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自2015年以来，本田已成功将一系列带VTEC的涡轮增压、缸内直喷汽油机（1.0T、1.5T、2.0T）推向市场，其中排量最小的1.0T三缸增压发动机于2017年推出，目前主要国内车型主要匹配在思域与凌派两款轿车产品上。 作为地球梦科技（earth dream）系列产品，本田1.0L三缸发动机应用涡轮增压和缸内直喷技术，大大提高了燃油经济性和驾驶性能，最大扭矩可媲美1.8L自然吸气发动机。相比1.8L发动机，主要采用小排量、涡轮增压、缸内直喷、快速燃烧、进排气双可变正时系统（D-VCT）、进气侧可变升程技术（VTEC）、阿特金森循环、变排量机油泵以及低摩擦等先进技术，使匹配整车在NEDC工况下相对1.8L自然吸气发动机燃油经济性提高26%。 发动机结构与性能参数 本田1.0L三缸发动机将逐步替代1.5L-1.8L自然吸气发动机。本田1.0T发动机与1.5L自然吸气发动机属于共平台产品，其发动机本体关键参数如缸径、缸心距等均与1.5L自然吸气发动机保持一致，以提高制造效率和零部件的通用性。1.0T与1.5L、1.8L发动机关键参数对比如下： 本田1.0T发动机采用铝合金缸体，高压压铸成型。缸体内冷却水套采用两路设计，一路冷却液先进入缸体水套再进入缸盖，另一路冷却液则直接进入缸盖。采用两路冷却设计，可以使每个气缸能够被均匀的冷却，并且进入气缸盖的冷却液由顶部向底部流动，使排气口冷却效果更好。两条冷却水路通过气缸盖垫圈的通孔部分进行调节，使缸体和缸盖之间的流量平衡，从而达到最佳的冷却效果。 缸盖集成式排气歧管 和本田系列VTEC涡轮增压发动机一样，1.0T三缸发动机缸盖采用集成式的排气歧管设计，这样可以让发动机在冷启动时快速暖机，减少燃料消耗，使催化器讯速进入最佳工作温度，降低污染物排放。并且在满负荷工况下能够通过缸盖内环绕在排气歧管周围的水套快速降低排气温度，避免气缸内爆燃现象的产生，还能降低涡轮增压器的热负担，使增压器可以使用标准级的耐热材料。另外采用较短的气道设计对涡轮迟滞现象也有一定的削减作用。 快速燃烧技术 与之前发布的1.5L和2L四缸VTEC涡轮增压发动机一样，本田1.0T三缸发动机同样采用快速燃烧技术。该发动机的开发面临的挑战之一是实现高性能和低排放，并采用侧置式缸内喷油器。 在气门角度，火花塞角度和喷射器位置方面，燃烧室配置来自现有的自然吸气式发动机。然而，为了实现快速燃烧，进气口和活塞顶部的形状重新设计以实现高滚流比，并且减小进气门直径以避免燃料附着。缸内流动模拟结果下图所示，1.0T发动机比1.5L发动机滚流比明显增强。 在压缩冲程期间保持发动机的滚流，并且最终在上上止点之前转换成更高的湍流动能，这有助于燃烧室内火焰的快速传播，从而实现快速燃烧。燃烧延迟特性如下图所示。 曲柄连杆机构设计 三缸发动机的曲柄连杆设计直接关系到整机的NVH性能，尤其是对一阶振动的优化，这对于三缸机或者整车来说是至关重要的。然而为了避免增加摩擦和增加整机质量，本田采用balancer-less设计方案。但为应对振动，本田通过配重配置优化曲轴往复质量平衡比，以减小发动机安装点处的垂直振动，因为这对于车体振动的贡献大于水平振动。在开发该发动机时比较了不同的平衡比，并且最终选择了具有较低垂直振动的75％的往复质量的平衡比。 此外，通过采用新材料，可以使主轴颈和曲柄销轴颈都采用极小直径，从而来减少发动机的旋转摩擦。但直径的减小会使扭转振动增加，并因此导致发动机的噪音和振动的恶化。为了解决这个问题，本田优化了曲轴减振器环惯性质量和固有频率。 此外，活塞有一个冷却油道，通过喷油冷却将活塞顶部温度降低30 K以上。这有助于改善爆震性能并且能够实现更高的压缩比，从而在NEDC模式下提高0.5％的燃料效率。另外，该活塞顶部温度降低有助于减少活塞环槽的磨损，因此即使在这样的高功率密度发动机中也不需要像阳极氧化那样的表面处理。活塞冷却喷嘴配有内置止回阀，只有在可变排量油泵切换到高压模式时才能运行; 它由电磁阀根据发动机工况进行电子控制。 VTC与VTEC技术 下图中显示了气门机构配置以及发动机图谱不同区域的气门升程曲线。气门机构采用进气和排气VTC和进气VTEC，系统根据发动机负荷和发动机转速等运行条件执行最佳VTC和VTEC控制。可以在低升程模式和高升程模式之间切换气门升程和正时。在低升程模式中，控制气门升程和正时以实现阿特金森循环，并且当需要高输出时摇臂被切换到高升程模式。因此，1.0T发动机可以在低负荷条件下可以改善燃料经济性，同时在高负荷条件下仍然提供高扭矩。通过VTC和VTEC技术的运用，使车辆在NEDC模式下燃油经济性提高了2％。 由于三缸机总长度较短，尤其是在安装涡轮增压器后，布局空间更为有限，因此需要有效的VTC系统布局。本田1.0T发动机采用的VTC结构，是将VTC控制电磁阀和油控阀布置在凸轮轴的轴线上。这简化了油路，内置止回阀更有助于提供VTC系统的高响应性。 正时皮带传动系统 本田1.0T发动机使用封闭式皮带驱动凸轮轴和油泵，封闭式正时皮带由于位于正时面罩盖缸体内部，和润滑油接触，因此运行时的噪音和摩擦损失都大大的减少。因此，与传统正时链条相比，在NEDC模式中，燃料消耗得到0.6%的改善。另外，正时皮带由于采用具有耐油材料，可靠性不用担心。 可变排量油泵 可变排量油泵用于减少发动机摩擦和热损失。下图为油泵的剖视图，该油泵位于发动机内下部，并且由曲轴通过皮带驱动。通过外调节环的摆动改变其与转子的偏心距，进而改变叶片泵的排量。电控电磁阀用于根据发动机负荷和速度在两个水平之间切换油压，通过施加到腔室1和腔室2的油压控制该偏心率。另外，采用先导阀将油压调节到目标值，这有助于防止在低油温的预热条件和低压模式下油压过度升高。 因为必须通过活塞冷却喷嘴降低活塞的温度，或者在高负荷或高发动机转速下降低连杆轴承的温度，因此当发动机工作条件超过某一阈值时，油压切换到高压模式。与没有油压控制的传统油泵相比，在NEDC模式的早期阶段，变排量油泵的燃油效率优势主要是减少摩擦，而后半部分则主要是减少热损失。通过减少活塞冷却喷嘴的摩擦和热量损失，在NEDC模式下，应用可变排量机油泵的燃油经济性提高了1％。 冷却系统 电子节温器用于通过减少摩擦来改善燃料经济性并确保发动机的热平衡。位于发动机出口处的电子节温器蜡阀门开启温度设定为103℃，比传统机械式节温器高20℃。发动机在低负荷运转期间，冷却液和油也可以保持在高温下，导致机械摩擦减小。蜡元件中的活塞包含陶瓷加热器，因此节温器可以通过加热器加热在比为蜡元件设定的温度更低的温度下打开。 在应用电子节温器时，可以观察到发动机摩擦根据冷却液温度和油温的增加而明显下降。由于发动机摩擦减小，NEDC模式下的燃油消耗降低了0.6％。在高负荷发动机运行期间，加热器运行，使冷却液保持在较低温度。此外，电子节温器的快速响应，还可以防止突然加速引起的瞬态负载增加情况下过热。
输出性能和燃油消耗率 本田1.0T发动机最大输出功率为95 kW，与1.5 l NA发动机相当，在2250rpm时，最大扭矩200 Nm高于1.8 l NA发动机，在城市驾驶中的具有出色的起步加速性能。由于以上所有技术的应用，1.0T发动机可以实现231g / kWh的最低燃油消耗率。 您的点赞留言，是我们的最大动力！ |
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