福特EcoBoost GTDi发动机技术解析

2011-04-06 18:57:54来源: 互联网

  自从大众首先在国内引进小排量涡轮增压直喷发动机(TSI)以后,这种新型的发动机技术就引起了人们的关注,如今福特也引进了自己的涡轮增压直喷引擎—EcoBoost GTDi,致胜的2.0T发动机具有那些先进技术呢?下面我们就以图文并茂的形式来了解下这款发动机

  如果您对大众TSI发动机技术有所了解的话一定知道,TSI就是大众涡轮增压直喷技术的代称而不是指某一款发动机。EcoBoost GTDi与大众TSI有些相似,它是福特在传统汽油发动机的基础上融合了涡轮增压+缸内直喷+进排气可变正时三种发动机技术的代称。其优点显而易见:有效提升20%燃油经济性的同时降低二氧化碳排放15%;宽泛的扭矩高原;发动机体积更小、质量更轻。

EcoBoost GTDi燃油高压直喷技术:

  在了解燃油直喷技术之前,这里需要先给各位普及一个内燃机技术知识,大家知道内燃机主要分汽油发动机和柴油发动机两种,由于汽油和柴油的不同特性,汽油机往往采用点燃方式,柴油机则采用压燃方式。传统的汽油发动机是将燃油喷入进气歧管混合后进入汽缸,由火花塞点火燃烧;而柴油机则是讲燃油直接喷入汽缸(即燃油直喷技术)与空气进行混合然后压缩使其自燃。有一个不争的事实是汽油机的这种点燃方式的燃油效率不如柴油机的压燃效率高。当然由于汽油的物理特性汽油机要实现压燃的可能性很小,但可以肯定的是汽油机技术越接近柴油机技术其燃油效率也将越高。

  众所周知,汽油发动机实现高燃油效率的最佳空燃比(即空气和汽油的比例)为 14.7:1。 如上图是传统电喷发动机喷油嘴工作位置图,大家可以看到,喷油嘴是将油喷到进气歧管里面,混合气在进气歧管里面形成。虽然ECU通过控制喷油嘴的喷油脉宽可以实现一定的精确供油,但由于在歧管内形成混合气,容易受到气门开闭以及近期气流的影响,很难达到理想中的14.7:1的空燃比。另外由于混合气在缸外形成,所以混合气进入燃烧室只能通过气门的开闭来控制,这种被动控制的方式不能完全适应发动机不同工况的需求。使得汽油机的经济性与动力性大打折扣。

  如上图是直喷发动机喷油嘴的位置示意图,很明显,由于采用了缸内直喷技术,混合气形成的区域就在燃烧室内。通过高压喷嘴直接将燃油喷在气缸里面,利用活塞顶部那如同月球表面的形状的设计,使混合气能在燃烧室内不由自主的产生一种奔放的涡流,从而得到充分的混合,这意味着燃烧就会更加充分,能量转换效率更高。

  传统的混合气体靠的是负压让混合气进入气缸喷油嘴压力就不需要多大了。但是直喷就必须有高压喷油嘴在把汽油雾化之后然后大力的喷进去,所以就必须要有足够的高压了。EcoBoost GTDi直喷发动机核心技术之一就是高压燃油缸内直喷系统,它能以高达200巴的压力将精确定量的少量燃油喷入每个汽缸内——油滴的大小一般小于0.02毫米,相当于人类头发丝直径的1/5。

EcoBoost的涡轮增压技术

  涡轮增压系统是利用排气推动推动涡轮叶片的高速旋转,从而带动进气口附近的进气叶片转动(空气压缩机),这样就能对进气进行加压,来提高进气的压力,增加进气密度以达到增加进气量的目的。但是由于要推动涡轮叶片的转速是相当高的,大概有10万转/分钟,想要推动涡轮叶片以这么高的速度转动是需要一定排气能量的,这也就是发动机调校中所说的涡轮介入转速。因此,在发动机转速较低的时候,涡轮增压器是无法工作的,因为此时发动机产生的排气能量不足以推动排气涡轮(常规涡轮增压发动机需要2000转以后才能启动涡轮增压器)。这也就产生了涡轮迟滞现象。

  福特EcoBoost技术在于这套涡轮增压里面内置了一个小型低惯量转子,该转子能以每分钟超过200,000转的速度高速运转。这使得涡轮叶片更容易被废气驱动,确保了发动机在每分钟1,500 转或更低转速时获得最大扭矩发动机的峰值扭矩的提前实现使得涡轮迟滞被控制在最低限度。

EcoBoost GTDi的双可变正时气门技术

  可变气门正时技术,是国内目前最为普通发动机节油技术。EcoBoost GTDi发动机正时采用了进、排气都可控的可变正时技术。例如2.0L EcoBoost GTDi发动机的进、排气凸轮轴都配备了独立的可变气门正时系统,它能在不同转速下优化缸内气流,特别可在部分负荷下改善发动机效率和性能。

关键字:福特  EcoBoost  GTDi  发动机技术

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/qcdz/2011/0406/article_3512.html
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