为何说本田1.0T是国内市场最成功的三缸发动机?

2020-07-06 | 浏览:1420 | 评论:

全新的本田飞度即将在国内上市,不过本田这次没有冒险直接把国外飞度标配的1.0T三缸发动机作为新飞度的动力,而是选择继续保留原来备受好评的本田1.5L自吸发动机。

从目前国内用户对三缸机的接受程度来看,本田这次在新飞度上的选择无疑是相当稳妥的。

不过,在日系品牌中,本田是最早尝试推广涡轮增压直喷三缸发动机的企业。

目前本田在国内主推的1.0T三缸机 凭借本田强大的品牌力和凌派准确的车型定位,凌派似乎完全没有像通用和福特那样被三缸机战略拖累,销量持续保持在每月一万台以上,成为国内卖的最好的三缸车。

今天我们来一起看一看本田这台成功的1.0T三缸机实力究竟如何。

技术背景

本田的发动机在自然吸气时代曾经是神一般的存在,强劲而稳定,油耗很低,在国内甚至有本田“买发动机送车”的说法,可见本田在自然吸气发动机方面的造诣。

随着增压直喷技术的普及,其高性能低油耗的优势愈发明显,本田从2010年后也开始转向研究增压直喷汽油机,并且在2015年前后一口气推出了2.0T、1.5T和1.0T三款系列化的增压直喷汽油机。

本田的增压直喷汽油机继承了它在自然吸气时代久负盛名的VTEC技术,也就是可变气门升程技术,本田把它的涡轮增压直喷发动机称为VTEC TURBO系列,也就是VTEC增压发动机。

按照本田的产品规划,VTEC-TURBO系列增压直喷发动机系列将用来替代之前从1.5L到3.5L的VTEC自然吸气发动机系列,实现发动机的小型化。

当然,本田在混合动力上仍然保留了自然吸气发动机技术,而且考虑到国内的实际情况,1.0T三缸机也为全部替换原来备受好评的1.5L自然吸气四缸发动机。

本田1.0T三缸发动机技术方案

第一点,是它的技术来源。

本田1.0T三缸直喷增压发动机的基础结构还是来源于的本田倍受好评的1.5L自然吸气直喷发动机。

这一点从发动机的核心结构参数对比上可以看的比较清楚,两个发动机的缸径、气缸中心距、气门夹角都是下完全相同的,而且由于最新的1.5L自然吸气发动机也是直喷的,所以两者直喷喷油器的位置也是完全一致的。

当然,这台1.0T三缸发动机并不是简单的减少一个气缸,而是重新开发了几乎所有的系统,虽然和原来的1.5L四缸发动机渊源颇深,但从技术上看应该算是一台全新的发动机了。

第二点,是直喷喷油器和燃烧系统的设计。

1.0T的直喷喷油器采用6孔设计,流量分布采用中间四个孔大侧面两个孔小的设计,配合新设计的活塞顶部,从而减少喷射油束直接打在活塞和缸孔的湿壁效应,减少机油稀释,同时对颗粒物排放也有好处。

本田在1.5NA自吸发动机的结构基础上重新为1.0T设计了全新的气道,以适应增压发动机和阿特金森循环的需求。气道设计的主要目标是是提高滚流的强度,进一步提高燃烧速度,从而提高发动机热效率水平。

下图中显示了1.0T三缸发动机和1.5L自然吸气发动机在气道设计上的不同。

第三点,是VETC和阿特金森循环技术。

VETC是本田的看家技术,在自然吸气时代非常成功,成为本田发动机的一块金字招牌。

本田VTEC其实是转是一套两级进气可变升程系统,通过气门摇臂上的可变机构实现气门升程切换。

1.0T的VTEC系统是安装在进气侧,同时本田还为这台1.0T发动机配备了进排气双VVT,也就是可变气门正时系统,本田称之为VTC

VTECVTC的结合可以进一步优化高性能和低油耗对凸轮轴正时升程的不同要求。

本田在1.0T上利用这套气门升程和正时都可变的系统在低负荷通过低升程进气门早关方案实现了阿特金森循环,也就是实际膨胀比比压缩比大的情况,主要目标是降低油耗。

本田的测试结果显示1.0T上的VTEC技术可以降低整车循环油耗2%。

下图中可以看出本田1.0T相比于之前的1.8L自然吸气发动机在大幅度提升扭矩的同时,油耗率也有显著的降低,最高热效率达到了36.1%。而且低油耗区的分布更加宽广,对整车实际驾驶工况降低油耗是非常有帮助的。

第四点,是集成式排气管和单涡管增压器。

1.0T发动机采用了缸盖集成排气管的设计,这种设计有两个显著的优势:其一是可以利排气温度快速的加热发动机冷却水,起到快速暖机,降低油耗的排放的作用。

同时,在大负荷是集成排气管外部的水套可以利用缸盖的冷却水来降低排气的温度,保护增压器,避免不必要的排温保护加浓。

本田的1.0T发动机的缸盖和集成式排气管采用了比较先进的上下分层冷却的方式,这样可以让较冷的水先冷却缸盖水套的下半部分,给燃烧室提供足够的冷却能力,从而防止缸盖的热变形。

这台1.0T发动机采用了单涡管增压器。并使用了电控的旁通阀,可以改善涡轮的响应速度,改善发动机部分负荷的的油耗。

第五点,是连续可变机油泵。

本田1.0T采用了基于MAP控制的连续可变排量机油泵,这样可以根据发动机对润滑和机油压力的需求来经过调整机油泵的排量和输出压力,在低转速低负荷采用较低的机油压力达到减小摩擦降低油耗,在高负荷采用高的机油压力保证润滑需要。

本田的测试结果显示可变机油泵降低油耗的潜力NEDC循环在1%左右。

第六点,则是湿式浸油正式皮带。

本田1.0T相比1.5L四缸自然吸气发动机最大的一个改变就是把1.5L发动机的正时链条修改为湿式正式皮带。

和一般的干式正式皮带不同,这种湿式皮带是需要机油润滑的,这种正时皮带结合了传统的链传动系统和干式皮带两者的优点,噪音低,摩擦小,免维护。

理论上湿式皮带可以做到和发动机等寿命,同时由于其摩擦小,可以降低油耗,本田研究结果显示浸油正时皮带可以降低整车油耗0.6%。

这种湿式皮带最早是在福特的1.0T三缸发动机上使用的,后来,本田1.0T三缸和标致1.2T三缸也都采用了这种湿式正时皮带的设计。

关于湿式皮带最出名的就是标致1.2T的召回事件,标致1.2T之前曾经出现过正时皮带掉毛堵塞机油油路引起发动机故障的严重批量问题,并因此在2020年初发起了召回(见下图)。

不过同样使用该技术的福特1.0T和本田1.0T并没有发现此问题。

NVH噪声振动水平

本田并没有为1.0T三缸机设计平衡轴,因此在三缸机振动的抑制上并不理想。

本田在凌派车型上为1.0T三缸发动机标配了启停系统,怠速的时候发动机将停机,这样可以对三缸机最头疼的怠速振动问题进行一定程度的弥补。

另外,从噪声上看,本田1.0T的控制水平也并不出色,尤其在低速全负荷的噪声水平并不理想,在同类型的增压直喷发动机中也只是中等水平。和自家的1.8L自然吸气发动机来比噪声水平也存在一定程度的恶化(见下图)。

总结

本田的1.0T秉承了本田的一贯风格,性能出众,升功率几乎是业界最高的水平。

VTEC技术和阿特金森循环的加入使得这台1.0在效率和油耗上很有竞争力,最高热效率达到了36.1%,这对于一个1.0T小排量的发动机来说已经是非常好的水平了。

受制于成本,本田1.0T没有设计平衡轴,在NVH方面表现一般。

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