從此吃透3缸機！||本田1.0T發動機學習筆記-上

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總述

1.最新款的1.0T發動機是原來1.5L和1.8L自吸發動機的繼任者，它的BS比是73*78.7，是一款強調低扭的長衝程發動機。但因為渦輪的加入，它的扭矩特別高，而衝程不像1.5L地球夢那麼的誇張。不過從壓縮比來看，1.0T的壓縮比為10，這個還是很高的，對油品的要求特別高。

2.為什麼發動機要輕微的斜置？該發動機的尺寸還是很小的，是downsize的典範。這套發動機大部分的尺寸參數都是1.5L自吸發動機的衍化（目的是簡化研發生產，降低成本），兩者一脈相承。但依然有大約50%的零件，是重新開發的——這個是廢話，缸徑、衝程不一樣，的確會影響50%的零件的設計啊！

缸體部分

1.缸體主要是鋁合金鑄造，鑄鐵軸瓦。

2.這台1.0T發動機的水道一分為二，一部分是從缸體上到缸蓋，另一部分則是直接進入缸蓋。這樣做的好處是，可以通過優化缸床墊上流通孔的截面積，很容易實現缸頭中冷卻液流量和缸體中冷卻液流量的平衡。之所以要保持這種「平衡」，是為了使發動機整體處於比較理想的溫度。這對排放和經濟性有很大的影響，杜絕了頭冷腳熱（排放差）和頭熱腳冷（油耗高）

3.排氣歧管和缸蓋集成在一起，這樣做有兩個好處：減小暖機時間，改善排放和油耗；在高負荷工況下，降低排氣溫度，可以減小加濃，從而改善油耗表現。

4.三缸發動機最明顯的振動就是一階振動。減小一階振動的手段包括減小發動機中往複運動部件的質量，也包括精心調配往複運動部件和配重塊之間的質量比。

注意！三缸發動機曲軸上，中間缸是沒有配重塊的。另外，本田的這個圖畫的有問題吧？三個缸的曲軸角度怎麼回事0°-90°-180°？看了寶馬的三缸曲軸的圖片，是比較明顯的120°間隔。

5.本田羅列了2種不同的配重比：0%（無配重）和75%（配重占往複運動質量的75%）。數據表明，75%的方案更具競爭力。並且，本田將其和競品車輛進行了比較，試驗結果表明，在機腳位置的垂直振動上，本田1.0T發動機更具優勢。

本田1.0T發動機的曲軸振動相關的參數。3缸發動機對平衡的需求的確很大——需要慣量更大的曲軸皮帶盤。

6.從圖表上看，75%振動會導致更加劇烈的側向的振動，但在關鍵的垂直振動上優化了很多。因為發動機為橫置，所以在車輛上更多體現為前後晃，這對於懸掛和車身來說，實在是不值一提。

7.為了進一步減小摩擦，這台發動機使用了直徑更小的曲軸軸頸和連桿軸頸。但這無疑會加大軸頸出的載荷，所以本田將此處的剛才進行氮化，以加強強度。但我以為，這可能是個坑……我擔心這些小排量發動機在使用很長時間後，軸瓦的磨損會加重。

8.較小的軸頸直徑會增加旋轉時的振動，所以本田對曲軸皮帶盤的轉動慣量、發動機的固有頻率都做了優化。數據表明，工程師優化後的效果還是很明顯的。

9.在活塞上，本田設計了一根油道，用於降低活塞頂部的溫度。這對於降低燃燒室溫度，是個很有效的創新設計。一旦活塞頂部溫度降低，就可以採用更大的增壓壓力。相比於傳統的將機油噴射到活塞底部的方法，這種油道式冷卻可以降溫30℃以上。根據本田的數據，這個設計可以降低NEDC工況下，大約0.5%的油耗。

10.活塞底部有個油道的另一個好處是，活塞環溝槽的工藝可以節約一些：陽極氧化可以省掉。因為溫度降低之後，活塞環對活塞環槽的磨損就會降低。

11.上述的油道中的機油，並非是「流入」活塞之中，而是直接噴射進去的。所以，只能在變排量機油泵工作在「高壓狀態」下，才會有機油射入油道之中。

12.1.0T的發動機在進排氣側都使用了VVT（timing），而在進氣側使用了VTEC。

13.當進氣側凸輪軸處於小升程時（氣門打開幅度較小），發動機通過VVT實現了阿特金森循環——在進氣衝程中，早點關閉進氣門。其實阿特金森循環聽起來屌炸了，但實際上非常弱雞——進氣時，只吸入1.6L排量的混合氣；做功時，卻要做2.0L排量的功。這樣多幹活不給飯的「減肥」玩法，在降低油耗方面的確有奇效。不過缺點也很明顯，就是發動機是個「餓貨」，需要士力架。

14.士力架來了——不過有車廠認為，使用阿特金森循環的渦輪增壓發動機有非常厲害的前景。因為吸入了較少量的混合氣，所以它可以被壓縮的更劇烈一些，而不用擔心爆震。這就避免了渦輪增壓和阿特金森兩者的缺點。

15.而在高升程模式（此時發動機負荷也較高），這台1.0T發動機不使用阿特金森循環了。這樣的設計，能夠讓發動機在低負荷下有更好的燃效，而在高負荷下不會被阿特金森拖後腿，依然可以輸出較高的扭矩。

16.在示功圖中，低負荷工況下，為了實現阿特金森循環，進氣門選擇了【早開早關】的策略。此種策略下，發動機不僅吃得少，而且泵氣損失也變小了，所以油耗也就改善了。在低負荷工況下，最大可以實現5%的改善，而在NEDC工況下，也實現了2%的改善——了不得的提升啊！

17.本田1.0T發動機高低行程切換的策略圖，獻給有需要的人。

18.因為三缸發動機本身尺寸很小，所以並沒有太多的空間去安裝太多附件。所以這套雙VVT設備被精心安裝在凸輪軸軸線的位置上。很多止回閥、做動器、控制油路的電磁閥都安裝在執行器（鏈輪）里，而絕大多數其他型號發動機，這些東西都是安裝在發動機其他位置的。這樣，這台1.0T發動機有著非常緊湊的結構設計，油路也被設計的非常短，所以響應很迅速。

19.在普通發動機中，這剖面圖中的OCV、Solenoid、Check Valve都是掛在發動機其他地方的。不得不佩服本田工程師腦洞奇大、技藝高超。不過還是很擔心，如果這玩意兒掛了，維修便利性就會非常糟糕，維修成本也是毫無疑問地非常高。

20.本田這台1.0T發動機的正時系統和機油泵都是用皮帶傳動的。但有意思的是，這套皮帶系統工作在有油的環境中，還為此特調了橡膠配方，使之在機油環境中具有更長的壽命。

21.本田發現，因為取消了很多導向輪，發動機的摩擦阻力下降了1.8%，而NEDC工況下的油耗，因此下降了0.6%。正時系統的導向輪的威力那麼大啊！另外，本田工程師怎麼測算出來這些數據的？難道他們還做了一套帶導向輪的正時系統？？？

22.這台發動機使用了變排量機油泵，據稱可以節約能耗。但說實話，讓機油快速升溫才是更重要的屬性。在冷啟動時，較低速度的機油流速可以減小機油散熱器的散熱效果，從而快速提升機油溫度。機油溫度快速提升之後，就可以改善排放、減小燃油稀釋。

23.這台1.0T發動機使用單渦管渦輪。相比於其他本田的渦輪，這套渦輪系統的葉片更輕、更小。由於使用了電控的旁通閥，渦輪的響應速度、輸出扭矩和經濟性（渦輪的經濟性，是指驅動渦輪所需要的能量）都有所改善。

24.為了輸出更高的功率，這顆渦輪擁有更高的最大轉速（其最大轉速為285,000rpm，高於1.5T發動機的245,000rpm）。

25.渦輪殼體由耐高溫的不鏽鋼鑄鋼製造，最高可耐受950℃的高溫。也正因如此，發動機可以在高負荷高轉速工況下，依然能夠有效調節空燃比（是否稀燃），改善發動機的經濟性。

26.這台發動機渦輪由博格華納製造。

27.上圖是傳統的小排量渦輪增壓發動機的曲軸箱通風系統。本田工程師對它們進行了diss。

28.在小排量渦輪增壓發動機上，迷宮式油氣分離器現在是非常流行的。它的分離效果是很好的，但只有在較大的抽吸作用下，氣體才能通過迷宮。所以在低負荷工況下，更多的機油蒸汽是被憋在曲軸箱里，可能導致曲軸箱壓力過大，曲軸前油封滲漏、吹口哨。而且氣門室內會有嚴重的乳化現象，但是對車輛是沒有什麼傷害的。要想機油不乳化、曲軸箱壓力不變大，就需要加大抽吸力，也就是需要更大排量的發動機，或者更多的高負荷工況。

29.根據以往的研究，曲軸箱通風系統在高功率密度發動機中，必須格外重視。因為較多的機油蒸汽竄入燃燒室，會導致燃燒室內積碳增多，進而出現嚴重的LSPI（低速早燃）。機油蒸汽被關在曲軸箱里，也可以降低渦輪軸承焦化的問題（渦輪軸承泄漏機油，導致機油被燃燒，殘留很多灰燼在渦輪軸承處）。

30.本田使用了緊湊的「羊毛式油氣分離器」（Compact Fleece Impactor-type Oil Separator System——求更洋氣翻譯）！

31.這種分離器在一個較小的迷宮式分離器後面，裝了一個「羊毛式油氣分離器」——更加細小、多孔的迷宮式油氣分離器（梅花樁式~~~）。這個分離效果不會很差，但是對抽吸力的要求會降低。

32.值得注意的是，本田在這個油氣分離上，集成了一個反向的單向閥。能夠讓渦輪前的空氣反流入曲軸箱內（比如怠速時）。此時，可以減小曲軸箱和外界大氣的壓力差，還可以稀釋燃燒室竄氣，減小燃油稀釋的危害——看來本田對燃油稀釋很重視嘛~那1.5T還那麼多毛病，真是諷刺啊！

待續……

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