隨著環保政策的日益收緊以及油價的不斷上升，越來越多的車企開始推出小型化的三缸渦輪增壓發動機。而我們今天要介紹的就是來自福特的1.0t渦輪增壓三缸發動機。這款發動機曾經連續四年蟬聯國際年度發動機大獎。從資料上來看其動力已經超越了目前搭載在福特眾多車型身上1.6升自然吸氣發動機！而燃油經濟性卻又大幅優於1.6升自然吸氣發動！

這款福特的1.0t渦輪增壓三缸發動機擁有92千瓦的功率和170牛米的扭距，並且其最大扭距的輸出轉速從1500轉，一直可以持續到4500轉。這款採用缸內直噴技術的發動機，以福特FOCUS為例其百公里加速時間可以做到12秒以內，實際的加速時間也略好於1.6升自然吸氣發動機。而百公里油耗也在七升左右，要動力有動力要燃油經濟性有燃油經濟性，確實是一款非常不錯的小排量渦輪增壓發動機！

並且，雖然這是一款三缸發動機，但在震動和噪音的抑制方面也做的相當不錯！如果您不特意的去留意，你甚至很難發覺這是一臺三缸機。所以這款Ecoboost1.0t 3缸渦輪增壓發動機能夠獲得沃德十佳發動機的稱號並非浪得虛名。而以目前的發展趨勢來看，會有越來越多的車企推出三缸渦輪增壓發動機。雖然很多人會不喜歡三缸機器。但在環保政策和油價的不斷擠壓下，這是似乎一個不可逆轉的趨勢。

福特新款的1.0T三缸發動機總體還是不錯的，是福特EcoBoost系列發動機其中之一，這款發動機動力性要比1.6自吸好，油耗也比1.6自吸發動機低，還可以享受小排量的稅費政策。只是三缸發動機都有一個問題，就是再運轉過程中有抖動現象，這是所有三缸發動機的通病，除了這個以外這款發動機沒有什麼其他的問題。

福特的1.0T三缸機是全球第一個1.0T三缸增壓直噴發動機，福特用這個發動機開創了兩個新領域。

a.將直噴增壓發動機的排量下降到1.0L，之前直噴增壓發動機最小的排量是大眾的1.2T，而且是在1.4T基礎上縮缸開發來的。福特將直噴增壓小型化的概念做到了極致的1.0T，之前沒有公司嘗試這樣做。1.0T的概念後來被很多公司效仿，包括著名的大眾和本田。

b.三缸小排量直噴增壓發動機。3缸直噴增壓的概念是福特最先開發出來的，目前已經成為業界潮流。從1.0T到1.5T三缸機層出不窮。其最早的實踐者就是福特1.0T。可能這種三缸化的趨勢並不被很多人喜歡，但是不可否認三缸機是越來越多。

以上兩個概念超前時代至少3-5年，要知道福特1.0T在2012年已經開始了量產。

這個1.0t的開發背景我簡單說一下。福特1.0T是福特的歐洲研發中心開發的，福特在歐洲的總部在德國科隆，科隆的研發中心負責了1.0T發動機的前期概念開發工作，英國的技術中心負責量產開發。在概念開發階段福特選擇了位於德國亞琛Aachen的發動機開發公司FEV進行合作，完成了了發動機的整體架構方案，燃燒系統等關鍵開發任務，後期轉到英國技術中心進行了針對批次生產的開發和驗證。實際上這是一個以德華人為主，在歐洲開發出來的發動機。

福特1.0T發動機是基於其完整的ECoboost發動機系列規劃開發的，福特從2008年開始規劃了一系列增壓直噴發動機來替換其之前的動力總成，新的發動機系列命名為ECoboost，排量最初有3.5/2.0/1.6/1.0，後來又開發了1.5四缸，最新退出的1.5T三缸將替換原來的1.6T/1.5T四缸發動機。福特1.0T開發的目標是替換其原來1.6L以下的自然吸氣發動機。

下面分析一下福特1.0T的主要技術方案

1、燃燒系統

福特專門為1.0T開發了一箇中置噴油器的直噴系統，這個燃燒系統有兩個特點：

a.這個直噴系統中火花塞和噴油器是非對稱佈置在缸蓋燃燒室的中心的。也就是火花塞和噴油器的佈置連線是和曲軸平行的，而不是像其他大多數發動機設計的和曲軸垂直。下面有個圖可以看到這個設計。福特這個設計主要是為了在很緊湊的發動機佈置下提供足夠的氣門直徑和更好的燃燒室冷卻。

b.這個燃燒系統的氣道和噴油器設計重點考慮了混合的均勻度和穩定性，為未來的HCCI燃燒也做了設計預留。

2、鑄鐵缸體設計

聽到鑄鐵缸體設計大家往往覺得可能比較落後，可是對於福特1.0T來講是一種創新。福特在大一點發動機上是有非常豐富的鋁缸體的開發經驗的，但是對於1.0T，最終選擇了鐵缸體方案，福特主要考慮了一下幾點：

a.極其緊湊的設計，福特1.0T的缸徑是71.9mm，行程是82mm，行程缸徑比是1.14基本上接近了設計上限。也就是一個極限的短衝程長缸徑的發動機，這樣的設計可以帶來更好的熱效率和更好的低速效能。是現代增壓直噴小型化發動機效能追求的方向。另外一個好處是發動機長度可以很短，方便於整車佈置，尤其是給混合動力電機留出佈置空間，這是三缸機的重要價值所在。福特在此基礎上將缸心距設計為非常小的78mm，這樣缸體的總長只有286.2mm，大家對這個尺寸可能沒概念，福特演示過，這個缸體可以直接放在一張A4紙上，比A4紙還小！

可以算一下，缸心距78-缸徑71.9＝兩缸之間缸壁材料厚度6.1mm。這是非常小的尺寸，中間還要加1.2mm的冷卻通道，兩邊提供密封的寬度只有2.45mm。要想保證如此緊湊尺寸下可靠的強度和密封只能採用鐵缸體。

實際上，一般兩缸之間缸壁材料厚度大於7.5mm才能使用鋁缸體，小於這個值只能用鐵缸體。而鐵缸體，兩缸之間缸壁材料厚度最小可以做到5.5mm。

福特認為，極其緊湊的缸體設計抵消了很大部分鋁缸體在重量上的優勢。

b.鑄鐵缸體能夠承受福特特殊設計的快速暖機的分離式冷卻系統設計，這種設計在暖機過程中將排氣側水套單獨分離出來進行冷卻，其他缸體缸蓋內水是不流動的，這樣可以快速提高發動機的溫度，降低摩擦阻力和排放。但這種設計對缸體溫度變化下的抗變形能力提出了很高的要求，只有鑄鐵缸體能夠承受，鋁缸體無法實現。

3、缸蓋整合式排氣管

福特在一個1.0T發動機的開發上最早提出了了全部工作區域過量空氣係數為1的概念，這一概念後來被證明非常有前瞻性，歐6b法規中增加了RDE實際道路駕駛工況排放的要求，全部工作區域過量空氣係數＝1的概念可以很好的適應這一法規的要求，這是福特領先法規大約5年提出的概念，可以說是未卜先知。福特1.0T最終實現了絕大部分工作區域過量空氣係數＝1

整合式排氣管是滿足這一概念的主要技術手段。這種設計將排氣管整合在缸蓋上，利用缸蓋的冷卻水來降低排氣的溫度，這樣有兩個好處：a.排氣溫度能夠降低100℃以上。避免增壓器超溫引起的排溫保護加濃，更容易滿足歐6b中關於RDE實際道路駕駛工況排放的要求。

b.排氣能量被冷卻系統帶走，加快了發動機的暖機過程，有助於降低油耗和排放。福特1.0T之後這一概念被廣泛的應用到發動機的開發中。

4.缸蓋氣門驅動

福特選擇了機械挺柱直接驅動的氣門驅動裝置，看起來不如其他很多發動機選擇的液壓挺柱滾子搖臂的系統先進。福特主要考慮了兩個方面的因素：

a.機械式挺柱可靠性很好，由於不需要壓力油支援，對機油泵的要求很低，尤其是在使用可變機油泵情況下這種優勢使可變機油泵可以發揮其油壓經過控制的最大優勢。

b.機械挺柱成本低，這畢竟是一輛福特，成本是必須考慮的。

5、浸油正式皮帶和油泵驅動皮帶

福特1.0T開發了全球第一個浸油正時皮帶。一般我們看到的正時系統驅動有兩種，鏈條傳動和皮帶傳動，一般鏈條傳動是需要潤滑的，噪聲和摩擦阻力偏大，但是壽命長，可以做到和發動機同壽命。皮帶傳動一般是乾式的，摩擦和噪聲小，但是壽命短，一般不會超過10萬公里就要更換。浸油正時皮帶結合了兩者的優點，專門設計了特殊的需要機油潤滑的正時皮帶，這種皮帶的壽命比普通皮帶要大幅度增加。

1.0T的機油泵安裝在油底殼中，也是由一根浸油皮帶驅動，這個皮帶不需要漲緊器，福特認為可以做到和發動機同壽命，不用更換。

本田1.0T三缸發動機也借鑑了福特這一設計概念。

6、連續可變機油泵

福特1.0T採用了基於MAP控制的連續可變排量機油泵，這種設計這樣可以帶來兩個好處：

a.連續可變機油泵根據發動機對潤滑和機油壓力的需求來經過調整機油泵的排量和輸出壓力，達到減小摩擦降低油耗的目的。

b.活塞冷卻噴嘴設計了一個油壓控制閥開啟壓力2.5bar，只有在可變機油泵切換成高油壓狀態也就是大負荷的情況下才開啟，透過機油來冷卻，控制活塞的溫度，減小爆震的產生。同時，這樣可以在低負荷時透過控制可變機油泵降低機油壓力，關閉活塞冷卻噴嘴，這樣在暖機過程中可以儘快提高活塞溫度，有利於直噴噴油器噴射在活塞頂的燃油快速蒸發，降低排放同時減弱機油稀釋的可能。

7.曲軸系統和平衡軸設計

福特1.0T設計充分考慮了三缸機振動問題，從結果看目前福特1.0T仍然是振動控制最好的三缸機。一般情況下都認為1.0排放的發動機由於往復慣性力比較小，可以不用平衡軸，排量1.2以上的三缸機才需要考慮平衡軸。但是福特考慮的更充分，福特的工程師提出了兩個方案。

a.針對MT車型，由於曲軸後端有飛輪，這樣可以利用曲軸前端減震皮帶輪和後端的飛輪的質量偏心設計再加上雙質量飛輪的隔振來實現NVH指標。

b.針對AT車型，由於沒有飛輪只有撓性盤，無法使用上面的措施，因此需要增加平衡軸來保證NVH指標。平衡軸採用模組化設計，和機油泵整合在一起，安裝在油底殼中，使用機油泵的驅動皮帶來驅動。