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何以制霸全球?福特1.0T发动机拆解分析

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  [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。

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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?

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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。

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  扩展知识:什么是发动机一阶振动?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频率相同的叫一阶振动,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。

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  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。

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  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?

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