05.31 高效的“心臟”——福特嘉年華ST搭載混合噴射3缸機

【作者】Sam Petters

【翻譯】王少輝

作為匯聚福特領先發動機技術的產品，福特1.6 L EcoBoost發動機被認為很難再被效仿和突破。2018年，在即將推出新款嘉年華ST之際，福特聲明將搭載一臺全新的1.5T 3缸渦輪增壓發動機。也許很多人正在期待這款3缸機的性能是否能夠超越1.6 L EcoBoost發動機。

1 搭載嘉年華ST的3缸機

之前的第二代嘉年華ST其最大輸出功率達到132 kW， 0~100km/h的加速時間為6.9 s，這款提供高性能、高效的福特發動機結合其三門掀背的車身形式構成了高性能掀背車的關鍵要素。另外代號為Dragon的全新1.5 L EcoBoost發動機由福特性能車團隊（Ford Performance）歷經兩年半的時間開發完成，其開發目標是將性能和效率特性再提高一個級別。為了持續推進福特公司的發動機小型化發展趨勢，全新發動機排量由1.6 L降到了1.5 L，而全新一代的嘉年華Blue Oval的最新動力輸出功率達到147 kW，最高輸出扭矩達到290 N·m，0~100 km/h的加速時間預計能達到6.7 s。

福特性能車團隊將在歷史上第一次在高性能掀背車上搭載一臺3缸發動機。為了得到動力性能與燃油效率的最佳平衡，福特採用兩缸模式來應對CO2排放和燃油效率評判，採用3缸模式來滿足轟鳴聲控和扭矩需求。新一代嘉年華ST車型搭載新的1.5T 3缸發動機基於已在公司量產的1.5 L排量發動機的基礎缸體上進行開發，新的開發目標是將搭載在ST200車型的1.6 L4缸發動機打造為標杆發動機。雖然功率與上一代高性能掀背車不分伯仲，但燃油經濟性已經改善了大約10%。不僅如此，現在的發動機尺寸越來越小，所以可以有足夠的空間在發動機艙找到最佳佈置點。

2 全可變運行氣缸

之前首次被採用到1.0 L 福克斯發動機、福特第二代3缸EcoBoost的停缸技術也是這款3缸發動機的技術特點之一。在發動機的1個氣缸點火時，由於對燃油輸送和氣門運轉的自動控制，智能系統在不影響性能時，能夠產生更高的燃油效率。當運行到一個穩定階段後，發動機停止1個氣缸的工作，一旦需要動力時，又迴歸到3缸模式。通過僅使用2個氣缸就能達到運轉平衡。要實現在14 ms內停缸或重新啟用另一個氣缸的技術能力，其最大的難點在於工作過程的無縫連接。在原則和物理性質上，3缸機會產生不平衡慣量。目前，福特公司已經在小型發動機上成功解決了這個問題，不需要平衡軸，並通過採用雙質量飛輪來減弱少許的振動。

3 智能技術

具備氣缸停缸技術的同時，全鋁發動機的3缸結構在低轉速能夠爆發大扭矩，另外還採用了許多增強性能和效率的技術，如高壓燃油噴射技術和雙獨立可變凸輪正時系統。氣道燃油噴射和燃油缸內直接噴射的結合增強了動力輸出的響應性，同時CO2排放量達到114 g/km。這款1.5T 3缸發動機由位於英國埃塞克斯的福特Dunton技術中心進行開發，其採用了集成排氣歧管佈置，能夠促進動力總成快速達到最佳運轉溫度，通過縮短廢氣從缸蓋流到渦輪增壓器間的距離而快速輸出扭矩。使用全新設計的渦輪增壓器，能夠快速建立增壓壓力並縮短渦輪遲滯，並得到快速的響應體驗。雖然福特高性能團隊明顯覺得其試驗和測試過的1.6 L發動機急需更新技術，但下一代的嘉年華ST將繼續搭載同款6速變速器。

4 創建特性

在福特性能車團隊開發過程中，其關注的焦點是性能和燃油效率表現。隨著嚴格的排放法規推行，打造一款人人喜愛的車型很容易，但卻很難去賦予這款車一個定向特徵。福特公司的開發首先始於概念，然後在概念的基礎上進行汽車設計，並且跟進改善特徵，從而促進下一代車型比當前做得更好。

很多汽車製造商經常需在效率和發動機噪聲之間做一個艱難的平衡，但對於嘉年華Blue Oval來說，其噪聲質量是開發過程的重要部分。由於使用音響補償（ESE）技術和廢氣噪聲主動控制閥，全新一代的嘉年華ST產生的噪聲會被降低。

實際上這款3缸機也可被稱為半個6缸機，因為在駕駛嘉年華ST時，在某些工況點聽起來像搭載了一臺6缸發動機。對於奇數氣缸數的發動機，其噪聲聽起來不舒服，所以需要利用音響補償技術，根據點火順序完善發動機噪聲。駕駛員可以選擇3種駕駛模式：第一種為普通模式，利用發動機特性圖，牽引力控制系統，電子穩定控制（ESC），ESE，廢氣噪聲和電子助力轉向（EPAS）去傳遞節氣門的自然響應，噪聲感覺連貫持續；第二種為運動模式，根據發動機特性圖，節氣門踏板響應很劇烈，EPAS佈置調節區傳遞更大的反饋，對快速路駕駛進行更好地控制，廢氣噪聲主動控制閥打開，ESE調節運動加劇的排氣轟鳴聲和機艙內的發動機聲音；第三種模式為賽道駕駛模式，汽車的車輛動態特徵被調整到最佳的圈速時間。這意味著針對困難環形賽道駕駛，沒有牽引力控制系統，對所有的ESC干預設置到“wide-slip”模式。在嘉年華ST系列採用的首款開創性的1.5 L動力總成開始，福特公司的目標就是創造一款能夠真正高效匹配性能的汽車。從各項全新的改善方案和對發動機的操控技術可以看出福特公司在全新嘉年華ST的開發上絕對值得期待。