福特汽油发动机EcoBoost技术

文章来源:福特汽车(中国)有限公司 发布时间:2010-07-06
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EcoBoost结合了燃油直喷技术和利用尾气能量(图中红色部分)的涡轮增压技术,既拥有大排量发动机的效能,又使燃油经济性提升了20%,并降低了15%的CO2排放

在本届德国法兰克福车展上,全新高效能、低排放福特EcoBoost 四缸汽油发动机家族的亮相吸引了不少参观者的目光。这几款发动机都配备了燃油直喷、涡轮增压和双可变气门正时系统等技术,从而优化了燃烧效率。与传统汽油机相比,它们可在输出同样功率的情况下令油耗和CO2排放优化多至20%。

福特EcoBoost新动力技术是福特汽车公司近期可持续发展战略系统方案中的核心技术。首批配备福特EcoBoost 四缸发动机的产品将于2010年在欧洲上市,届时,量产车上的此技术将命名为SCTi(连续涡轮增压燃油直喷)。这一系列包括一款配备全新福特C-MAX的1.6L发动机和另一款用于大型轿车的2.0L发动机。另一款先进的小排量福特EcoBoost发动机将稍后面市,以扩充福特小型和中型车产品线的发动机选择。此外,福特已公布其新款2.0 L EcoBoost发动机将在全球上市,2010年起供应北美市场,并将从2011年起在澳大利亚首次配备在福特后驱车车型Falcon上。

福特欧洲总裁兼首席执行官约翰.弗莱明(John Fleming)先生表示,2.0L发动机将提供147kW或更高的动力输出,1.6L发动机则涵盖了110~132kW的动力输出范围,而小排量发动机将满足对110kW以下发动机的使用需求。福特将为所有欧洲的主流车型提供高效率低排放的EcoBoost发动机。


图1 采用燃油直喷技术可使喷射到发动机每个缸体内的燃油量少而精准。与传统的进气口喷射相比,直喷能取得更合理、更密集的喷射效果

“我们相信这些发动机将为消费者带来柴油动力和混合动力以外极富吸引力的选择,提供极具竞争力的燃油经济性和使用成本。这些发动机响应灵敏且能在更宽转速范围内输出峰值功率,使汽油发动机也能成为广受青睐的选择。” 弗莱明先生补充道。

三大关键技术

动力总成工程师为福特EcoBoost发动机打造了一套全新燃烧系统以优化经济性和排放,该系统融合了三大关键技术的优势:燃油高压直喷、先进涡轮增压器和双独立可变气门正时系统。

每项技术自身都具有强劲的优势,三项技术的整合能显著提升发动机性能,在发动机的整个工作范围内实现更高效的燃烧过程。这一特性使福特EcoBoost技术不仅为消费者带来诸多最新柴油发动机才具备的优势,同时亦能保留汽油发动机所独有的驱动性能和成本优势。


图2 与传统的燃油喷射系统相比,福特EcoBoost发动机的燃油直喷系统将燃油少量而精准地喷入燃烧室

福特EcoBoost发动机设计理念的主要优势包括:

1.优化的发动机效率——燃油经济性和CO2排放至多可优化两成。

2.更丰富的驾驶乐趣——低转速下的强劲扭矩和宽转速范围内的优异性能响应。

3.小型发动机的优势——获得大型发动机的驾驶性能,却享有小型发动机的尺寸、重量和燃油经济性。

福特EcoBoost发动机所采用的技术以现有汽油机技术为基础,相比于同等排量的混合动力或柴油机而言,EcoBoost发动机能为消费者带来更经济实惠的减排方案。

优化的发动机效率

福特EcoBoost发动机之所以能提升燃油经济性、降低CO2排放,得益于其燃烧系统能以更高效、更清洁的模式充分燃烧。

其核心技术是一套高压燃油缸内直喷系统,它能以高达200×105Pa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0.02mm,相当于人类头发丝直径的1/5。

与传统的燃油喷射系统相比,直喷系统能实现温度更低,微粒更稠密的燃油喷射,从而改善燃油经济性和动力性能。和先进的柴油机一样,该系统还能实现每个燃烧循环的多重喷射,实现进一步优化经济性及排放表现。福特EcoBoost四缸发动机的进、排气凸轮轴都配备了独立的可变气门正时系统,该系统能在所有转速下优化缸内气流,尤其可在部分负荷下改善发动机效率和性能。

小型发动机的优势

福特EcoBoost发动机关键优势之一在于有效缩减发动机排量,从而在不牺牲任何动力输出的前提下以一台小型发动机来取代大排量的自然吸气式发动机。

涡轮增压器通常能增加50%的扭矩,因此在保持潜在性能优势的同时,应用该技术能显著降低发动机排量。

发动机小型化后可减小内部摩擦,降低泵气损失,削减总重,从而实现效率优化,暖车速度也更快。因此,福特EcoBoost发动机可在市区道路和高速公路等各种行驶条件下有效施展低油耗优势。

先进的发动机设计

1.6L和2.0L福特EcoBoost发动机采用先进的轻量化、高效化发动机设计理念,这一设计专为福特最新四缸发动机家族所开发。


图3 福特EcoBoost发动机,将涡轮增压后的进气(图中蓝色部分)和直喷燃油混合后,进入气缸内腔

两款产品皆采用全铝结构,以及配备双独立可变凸轮正时机构的16气门双凸轮轴(DOHC)汽缸盖。改良后的发动机采用优化的润滑系统和低摩擦涂层,可获得最佳运行效率。

先进的燃烧系统设计让两款发动机得以满足全球最高标准的排放法规,其中包括美国加州的PZEV(准零排放车辆)和欧Ⅴ排放标准。

更丰富的驾驶乐趣

为了使驾驶乐趣发挥至极致,福特EcoBoost发动机同样能带来在新型柴油机上颇受认可的低速高扭矩特性,并兼具发动机全转速下灵敏的性能响应。

这都得益于先进的涡轮增压技术,其内置的小型低惯量转子能以超过200000r/min的速度高速运转。涡轮机经过悉心甄选,确保发动机在1 500r/min或更低转速即获得最大扭矩,同时将涡轮迟滞控制在最低限度,帮助驾驶者在行车过程中实现迅速加速。

由燃油直喷技术带来的进气冷却效应同样有助于发动机在低转速下输出蓬勃动力。可变气门正时系统则进一步通过缸内“净化”效应巩固了这一优势,该效应可增加发动机气流量,从而优化低速扭矩。

涡轮经过精心匹配,确保福特EcoBoost发动机在转速超过5000r/min时仍能保持强劲动力和灵敏响应,因此EcoBoost的极限动力输出范围要比普通柴油机宽得多。

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