發(fā)動機技術巡禮(1) 福特GTDi發(fā)動機詳解

● 高壓共軌缸內(nèi)直噴系統(tǒng)

　　在過去的燃油噴射系統(tǒng)中，噴油嘴在進氣歧管中噴射汽油，汽油與空氣混合后再進入氣缸。這種傳統(tǒng)的汽油噴射方式使得汽油會接觸到進氣歧管表面形成汽油壁膜，造成壁膜損失，增加油耗。而缸內(nèi)直噴系統(tǒng)的噴嘴直接往氣缸內(nèi)噴射汽油，壁膜損失大大降低，從而提升燃油使用效率。

　　對于在進氣歧管噴射的增壓發(fā)動機，發(fā)動機爆震只有在加大噴油量，降低氣缸溫度后才可改善或消除，這導致了油耗的急劇升高。而使用缸內(nèi)直噴技術的發(fā)動機直接把汽油噴到汽缸里，汽油因為氣缸高溫而霧化更好，氣缸溫度因為汽油霧化而降低，這樣達到了一個雙贏的局面——既控制了爆震也降低了油耗。

　　上面提到了缸內(nèi)直噴技術的一些優(yōu)點，下面來說說2.0L EcoBoost GTDi發(fā)動機的一些技術特點。

　　EcoBoost GTDi發(fā)動機的燃油噴射系統(tǒng)采用的是無回油形式，系統(tǒng)由低壓燃油泵、高壓燃油泵、油壓傳感器、油管及噴油嘴組成。

　　1）低壓燃油系統(tǒng)：

　　在低壓油路系統(tǒng)的控制邏輯如圖所示。油泵控制模塊（FPDM）通過高頻信號驅(qū)動油泵，通過低壓燃油壓力傳感器實現(xiàn)閉環(huán)控制。油路中具有單向閥，當油壓達到125kPa時開啟。標準的低壓燃油壓力范圍為380kPa-620Kpa。發(fā)動機怠速時，油壓穩(wěn)定在320-340kPa。過壓保護閥在830-930kPa時打開，泄放閥用于除去油管中的燃油蒸汽。

　　2）高壓燃油系統(tǒng)：

　　高壓油泵為單缸泵，由排氣凸輪驅(qū)動，帶有進油計量閥，泵油油壓為15MPa。汽油在高壓油泵中形成高壓，經(jīng)高壓油管到達油軌，通過開啟噴油嘴使得汽油能噴射到汽缸中。

　　油泵的結(jié)構(gòu)如上圖所示。

　　發(fā)動機的噴油嘴是7孔噴油嘴，汽油霧化狀態(tài)和角度是可以調(diào)整的，汽油以一定精確的噴射角度噴射到燃燒室，因此噴油嘴上的噴孔采用了偏心的設置。精確的汽油噴射角度防止任何汽油在噴油器打開時霧化。

　　偏心設計的噴孔要求精確的噴油嘴校正。在安裝噴油嘴時，必須注意安裝位置。每個噴油嘴的塑料插銷必須插到油軌的狹縫中，固定夾必須安裝在正確的位置上。在每個噴油嘴和各自在油軌上的固定座上都有一個固定夾，這些固定夾用于固定噴油嘴，這就保證了噴油嘴和汽缸蓋上的燃燒室開口的精確配合。

　　3）工作模式

　　EcoBoost的缸內(nèi)直噴系統(tǒng)有兩種模式：1.均質(zhì)模式、2.催化器加熱模式。雖然是缸內(nèi)直噴，但EcoBoost沒有采用分層噴注模式。

　　當發(fā)動機在正常工作溫度時，混合氣按照均質(zhì)工作模式產(chǎn)生。在這個模式下，空燃比為理論空燃比14.7:1（即空氣與汽油的質(zhì)量比為14.7:1）。汽油噴射是在進氣行程，這樣有足夠的時間讓汽油與新鮮空氣混合。在均質(zhì)模式下，燃燒很大程度上相當于一個非直噴發(fā)動機的工作模式。

　　當發(fā)動機溫度較低時，催化器加熱工作模式可以用二次噴射為三元催化器提供快速的加熱。第一次噴射同均質(zhì)工作模式一樣從進氣行程開始，第二次發(fā)生在壓縮行程，當進氣門關閉后快速噴射，這樣就形成一個濃的油核圍繞在火花塞周圍。點火時刻被推遲，這樣盡可能多的燃燒余熱可以進入排氣管，從而到達三元催化器。

關于缸內(nèi)直噴技術的詳細解析，可參看以下文章：