福特在1.0L EcoBoost上測(cè)試停缸技術(shù)

日前，福特汽車公司宣布推出了其全新1.0升EcoBoost三缸發(fā)動(dòng)機(jī)。據(jù)了解該發(fā)動(dòng)機(jī)將搭載在福特蒙迪歐車型上，同時(shí)其還將配備發(fā)動(dòng)機(jī)停缸技術(shù)。如果說給福特蒙迪歐搭載1.0升三缸EcoBoost發(fā)動(dòng)機(jī)顯得有點(diǎn)不協(xié)調(diào)的話，那福特又準(zhǔn)備在其小型三缸發(fā)動(dòng)機(jī)上測(cè)試配備發(fā)動(dòng)機(jī)停缸技術(shù)這事兒你覺得又如何?

福特汽車正在和其歐洲合作伙伴一起在其小型乘用車點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)上測(cè)試發(fā)動(dòng)機(jī)停缸技術(shù)。在此之前，福特汽車公司的嘉年華車型和?？怂管囆途呀?jīng)配備了以上 1.0升發(fā)動(dòng)機(jī)，該發(fā)動(dòng)機(jī)排量只有1.0升，功率也只有92千瓦(約合69馬力)，該發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率甚至比很多摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)還要小，但是有消息稱該發(fā)動(dòng)機(jī)將被安裝在歐版蒙迪歐上。

如此小的一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)被安裝在一輛大型轎車上，當(dāng)三缸全部開始工作時(shí)該發(fā)動(dòng)機(jī)的表現(xiàn)又如何呢?日前，《汽車工程》雜志的編輯對(duì)搭載了該小型發(fā)動(dòng)機(jī)的蒙迪歐量產(chǎn)車型進(jìn)行了試駕，試駕結(jié)果打消了其對(duì)于這款小型發(fā)動(dòng)機(jī)是否能夠很好的驅(qū)動(dòng)1455公斤的大型轎車的疑慮。該車百公里加速時(shí)間可以達(dá)到12秒，其最高時(shí)速也可達(dá)200公里/小時(shí)。同時(shí)，該款蒙迪歐的百公里綜合油耗只有5.1升，每公里二氧化碳排放僅為119克。

無論是日常駕駛還是巡航過程中，以上測(cè)試的蒙迪歐在噪聲、振動(dòng)和平順性方面均表現(xiàn)地相當(dāng)優(yōu)異。巡航駕駛時(shí)，兩缸運(yùn)行就足以驅(qū)動(dòng)該款蒙迪歐車型，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛就像驅(qū)動(dòng)更小的嘉年華和?？怂管囆鸵粯虞p松。

兩種停缸技術(shù)

以上發(fā)動(dòng)機(jī)還配備有發(fā)動(dòng)機(jī)停缸技術(shù)，該發(fā)動(dòng)機(jī)配備的發(fā)動(dòng)機(jī)停缸技術(shù)包含有兩種，其中分別為單缸停止技術(shù)和循環(huán)式缸體停止技術(shù)，后者可以令該EcoBoost三缸發(fā)動(dòng)機(jī)用一半的缸體有效運(yùn)轉(zhuǎn)，對(duì)于停止的氣缸數(shù)量和順序的控制可以進(jìn)行自由分配。

日前，福特全球動(dòng)力總成研發(fā)工程總監(jiān)Schamel博士已經(jīng)完成了在量產(chǎn)的三缸發(fā)動(dòng)機(jī)上測(cè)試停缸技術(shù)的可行性研究。當(dāng)搭載在?？怂股系娜装l(fā)動(dòng)機(jī)單缸停止僅依靠2缸模式運(yùn)行的情況下，該發(fā)動(dòng)機(jī)燃油消耗可以降低4%-6%。福特汽車研發(fā)的擺式減震器和其他技術(shù)可以和停缸系統(tǒng)共同作用。Schamel博士在 2015年維也納汽車研討會(huì)上提交的技術(shù)論文表明，發(fā)動(dòng)機(jī)在低速停缸狀態(tài)下，動(dòng)力傳輸系統(tǒng)中減震器的加入可以進(jìn)一步增加車輛的續(xù)航里程。而與福特公共合作研究正是目前汽車行業(yè)內(nèi)的專家舍弗勒集團(tuán)。

除了擺式減震器之外，?？怂雇８紫到y(tǒng)還加入了舍弗勒集團(tuán)的雙質(zhì)量飛輪和可調(diào)節(jié)離合器片，以達(dá)到發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱之間隔震的作用。通過以上這樣的結(jié)構(gòu)才使得循環(huán)式缸體停止系統(tǒng)得到實(shí)現(xiàn)，在該模式下該發(fā)動(dòng)機(jī)可以僅利用一半的氣缸維持運(yùn)行。

與標(biāo)準(zhǔn)的量產(chǎn)版1.0升EcoBoost發(fā)動(dòng)機(jī)相比，以上加入了停缸系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品在噪聲、振動(dòng)和平順性方面并沒有使得性能下降，其測(cè)試結(jié)果達(dá)到了最初始的研發(fā)目標(biāo)。

研究團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)，與單缸停止技術(shù)相比，循環(huán)式缸體停止技術(shù)可以有效的避免在低負(fù)載情況下因節(jié)流引起的能量損耗，因此這樣也就可以得到更好的燃油經(jīng)濟(jì)性。盡管如此，該節(jié)能優(yōu)勢(shì)能否發(fā)揮效用也跟車輛本身以及車輛的使用情況是息息相關(guān)的。一輛小車在低負(fù)載的情況下其節(jié)能效果是最明顯的。相反，裝載有很多物品的大車的節(jié)能效果就收效甚微了。所以，搭載1.0升發(fā)動(dòng)機(jī)的嘉年華轎車，配置滾動(dòng)停缸系統(tǒng)的版本比配置單缸停止系統(tǒng)的版本可以額外降低1.2%的燃油消耗。在與全球輕型車測(cè)試中的對(duì)比表現(xiàn)之后，以上蒙迪歐車型在實(shí)際的駕駛過程中可以從循環(huán)式停缸技術(shù)中獲得的節(jié)能效果是非常微不足道的。

提高噪聲、振動(dòng)和平順性性能

降低燃油消耗是發(fā)動(dòng)機(jī)停缸技術(shù)最主要的優(yōu)勢(shì)，然而配備發(fā)動(dòng)機(jī)停缸技術(shù)可能會(huì)對(duì)于車輛的噪聲、振動(dòng)和平順性性能產(chǎn)生一定的負(fù)面影響。

Schamel博士解釋道，一方面車輛的噪聲、振動(dòng)和平順性要求會(huì)限制發(fā)動(dòng)機(jī)低速狀態(tài)下的最大扭矩，而另一方面，考慮到人類對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)低頻運(yùn)行的感知，噪聲、振動(dòng)和平順性的目標(biāo)就是盡量的減小由于停缸而產(chǎn)生的發(fā)動(dòng)機(jī)抖動(dòng)。

而通過優(yōu)化動(dòng)力總成和引入新的技術(shù)，車輛的噪聲、振動(dòng)和平順性在高扭矩和低速狀態(tài)下也能夠得到很好的保證。

福特試驗(yàn)表明，通過使用帶可調(diào)節(jié)離合片的雙質(zhì)量飛輪離合器以及擺式減震器，可以中彌補(bǔ)發(fā)動(dòng)機(jī)順序啟動(dòng)帶來的負(fù)面效應(yīng)。

以上發(fā)動(dòng)機(jī)配備的雙質(zhì)量飛輪和離合器系統(tǒng)可以在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到1500轉(zhuǎn)時(shí)將車輛檔位推送至2檔，而轉(zhuǎn)速超過2000轉(zhuǎn)之后就可以推送至6檔。該車輛配備的吸振系統(tǒng)可以在雙質(zhì)量飛輪的機(jī)械設(shè)計(jì)極限內(nèi)有效介入工作使得車輛在低速滿負(fù)載情況下達(dá)到非常完美的噪聲、振動(dòng)和平順性性能，通過該系統(tǒng)的應(yīng)用可以使得車輛的燃油經(jīng)濟(jì)性提高大約1%。而通過循環(huán)式發(fā)動(dòng)機(jī)停缸技術(shù)的應(yīng)用還可以使得車輛的燃油經(jīng)濟(jì)性繼續(xù)提高0.5%。

在總結(jié)了以上發(fā)動(dòng)機(jī)單缸停止技術(shù)和循環(huán)式缸體停止技術(shù)的利弊之后，Schamel博士和其同事表示：“以上發(fā)動(dòng)機(jī)最初制定的強(qiáng)制性目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)并未帶來車輛在噪聲、振動(dòng)和平順性性能方面的降低。為了得到更好的車輛燃油經(jīng)濟(jì)性并且綜合考慮技術(shù)的復(fù)雜程度、控制難度以及成本效益，該發(fā)動(dòng)機(jī)的單缸停止技術(shù)更加具有應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。”

福特汽車公司表示以上發(fā)動(dòng)機(jī)的單缸停止技術(shù)與循環(huán)式缸體停止技術(shù)相比，前者的總共能效益與成本之比要高于后者。通過以上測(cè)試，研究人員表示：“即便是對(duì)于一臺(tái)排量非常小的發(fā)動(dòng)機(jī)而言，為其配備發(fā)動(dòng)機(jī)停缸技術(shù)仍然會(huì)在車輛實(shí)際駕駛中帶來一定的燃油經(jīng)濟(jì)效益。”