福特1.0T發(fā)動機(jī)技術(shù)解析 小排量大輸出
【太平洋汽車網(wǎng) 技術(shù)頻道】又要馬兒跑,又要馬兒不吃草。在油價飛漲,環(huán)境污染日益嚴(yán)重的今天,一款“吃得少,干得多”的發(fā)動機(jī)無疑更受青睞。在當(dāng)前的技術(shù)條件下,調(diào)和油耗與動力兩者矛盾的最佳方法之一就是讓發(fā)動機(jī)排量變小或保持不變,再搭載增壓技術(shù)。通過這種“打雞血,吃興奮劑”的方法,在不增加排量和油耗的前提下,提升發(fā)動機(jī)的動力輸出。此外,減小排量對于降低整車價格,減少車船稅開支,甚至獲取國家節(jié)能補(bǔ)貼等好處,也是顯而易見的。下面就讓我們一起來看一下怎么看怎么符合以上描述的福特1.0T發(fā)動機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)。(部分圖片來源PPT,清晰度略低請見諒)
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說到福特發(fā)動機(jī),不得不提一下Eco-boost。Eco-boost發(fā)動機(jī)是福特汽車新動力技術(shù)代表之一,在美國已經(jīng)獲得125項專利及專利應(yīng)用。福特EcoBoost發(fā)動機(jī)融合了三大關(guān)鍵技術(shù)的協(xié)同優(yōu)勢:燃油高壓直噴、先進(jìn)渦輪增壓器和雙獨(dú)立可變氣門正時系統(tǒng)。三大技術(shù)的整合有效提升燃油經(jīng)濟(jì)性20%,同時降低二氧化碳排放15%;并使得發(fā)動機(jī)擁有低轉(zhuǎn)速下的強(qiáng)大扭矩和寬轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的優(yōu)異響應(yīng)。下面我們就來看一下這三大技術(shù)都是如何工作的:
在過去的燃油噴射系統(tǒng)中,噴油嘴在進(jìn)氣歧管中噴射汽油,汽油與空氣混合后再進(jìn)入氣缸。這種傳統(tǒng)的汽油噴射方式使得汽油會接觸到進(jìn)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(jìn)氣歧管噴射的增壓發(fā)動機(jī),發(fā)動機(jī)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(dǎo)致了油耗的急劇升高。而使用缸內(nèi)直噴技術(shù)的發(fā)動機(jī)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(dá)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(shù)的一些優(yōu)點(diǎn),下面來說說福特1.0T Eco-boost GTDi發(fā)動機(jī)的一些技術(shù)特點(diǎn)。
EcoBoost GTDi發(fā)動機(jī)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(dāng)油壓達(dá)到125kPa時開啟。標(biāo)準(zhǔn)的低壓燃油壓力范圍為380kPa-620Kpa。發(fā)動機(jī)怠速時,油壓穩(wěn)定在320-340kPa。過壓保護(hù)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(jìn)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(dá)油軌,通過開啟噴油嘴使得汽油能噴射到汽缸中。
發(fā)動機(jī)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(shè)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(shè)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)曲面活塞
EcoBoost發(fā)動機(jī)的活塞頂面有著特殊的曲面造型,被負(fù)壓吸入汽缸的空氣能夠形成渦流,攪動噴入的油滴更加均勻的混合,進(jìn)加上缸內(nèi)直噴技術(shù)更加精確的噴油量和噴油時間控制,保證發(fā)動機(jī)在低速下一樣能夠?qū)崿F(xiàn)燃油的最充分燃燒使燃油燃燒更加充分。此外,EcoBoost發(fā)動機(jī)活塞還采用低摩擦鍍膜技術(shù),進(jìn)一步減少活塞與汽缸壁直降的摩擦。
4)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(dāng)發(fā)動機(jī)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(jìn)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(dāng)于一個非直噴發(fā)動機(jī)的工作模式。
當(dāng)發(fā)動機(jī)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(jìn)氣行程開始,第二次發(fā)生在壓縮行程,當(dāng)進(jìn)氣門關(guān)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(diǎn)火時刻被推遲,這樣盡可能多的燃燒余熱可以進(jìn)入排氣管,從而到達(dá)三元催化器。
Eco-boost發(fā)動機(jī)的噴油次數(shù)能夠達(dá)到每秒300次,能以高達(dá)200巴的壓力將精確定量的少量燃油噴入每個汽缸內(nèi),油滴的大小一般小于0.02毫米,相當(dāng)于人類頭發(fā)絲直徑的1/5。所以,發(fā)動機(jī)即使在低轉(zhuǎn)速下也能實現(xiàn)“稀薄燃燒”,“充分燃盡每滴油”,保證低轉(zhuǎn)速下良好的動力響應(yīng),從另一方面彌補(bǔ)渦輪增壓發(fā)動機(jī)響應(yīng)遲滯的缺點(diǎn)。
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