽然铸铁缸体在强度方面不需要担心，但散热问题却要比铝合金缸体严重得多，因此福特的工程师在缸体散热方面做了一些细节上的优化设计，以进一步提升缸体特别是缸筒部位的散热效果。

除了缸筒，缸筒内部运动的活塞同样需要冷却。在这方面，这台福特1.0T发动机采用了较为常见的机油喷射的方式，类似的方式我们在很多品牌的发动机上都可以看到。

总结：

尽管到现在为止我依然十分抗拒小排量涡轮增压发动机，但也不得不承认这台三缸机确实十分优秀。我们的确可以把它看作是被政策催生出来的产物，它的每一处设计似乎都是通过处心积虑计算出来以应对各种各样无聊且与人类享乐天性相背离的条条框框，然而从结果来看，它成功了。就像是在一个狭窄的空间里跳舞，没有碰壁，但它的舞姿却令人愉悦。当然，我们可能会抱怨，它的缸体只是个黝黑沉重的铁疙瘩，为什么不能做成更轻量化、散热效果更佳，同时也更漂亮的铝合金缸体呢？相信面对这个问题，英国福特的工程师也许会在计算器上按出一个数字，然后露出轻蔑的微笑吧。（文/图 汽车之家 张戈）

一、福特蒙迪欧发动机型号，蒙迪欧发动机拆解

2020款福特蒙迪欧发动机详解(1.5T)
型号：CAF479WQ4
参数：
最大功率134kW(6000rpm)，最大马力182Ps，最大扭矩243N_m(1700-4500rpm)
搭载年款： 2019、2020款
搭载车型：福特蒙迪欧、福特领界

优秀的动力表现：
通用旗下的这款1.5发动机Ecotec发动机在功率上能和很多1.6L排量的车型对抗。4500转时，能达到最大扭矩。为了避免低扭时扭矩不足，这款发动机在活塞行程的设计上采用了长行程的设计，这样做是为了能使发动机在低转速下获得更好的动力输出。近年来很多的小排量发动机都是用缸盖和排气歧管一体化设计，这款发动机同样也采用这样的结构。

高效的喷油系统：
在发动机内部，安装在燃烧室顶部中央的喷油嘴能起到更好的燃油雾化效果。配合拥有200MPA燃油压力的高压油泵，不仅能减少燃油的喷射量，还能进一步增强雾化效果。当然技术成熟的变排量机油泵也有用上，变排量机油泵可以有效减少机油的浪费同时能减少内部动力性的损耗。
隔音降噪上的努力：
用于冷却活塞的机油喷嘴不仅加强了性能表现和耐久性，同时在发动机启动时通过向缸壁和活塞销施加额外的机油油膜，减低了活塞运转所发出的噪声。
在正时皮带的设计中，这款发动机也有不少的创新。一般如果想发动机更安静，大多数的工程师都会使用正时皮带而不使用正时链条。这款发动机采取正时链条，但这台发动机应用了逆齿链结构的正时链条，通过双销相结合并形成凸出的齿牙，齿牙咬合在传动链轮上承载传动力，这样做能降低运转时的噪音。同时正时链条也增加了发动机的可靠性。

总结：这台小排量发动机在动力和静音性上是值得肯定的，成本更低廉的小排量发动机能有效降低车辆的售价。同时小排量发动机的使用平顺性问题在这款发动机上得到了有效解决。

2020款福特蒙迪欧发动机详解(2.0T)
型号：CAF488WQ6
参数：
最大功率134kW(6000rpm)，最大马力182Ps，最大扭矩354N_m(1850-4000rpm)
搭载年款： 2020、2019款
搭载车型：福特蒙迪欧、锐界、翼虎

燃油直喷系统的升级：
增强燃油喷射系统对汽油的雾化能力可以有效提升发动机效率，这代的燃油喷射压力能达到35MPA，比起上一代的20MPA强上不少。其次，全新的全可变排量机油泵、智能主动电控碳罐泵可根据发动机的实际情况改变喷油泵的功率，从而防止喷油泵的功率消耗。

温度控制系统更加智能：
在激烈驾驶时，发动机温度的变化会很大，使得发动机内部的热量分别不平均。为了解决这个问题LTG发动机使用了一套电子水泵与电控球阀模块组成的ATM主动热管理系统。通过发动机各部位的温度传感器，以精确控制冷却系统的工作强度。

这款2.0T发动机在国内已经经历了465万公里的苛刻测试，测试结果表明该款发动机拥有不错的可靠性。在动力和扭矩方面都达到了业界的一线水平，同时这款发动机在2013年获得沃德十佳发动机的称号。

二、福克斯1.0t三缸发动机怎么样

福克斯搭载的是1.0T三缸机虽然排量小，但是如果说只是日常驾驶绝对是够用的。起步阶段并没有出现担心的给油不动的情况，起步还是比较轻快。起步后的加速也是比较线性，虽然是涡轮增压发动机但是因为排量小，再加上8AT变速箱，所以开起来却更像是一个自吸车型。
对福克斯最满意的是年轻运动的外观。

三、拆翼虎发动机 翼虎EcoBoost245发动机技术浅析

谈起 福特 ，不得不提福特的当家动力技术EcoBoost发动机，这个福特的杀手锏一直在发动机领域拥有着举足轻重的地位， 路虎 和 沃尔沃 等部分车型都相继用过这款发动机，排量也是覆盖着各种级别的车型，从诞生至今，EcoBoost发动机一直屡获各项殊荣，更是沃德发十佳动机的常客（动力包括1.0T、1.5T、1.6T、2.0T、2.3T），到底这款发动机有多牛？

就在上个月，我们把福特 翼虎 （ 查成交价 | 车型详解 ）车体拆空了——15处硼钢结构的应用、高达1200MPa的屈服强度、合理的车身布局设计都让我们直观地感受到了福特车的安全。而卸下来的那台翼虎EcoBoost 245 发动机正是我们本次的“开刀”对象，今天我们就给大家拆开看一看。

其实福特在很早之前就开始研发涡轮增压发动机了，并且是第一批将涡轮增压技术结合到发动机上的车企。

之前我们聊过地球梦、创驰蓝天，可以说每个品牌都有自家发动机的核心技术，而 福特E coBoost的核心技术具体可以说三项：

1：优化不错，发动机高效率，提高20%的燃油经济性，并降低15%的二氧化碳排放；

2：低转速下具有强大扭矩输出，宽转速范围内响应优秀，大大提高了驾驶乐趣；

3：更强的动力、体积小、重量轻，同级美系车 理想 的油耗。

福特翼虎EcoBoost245动力系统厉害之处

不少开过翼虎的朋友都会问：“这真的是2.0T吗？！为什么可以这么快？！完全刷新了我对SUV的认知！”

其实在发动机上大量的运用铝合金材料不仅可以大幅减轻重量，而且发动机的运转噪音也会相应降低，外加热传导效率的提高能缩短冷启动热机时间。

1、涡轮增压器是发动机的大力丸

一款发动机想提高动力无外乎两种简单粗暴的方法：一部分是采用增加排量/缸数的方式或者加涡轮增压器。但在我国日益严苛的排放法规下，大排量已不被市场所推崇，更多的是采用小排量+增压方式，其中废气涡轮增压更受欢迎，其相比机械增压其效果更好，能耗消耗更小。

翼虎EcoBoost245 2.0T发动机的废气涡轮增压发动机的涡轮由博格华纳所提供。其最大增压压力为120kPa,发动机控制模块通过占空比信号调节增压压力。当占空比在80-90%，排气旁通阀全开；当占空比在20时，排气旁通阀全关。

值得注意的是，废气涡轮采用双涡轮管推动，可有效减少排气干涉，减低涡轮延迟。这一招足以提升发动机的低扭表现，让翼虎起步更加畅快。

2、缸内直喷是低油耗高性能的代表

缸内直喷对于大伙来说也不会陌生。一开始就被 大众 广泛推广。然而福特早在千禧年初把这种技术应用在高级车上。现在福特几乎全系车型都采用这种技术，不仅有利于提升动力性能，而且还能提升燃油经济性，可以说缸内直喷是低油耗高性能的代表者。

若是运用传统歧管喷射方式，微小的油粒会吸附在管道壁上，汽油与空气的混合气受进气气流和气门关闭影响较大，而缸内直喷是直接将燃油喷射在缸内，能够精确地控制燃油和喷射量和喷射时间，混合气不受进气气流和气门关闭影响。

缸内直喷技术通过喷油嘴直接往气缸内喷射汽油，极大的减少混合气在进气歧管的损失。新翼虎EcoBoost245缸内直喷使油气雾化更好，更加容易达到最佳的空燃比14.7：1，从而使发动机燃烧充分，达到最佳动力输出。

EcoBoost的缸内直喷系统有两种模式：1.均质模式、2.催化器加热模式。虽然是缸内直喷，但EcoBoost没有采用分层喷注模式。

当发动机在正常工作温度时，混合气按照均质工作模式产生。在这个模式下，空燃比为理论空燃比14.7:1（即空气与汽油的质量比为14.7:1）。汽油喷射是在进气行程，这样有足够的时间让汽油与新鲜空气混合。在均质模式下，燃烧很大程度上相当于一个非直喷发动机的工作模式。

当发动机温度较低时，催化器加热工作模式可以用二次喷射为三 元 催化器提供快速的加热。第一次喷射同均质工作模式一样从进气行程开始，第二次发生在压缩行程，当进气门关闭后快速喷射，这样就形成一个浓的油核围绕在火花塞周围。点火时刻被推迟，这样尽可能多的燃烧余热可以进入排气管，从而到达三元催化器。

3、 进排气可变气门正时技术

福特翼虎EcoBoost 245发动机不仅采用废气涡轮增压技术外和缸内直喷技术，而且还采用了进排气门可变正时技术。由于进气量已经由涡轮进行加倍增加，这样一来EcoBoost 245发动机上的进排气可变气门正时技术，更多偏向燃油经济性，提升充气效率从而达到最优的燃烧。

Ti-V CT 技术的主要作用有三个：1、提高发动机的稳定性。2、提升发动机的燃油效率。3、提升发动机的性能。

进气一侧有着4个油腔，而排气一侧只有3个油腔并每个油腔都带有回位弹簧。可变气门正时系统中，正时齿轮所带动的齿盘与凸轮轴之间有一定的自由量。通过油压控制齿盘与凸轮轴之间的角度差，就能实现对气门提前或延时关闭的效果，这样发动机就能够根据发动机负载，在各个转速区域都有很好的进排气效果，提升发动机效率。

@2019