【技术分析】拆解标致1.2THP/1.8THP涡轮增压直喷发动机

一、什么是涡轮增压直喷发动机

提到涡轮增压直喷发动机，就需要先将这一专有名词拆开，涡轮增压发动机和燃油直喷发动机。

1、涡轮增压发动机

涡轮增压发动机，顾名思义，在自然吸气式发动机的基础上加入了涡轮增压器以辅助发动机产生更强劲的动力。也许很多朋友或是更多女性朋友们并不了解发动机，我打一个医学上的比方（本人并非学医，所以对于医学层面表达的并不严谨，只是举一个通俗一点的例子，有不妥之处请见谅）。

发动机好比是人类的心脏，而涡轮增压器就好比是速效救心丸，正常情况下，身体的生理机能是由心脏的跳动所产生的压力让血液和养分通过血管的流动而来，而得了心律不齐等心脏病的病人往往常吃的一种药物是速效救心丸，这种药物起到的作用是扩张血管，在心脏正常跳动的节奏下，让更多的血液和氧气得到流通，从而获得更多的能量。

同样原理，涡轮增压器则是帮助发动机提高空气进气量，使得气缸内的燃烧更剧烈，活塞运动的能量就越大，发动机整体迸发的能量也就越多。

以上是涡轮增压发动机的基本原理，真正的涡轮增压直喷发动机不止以上这么简单，需要有多种设备加以支持，就如同人一样，除了心脏以外，还需要肺、肝脏、肾脏等器官的辅助才能获得更强的生命力。

2、燃油直喷发动机

传统发动机的燃油系统是通过进气道进行喷射的，通过气门的开启，燃油混合气进入燃烧室由火花塞点燃并释放能量。而燃油直喷系统则是直接将汽油喷入燃烧室，通过1.8THP发动机内搭载的7孔喷油嘴进行喷射，其ECU可精确控制喷油量，使之达到最佳工作状态。
 

燃油直喷系统的诞生，离不开传统进气道喷射系统所存在的弊端。

首先，后者无法精确控制混合气浓度。我们知道，纯空气或者纯汽油，都是不可燃烧的，能够在气缸内点燃的，是这两种物质的混合体。以质量为计算单位，14.7份的空气和1份的汽油，能够充分燃烧。

当空气大于18份或者小于9份时，则点不着，在这个范围内，混合气浓度大，发动机就有劲，其实当你踩下油门的时候，发动机电脑就是在配这个空气和油的比例。需要更省油，就要更多的空气，更少的油，但是到达临界点时，就点不着火了。

其次，是压缩极限问题。我们知道，汽油随着新鲜空气进入气缸，首先是经过活塞的压缩后才被火花塞点燃的。如果把10份的汽油和空气混合的气体压缩成1份，那么这台发动机的压缩比就为10。无论是理论还是实际都证明了，提高发动机的压缩比是提高做功效率的最好方法。

但问题是，随着压缩比的提高，气缸内的温度会过高，混合气不用火花塞点火就会自燃（柴油发动机就是这么来的）。如果活塞还没有运动到最高点的时候，就有一股强大的力量把活塞往反方向推，这也就形成了爆震。随之而来的还有一系列的排放问题。

本着以上两种问题，工程师来尝试稀薄燃烧和分层燃烧两种概念。

首先，稀薄燃烧就是利用气缸压力将大于18份的空气进行压缩，然后再由火花塞点燃，就达到了油少、做功还大的目的，实验结果是成功的。

而分层燃烧则是先点燃火花塞附近的高浓度的混合气，利用其燃爆的压力和高温点燃位于其他位置的低浓度的混合气，其作用也是用少量的油做最大的功。最后实验结果也是成功的。但两者必须要同时满足一个条件——就是采用缸内燃油直喷系统。

于是，这一系统诞生了。也就是说，缸内燃油直喷系统是为了实现这两种燃烧理念而被研发出来的，但是就目前的技术来说，无论是稀薄燃烧还是分层燃烧，都只能在低转速下进行，到了高转速，还是采取传统的尽量满足空气比油为14.7比1这一比例燃烧。

值得一提的是，标致的1.2THP发动机则利用三次喷油实现了类似于分层燃烧的效果。

二、标致1.8THP涡轮增压直喷发动机核心技术

从以上图标可以看出，标致1.8THP涡轮增压直喷发动机已经超越大众EA888系列发动机，并且与普通自然吸气式发动机相比，功率与扭矩已经达到2.5L级别以上发动机的账面数值。

1、发动机缸体内

（1）7孔喷油嘴

（2）活塞经过哪些优化？

活塞是发动机中最重要的工作部件，正是它不断地往复运动，带动曲轴，我们的汽车才能任意驰骋。所以它的工作强度、形状设计等就显得尤为重要。

（3）双顶置凸轮轴

2、涡轮增压器

标致1.8THP发动机的涡轮增压器的主体分为涡轮外壳、涡轮叶轮和压气机叶轮，辅助的系统有集成电控泄压阀，旁通阀总成、双冷却系统和中冷器总成组成。

其工作原理是发动机排出的废气通过双涡管排气道进入涡轮室推动涡轮叶轮的同时排出，涡轮叶轮带动对面的压气机叶轮旋转，最高可达220000rpm转速的压气机叶轮将外界空气通过空气滤清器和气道引入涡轮室，再由气道将吸入的空气带入中冷器（涡轮增压器与发动机之间的冷却系统），经过冷却的空气由进气歧管引入至气缸燃烧室内，更多的空气可以让发动机动力更为强劲，此项运动周而复始。

（1）集成式电控泄压阀的作用

在市区行车，走走停停在所难免，此时，驾驶员脚下断断续续的油门也使得发动机的进气道内的节气门开开合合，当节气门开启时，也就是油门踩下时，随着发动机转速升高，发动机排出的废气推动涡轮旋转，涡轮开始工作。

当松开油门时，节气门开度减少或关闭，发动机进气量减少恢复低转速。而涡轮增压器由于惯性作用依然在工作，依然会有源源不断的空气进入进气道，如果进气道中的气体不及时排走，会使得压力集聚升高，轻则加速不畅，重则节气门损坏或进气管爆裂。

这时候，就需要一个泄压装置来释放压缩的空气，这款发动机打在的电控泄压阀由ECU控制，由涡轮出口的压力传感器做出判断，精确控制泄压阀的开启或关闭。

（2）电控旁通阀的作用

旁通阀实际上就是一个排气泄压阀，主要目的是来控制涡轮的旋转速度。我们知道，涡轮的转速与发动机排出的废气量有关，越多则转速越快，当涡轮转速达到上限时，处于保护的目的，旁通阀就会开启，将多余的废气排向排气管内，减少涡轮的转速，保证涡轮增压器在一个稳定的工作范围内。

（3）双冷却系统

涡轮增压器的工作环境非常恶劣，饱受高温高压所困扰，为保证其能够正常工作，其可承受温度需要控制在一定范围，那么就需要冷却系统。为了标致1.8THP发动机的涡轮增压器具备更为稳定的工作特性，继而采用了双冷却系统，分别是涡轮机油冷却和涡轮电子水泵冷却。

（4）中冷器的作用

中冷器是涡轮增压器与发动机进气歧管中间的冷却系统，它只存在于涡轮增压发动机上。上文中讲到了涡轮增压器是依靠发动机排出的废气进行运转的，废气的温度非常高，通过涡轮增压器的传导及压缩，增压器排出的空气温度也会变得非常高。

如果直接输送进气歧管进入燃烧室的话，会导致发动机燃烧温度过高，造成发动机爆震等故障，那么就需要空气在进入进气歧管前先进行冷却，此时，中冷器就发挥了作用。

3、STT启/停系统

堵车是城市行车中常见的情况，此时发动机的运转不仅增加了油耗也对舒适性产生影响。1.8THP涡轮增压发动机搭载的STT启/停系统解决了这两方面问题。

当驾驶者踩下制动踏板或手动挡车型挡位挂入空挡后，车辆停止，发动机熄火。自动挡车型挡位挂入空挡后，可以松开制动踏板。当想要继续行驶时，挡位挂入D挡，松开制动踏板或踩下离合器，发动机瞬间启动。如遇走走停停的路况，驾驶者可以手动关闭此功能。

二、1.2THP涡轮增压直喷发动机

1.2THP涡轮增压直喷发动机的最大特点是采用三汽缸双顶置凸轮轴式设计，最大功率为100kW（136Ps）/5500rpm，最大扭矩为230Nm/1750rpm~3500rpm。

标致308搭载此款发动机曾在西班牙的Almeria赛车场创下一箱油（51.4L）行驶1810km，油耗为2.85L/100km。在综合工况下，手动挡车型为4.9L/100km，自动挡车型为5.2L/100km。动力性能和燃油经济性表现出色。

1、发动机缸体内

（1）直列3气缸式布局

（2）模块化铝全合金缸体
 

（3）连续可变进、排气气门正时

（4）活塞经过哪些优化？

活塞顶部如同1.8THP涡轮增压发动机一样，采用了低火力岸式设计，底部采用掏空式设计，并按照受力情况采用薄厚不一式设计，而为了适应顶部喷油系统结构，活塞受力面则稍显不同。同时，底部活塞销采用了DLC全浮式设计，极大限度减少摩擦。

（5）叶片式可变量电控机油泵

如此小巧的发动机，在油底壳依然搭载有可变量电控机油泵，与1.8THP发动机不同的是，这款发动机搭载的是更为节省空间的叶片式机油泵。

（6）平衡系统

3缸发动机受到先天性影响，震动一定回避4缸发动机大，不过通过平衡系统的找平，目前所研发出的3缸发动机的震动与4缸发动机基本无异。

2、涡轮增压器

由于1.2THP涡轮增压直喷发动机式3缸结构形式，所以没有采用双涡管式排气设计，但是缸盖与排气道是整体的，其余部件如同集成式电控泄压阀、电控旁通阀，双冷却系统等在结构上都与上文中介绍的1.8THP涡轮增压直喷发动机相同。

编辑点评：经过对标致1.8、1.2THP涡轮增压直喷发动机的拆解，我们了解到目前的涡轮增压发动机技术已经非常成熟，在动力性和燃油经济性表现非常突出。同时，在耐用性也早已不是涡轮增压发动机的问题。就拿STT启/停系统来说，它可以与发动机配合启动30万次，就算每天启动10次，也足以保证驾驶者10年的正常使用，同时，它所节省下来的油钱也绝对是可观的。