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關于小排量發動機王者福特EcoBoost應用的三大關鍵技術分析

汽車與新動力 ? 來源:djl ? 作者:汽車與新動力 ? 2019-08-19 09:26 ? 次閱讀

福特福克斯1.0L EcoBoost發動機以小型化、渦輪增壓核心技術開啟小排量發動機競爭局面,自面世以來就廣受歡迎,現在已應用在福特汽車多種車型中。如今,福特汽車為了提升節能效率,在1.0L 3缸EcoBoost發動機上采用了舍弗勒公司的旋轉停缸休止技術,新升級的EcoBoost發動機將很可能會被其他整車廠商作為小型發動機量產的對標機型進行開發。

1三大關鍵技術

福特福克斯1.0EcoBoost發動機早已不是市場的“新面孔”,它已經連續3年獲得年度最佳發動機獎,這也是到目前為止該規格的小排量發動機中唯一獲得這項殊榮的發動機。在歐洲,2016年搭載EcoBoost的車型銷售量就占據了福特總銷量的20%。福特公司憑借缸內直噴、可變凸輪軸正時、渦輪增壓這三大關鍵技術,結合先進的軟件程序確保各系統之間進行順暢的協作,使得EcoBoost發動機擁有絕佳油耗表現和強勁的動力輸出。

2缸內直噴技術

簡單理解EcoBoost發動機,就是在傳統汽油發動機的基礎上,將柴油發動機的燃油缸內直噴技術運用到汽油發動機上。只不過,福特早在1970年就開始開發測試利用汽油完成缸內直噴,并進一步升級了渦輪增壓和可變凸輪軸正時系統這些關鍵技術,從而進一步提高燃油效率,實現高燃油效率的空燃比,開發出了現在極受歡迎的EcoBoost小排量發動機。

由于采用了缸內直噴技術,混合氣的形成在燃燒室內發生。通過高壓噴嘴直接將燃油噴在氣缸里面,利用活塞頂部特殊的燃燒室優化設計,使混合氣在燃燒室內形成進一步加強的渦流,從而得到充分的空燃氣混合,燃燒更加充分,能量轉換效率更高。

3可變正時系統

1.0 EcoBoost發動機采用進一步優化的進排氣可變正時氣門系統,根據發動機負荷,可在各轉速區域精確地控制進排氣效果,減少了廢氣排放,對排氣門的相位調節能夠保證在發動機低轉速時排出更多的廢氣來驅動渦輪,從而令發動機的工作效率更高。并且,對EcoBoost發動機進行了輕量化設計,提高了燃油經濟性,降低了各部件的摩擦損耗。

4停缸技術

福特汽車和舍弗勒公司已聯合開發一種創新的汽油機氣缸停缸休止技術,將于2018年起推出具有這一技術的EcoBoost發動機。發動機配備的這種停缸休止系統可以使EcoBoost3缸發動機按順序停缸,并進行有效運轉,保證在轉速4500 r/min以內進行輪流運轉,對于停缸數量和順序的控制可以進行自由分配,燃油消耗減少4%~ 6%。研究團隊還開發了兩種停缸技術,分別為單缸停止技術和循環式缸體停止技術,而后者可以在單個燃燒循環后,每秒有效地關閉或開啟氣門40次。因為福特汽車和舍弗勒公司合作開發的停缸休止系統是由發動機液壓系統控制,所以發動機可在不影響車輛性能及駕駛體驗的前提下,快速地開、關閉氣門(14ms)。

停缸后,氣門會在氣缸內開啟排放廢氣,福特汽車解釋說,這提供了一種“彈簧效應”,平衡了發動機內部的壓力。從熱管理的角度來看,封閉氣體的另一個好處是它可以讓缸內溫度保持在被停缸休止的氣缸內,在停缸過渡之后,再次運轉。

持續在2缸與3缸運轉之間切換,降低燃油消耗是發動機停缸技術最主要的優勢,然而配備發動機停缸技術可能會對于車輛的噪聲、振動和平順性產生一定的負面影響。傳統的福克斯發動機使用了偏移曲軸和特別制造的不平衡飛輪來抵消發動機的振動。2018年版的新發動機將會通過使用帶可調節離合片的雙質量飛輪離合器和擺式減振器,來彌補發動機因順序起動帶來的負面效應。

由EcoBoost發動機開啟的小排量大動力的時代,在對追求車輛的節能效率與動力總成性能道路上,福特汽車持續努力對后續產品的開發和設計做著嘗試。除了對EcoBoost發動機節能技術的升級,福特汽車也推出了2.0L 的EcoBlue柴油發動機,將已經應用在EcoBoost發動機上的凸輪軸模塊集成了到了新的發動機設計當中,以達到更好的性能表現。

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