發(fā)動機技術巡禮 福特GTDi發(fā)動機詳解

● 廢氣渦輪增壓系統(tǒng)

　　這款發(fā)動機采用了與排氣歧管集成在一起的廢氣渦輪增壓系統(tǒng)，其具體結構如圖所示。

　　以下是廢氣渦輪增壓系統(tǒng)中幾個主要部件的功能說明及工作邏輯：

　　1）增壓壓力控制電磁閥

　　廢氣渦輪系統(tǒng)的增壓壓力受壓力控制電磁閥控制，最大增壓壓力為120kPa，發(fā)動機控制單元通過占空比信號調節(jié)增壓壓力。真空控制執(zhí)行器上的壓力取決于增壓壓力及電磁閥上通電電壓占空比。當占空比在80-90%，排氣旁通閥全開；當占空比在20時，排氣旁通閥全關。

　　2）回風閥

　　回風閥是一個機械裝置，通過壓力差控制，安裝在渦輪進氣側。打開時，增壓的空氣又會回流到渦輪的進氣側，從而使渦輪增壓器的轉速得到保持�；仫L閥的作用是在節(jié)氣門突然關閉的情況下，消除節(jié)氣門和渦輪增壓器之間的背壓。這種背壓會造成增壓壓力損失以及導致節(jié)氣門壽命降低。回風閥在增壓壓力和進氣歧管壓力差超過24kPa時打開。

　　3）空氣流量計（MAF）

　　空氣流量計用于測量發(fā)動機的進氣量，發(fā)動機管理系統(tǒng)采用這個信號計算噴油時間、燃油壓力、點火時刻、渦輪增壓壓力、發(fā)動機負荷以及換擋控制。如果空氣流量計失效，系統(tǒng)會采用進氣壓力傳感器（MAP）的信號作為替代信號計算進氣量�？諝饬髁坑嫷墓╇婋妷簽�12V，采用5V的信號邏輯電平。

　　發(fā)動機管理系統(tǒng)通過監(jiān)測空氣流量計的信號頻率來計算空氣流量，信號的頻率是隨著空氣流量的增加而提高的。如果此信號失效，發(fā)動機管理系統(tǒng)將利用25℃的固定值代替該信號。

　　4）進氣壓力及溫度傳感（MAPT）

　　MAPT位于中冷器出口處，發(fā)動機管理系統(tǒng)通過這個傳感器測量增壓后的空氣壓力和溫度。如果MAPT傳感器失效，發(fā)動機管理系統(tǒng)將排氣旁通閥完全開啟，限制渦輪增壓器的增壓壓力，發(fā)動機動力輸出被限制了。

　　5）進氣壓力傳感（MAP）

　　進氣壓力傳感器被安裝在進氣歧管上，該傳感器與MAFT（空氣流量和進氣溫度傳感）協同工作。它們提供的信號用于計算空氣流量。

關于渦輪增壓技術的詳細解析，可參看以下文章：

● 可變氣門正時技術

　　福特2.0L EcoBoost GTDi發(fā)動機除了使用上述先進的渦輪增壓與缸內直噴技術外，還采用了iVCT進排氣門可變正時技術。我們所熟知的可變氣門正時技術包括本田的VTEC（帶氣門揚程控制）、豐田D-VVT、寶馬VANOS等。由于通過渦輪增壓系統(tǒng)對發(fā)動機進氣量已能實現精確控制，因而該發(fā)動機只采用了氣門正時技術而沒有加入氣門揚程控制，簡化了機械結構。（在本文開頭的那個視頻中，進排氣側的正時機構都是有4個油腔的。而在真實的2.0L EcoBoost GTDi發(fā)動機中，排氣側油腔數只有3個而且每個油腔中都帶有1個回位彈簧。）

　　可變氣門正時系統(tǒng)中，正時齒輪所帶動的齒盤與凸輪軸之間有一定的自由量。通過油壓控制齒盤與凸輪軸之間的角度差，就能實現對氣門提前或延時關閉的效果，這樣發(fā)動機就能夠根據發(fā)動機負載，在各個轉速區(qū)域都有很好的進排氣效果，提升發(fā)動機效率。

　　福特2.0L EcoBoost GTDi發(fā)動機的iVCT氣門可變正時技術源自2.3L Duratec-HE發(fā)動機，并在此基礎上增加了排氣門可變正時機構。該發(fā)動機的進排氣門可變正時機構的最大可調角度為25度凸輪軸轉角（2.3L Duratec-HE發(fā)動機的進氣門最大可調角度為17.5度凸輪軸轉角）。為降低發(fā)動機的后期養(yǎng)護成本，2.0L EcoBoost GTDi發(fā)動機采用了終生免維護的正時鏈條設計。

● 位于發(fā)動機底部的平衡軸

　　四缸發(fā)動機的一個天生的缺陷就是平順性不好，因而在發(fā)動機內部都會設計有平衡軸用于抵消發(fā)動機內部振動。其原理是使用偏心軸旋轉產生與發(fā)動機振動相反的振動從而實現消振的效果。與大眾2.0TSI或者通用2.0T ECOTEC位于氣缸底部兩側的雙對旋平衡軸有所不同，福特2.0L EcoBoost GTDi發(fā)動機的平衡軸位于氣缸底部。從效果上說位于氣缸底部兩側的雙對旋平衡軸的消振效果更勝一籌，但由于采用了鏈條傳動，加大了發(fā)動機結構復雜性，使得發(fā)動機不太緊湊。

關于可變氣門正時技術的詳細解析，可參看以下文章：

　　總結：EcoBoost技術的實際意義在于通過小排量發(fā)動機成功實現媲美大排量發(fā)動機的高輸出功率及柴油發(fā)動機的高扭力特性，同時降低15%的二氧化碳排放和提升約20%的燃油經濟性表現。

　　通過渦輪增壓、缸內直噴以及可變氣門正時技術，2.0L EcoBoost GTDi發(fā)動機基本實現了上面提到的技術指標。

　　在短暫測試過福特蒙迪歐致勝EcoBoost 2.0L GTDi240以后，我們的感覺如下：

　　1.該車動力非常強勁，提速非�？�，換擋頓挫感很輕微（這是雙離合變速箱的功勞）。

　　2.在路況較好的城市道路駕駛，頂多只會用到半油門。如果激進一點使用全油門加速，你的車不到10秒就會超速100%（實測百公里加速時間為7.8s）。

　　3.油耗方面，我們粗略估計了一下該車的油耗，該車百公里油耗在7.8-8L左右。這樣的油耗表現對于一臺擁有240PS/340Nm的車子來說算是相當低了。

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