發(fā)動機(jī)技術(shù)巡禮(1) 福特GTDi發(fā)動機(jī)詳解

● 廢氣渦輪增壓系統(tǒng)

　　這款發(fā)動機(jī)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(jié)構(gòu)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(jī)控制單元通過占空比信號調(diào)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(dāng)占空比在80-90%，排氣旁通閥全開；當(dāng)占空比在20時，排氣旁通閥全關(guān)。

　　2）回風(fēng)閥

　　回風(fēng)閥是一個機(jī)械裝置，通過壓力差控制，安裝在渦輪進(jìn)氣側(cè)。打開時，增壓的空氣又會回流到渦輪的進(jìn)氣側(cè)，從而使渦輪增壓器的轉(zhuǎn)速得到保持。回風(fēng)閥的作用是在節(jié)氣門突然關(guān)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(dǎo)致節(jié)氣門壽命降低。回風(fēng)閥在增壓壓力和進(jìn)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(jī)的進(jìn)氣量，發(fā)動機(jī)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(jī)負(fù)荷以及換擋控制。如果空氣流量計失效，系統(tǒng)會采用進(jìn)氣壓力傳感器（MAP）的信號作為替代信號計算進(jìn)氣量。空氣流量計的供電電壓為12V，采用5V的信號邏輯電平。

　　發(fā)動機(jī)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(jī)管理系統(tǒng)將利用25℃的固定值代替該信號。

　　4）進(jìn)氣壓力及溫度傳感（MAPT）

　　MAPT位于中冷器出口處，發(fā)動機(jī)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(jī)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(jī)動力輸出被限制了。

　　5）進(jìn)氣壓力傳感（MAP）

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

關(guān)于渦輪增壓技術(shù)的詳細(xì)解析，可參看以下文章：

● 可變氣門正時技術(shù)

　　福特2.0L EcoBoost GTDi發(fā)動機(jī)除了使用上述先進(jìn)的渦輪增壓與缸內(nèi)直噴技術(shù)外，還采用了iVCT進(jìn)排氣門可變正時技術(shù)。我們所熟知的可變氣門正時技術(shù)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(jī)進(jìn)氣量已能實現(xiàn)精確控制，因而該發(fā)動機(jī)只采用了氣門正時技術(shù)而沒有加入氣門揚程控制，簡化了機(jī)械結(jié)構(gòu)。（在本文開頭的那個視頻中，進(jìn)排氣側(cè)的正時機(jī)構(gòu)都是有4個油腔的。而在真實的2.0L EcoBoost GTDi發(fā)動機(jī)中，排氣側(cè)油腔數(shù)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(xiàn)對氣門提前或延時關(guān)閉的效果，這樣發(fā)動機(jī)就能夠根據(jù)發(fā)動機(jī)負(fù)載，在各個轉(zhuǎn)速區(qū)域都有很好的進(jìn)排氣效果，提升發(fā)動機(jī)效率。

　　福特2.0L EcoBoost GTDi發(fā)動機(jī)的iVCT氣門可變正時技術(shù)源自2.3L Duratec-HE發(fā)動機(jī)，并在此基礎(chǔ)上增加了排氣門可變正時機(jī)構(gòu)。該發(fā)動機(jī)的進(jìn)排氣門可變正時機(jī)構(gòu)的最大可調(diào)角度為25度凸輪軸轉(zhuǎn)角（2.3L Duratec-HE發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣門最大可調(diào)角度為17.5度凸輪軸轉(zhuǎn)角）。為降低發(fā)動機(jī)的后期養(yǎng)護(hù)成本，2.0L EcoBoost GTDi發(fā)動機(jī)采用了終生免維護(hù)的正時鏈條設(shè)計。

● 位于發(fā)動機(jī)底部的平衡軸

　　四缸發(fā)動機(jī)的一個天生的缺陷就是平順性不好，因而在發(fā)動機(jī)內(nèi)部都會設(shè)計有平衡軸用于抵消發(fā)動機(jī)內(nèi)部振動。其原理是使用偏心軸旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生與發(fā)動機(jī)振動相反的振動從而實現(xiàn)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(cè)的雙對旋平衡軸有所不同，福特2.0L EcoBoost GTDi發(fā)動機(jī)的平衡軸位于氣缸底部。從效果上說位于氣缸底部兩側(cè)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(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜性，使得發(fā)動機(jī)不太緊湊。

關(guān)于可變氣門正時技術(shù)的詳細(xì)解析，可參看以下文章：

　　總結(jié)：EcoBoost技術(shù)的實際意義在于通過小排量發(fā)動機(jī)成功實現(xiàn)媲美大排量發(fā)動機(jī)的高輸出功率及柴油發(fā)動機(jī)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(jīng)濟(jì)性表現(xiàn)。

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

　　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(qiáng)勁，提速非常快，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(jìn)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(xiàn)對于一臺擁有240PS/340Nm的車子來說算是相當(dāng)?shù)土恕?/strong>

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