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小排气量也可以榨出大马力!FORD EcoBoost涡轮引擎
上传时间:2020-07-04点击:837次

 

上回提到过福特以Power of Choice 多元绿能科技策略提供多元且完整的产品阵容,在旗下车款搭载包括了自然进气汽油 (TiVCT)、汽油涡轮(EcoBoost)、柴油涡轮(TDCI)、油电混合(Hybrid)四种动力引擎配置,四种引擎目前在国内使用最为广泛的,就属EcoBoost涡轮引擎。最近几年之间汽车引擎Downsizing成了趋势,尤其在欧洲市场最为明显,透过加入涡轮增压、缸内直喷、双可变汽门正时三大核心技术,就能够用较小的排气量,达成相同甚至超越更高排气量引擎的动力输出,例如FOCUS EcoBoost 1.5最大马力值达180匹,其实就已经超越2.0升自然进气引擎约170匹马力的表现,油耗表现还更省,是种马儿会跑草又吃得少的概念。

 

小排气量也可以榨出大马力!FORD EcoBoost涡轮引擎   

▲以刚发表上市的New FOCUS为例,搭载了1.0/1.5两种规格的EcoBoost涡轮引擎,动力表现不容小觑。

 

EcoBoost涡轮引擎目前有三种规格分别使用在国内贩售的车款;搭载在FOCUS以及FIESTA的EcoBoost 1.0涡轮引擎最大马力125匹,扭力17.3公斤米;搭载在FOCUS的EcoBoost 1.5涡轮引擎最大马力180匹,扭力24.5公斤米;搭载在MONDEO和KUGA的EcoBoost 2.0涡轮引擎最大马力242匹,扭力35.7公斤米。它们的马力表现都比同级中型房车Mazda3 2.0 是165匹、 Tiida 1.6 Turbo是185匹高出30%以上,油耗相对还可以节省更多,EcoBoost是相当先进的绿能引擎。EcoBoost涡轮引擎能有如此出色的表现,关键在于三大核心技术:

 

涡轮增压器:

众所周知引擎是靠燃料在汽缸内燃烧来产生动力的,由于输入的燃料量受到吸入汽缸内空气量的限制,因此以引擎所产生的动力输出也会受到限制。一台排量2.0L的引擎,每缸的容积为0.5L,也就是说理想状态下该汽缸可以装满0.5L的空气。但是,如果引擎运转起来,大气压力将不足以让汽缸填满空气。如果引擎的运行性能已处于最佳状态,再增加输出功率只能通过压缩更多的空气进入汽缸来增加燃料量,从而提高燃烧做功能力。因此在目前的技术条件下,涡轮增压器是唯一能使引擎在工作效率不变的情况下增加输出功率的机械装置。

涡轮增压引擎的最大优点是它可在不增加引擎排量的基础上,大幅度提高引擎的马力和扭力。一旦引擎装上涡轮增压器后,其输出的最大马力与未装增压器相比,可增加大约40%甚至更多。就拿我们最常见的1.8T 涡轮增压引擎来说,经过增压之后,动力可以达到2.4L引擎的水準,但是耗油量却比1.8 引擎并不高多少,在另外一个层面上来说就是提高燃油经济性和降低废气排放。

备注:普通进气方式的引擎海拔高度每提高300公尺,则引擎就会丧失3%的马力输出。装有涡轮增压器的车辆在驶入高海拔地区时输出马力不会降低。

 

我们平常所说的涡轮增压装置其实就是一种空气压缩机,通过压缩空气来增加引擎的进气量,一般来说,涡轮增压都是利用引擎排出的废气惯性冲力来推动涡轮室内的涡轮,涡轮又带动同轴的叶轮,叶轮压送由空气滤清器管道送来的空气,使之增压进入汽缸。当引擎转速增快,废气排出速度与涡轮转速也同步增快,叶轮就压缩更多的空气进入汽缸,空气的压力和密度增大可以燃烧更多的燃料,相应增加燃料量和调整一下引擎的转速,就可以增加引擎的输出动力了。

当涡轮低速转动时,只有很小的增压,甚至没有增压。涡轮转速升高到其增压压力起作用所需要的时间,称为涡轮迟滞。应该注意到这也是涡轮随节汽门开启、引擎脱离怠速后迟滞的时间。涡轮迟滞实质上是当节气门体远离进气门时可燃混合气更明显的滞后混合。这个问题在进气口喷射系统中已经被改善,因为喷油嘴是直接安装在进汽门上方的。也因此,EcoBoost引擎的这个迟滞现象将更加轻微。

涡轮经过精心匹配,确保EcoBoost 引擎在高转速时仍保持强劲动力和灵敏回应,因此其峰值动力输出範围更宽。当然了,除了採用小型惯性转子以外,安装在涡轮增压器上的旁通阀和废气泄放阀(增压控制阀)也可减弱涡轮迟滞现象。

 

缸内直喷:

EcoBoost最其核心的技术是一套高压燃油缸内直喷系统,它将精确定量的少量燃油喷入每个汽缸内,而不是在进汽门口进行喷射。同时直喷引擎大多採用了稀薄燃烧技术,结合电控喷油、多汽门、排放后处理等多项技术,可提高燃油经济性与提高最大扭力,同时兼具燃油经济性和性能表现。

燃油缸内直喷技术的优点:

(1)燃油/空气不是在进气歧管中混合而是在缸内混合,混合更加的均匀,所以通过优化汽门正时可以使废气排出的更彻底。而且在汽门前方(节汽门及进气道中)几乎没有燃油遗留,所以不易形成积碳

(2)缸内直喷会造成所喷燃油温度低(压力降低而蒸发),密度大

(3)由于汽油的气化吸热作用,使燃烧室温度降低,减小了泵气损失,从而提高充气效率

(4)喷油刚好是在点火之前完成,这样引擎的压缩比可以适当的增加而不用担心爆震的产生

(5)想要完成缸内直接喷射,所需要的燃油压力必须足够的高,因而传统的燃油供应系统将无法满足直喷引擎的需求,必须设置高压燃油泵,把燃油压力提高,而且插入汽缸的高压喷油嘴也要具备耐高温、耐高压的特性

 

双可变气门正时:

可变汽门正时技术可依据引擎的运转状态,适时的控制汽门开启与关闭时间及改变汽门的升程,可有效的的提升引擎的容积效率,进而增加引擎动力输出,减少废气与油耗造成的污染,许多车厂如 BMW VANOS、Toyota VVT-i、Honda i-VTEC等,都是此技术的爱用者。与传统引擎相比,搭载有可变正时汽门技术的引擎在凸轮轴的结构上与传统凸轮轴有一定差异,通过可变气门的控制能够使得汽门与正时链条存在一定的时间差,即能够改变汽门的相位角,例如在引擎高转速时,为了吸入更多空气使燃料充分燃烧,可变正时汽门系统能够增大汽门重叠角,提高进气量并且更能排尽缸内的废气。

可变汽门正时技术的优点在于:

(1)怠速时:没有气门重叠角。

(2)一般行驶时:随转速增加而加大气门重叠角。

(3)加速、爬坡、高速行驶时:除了大气门重叠角以外,进阀门也会提早关闭,可用以提供充足的扭力以外,也达到进排气顺畅的优点。

 

而EcoBoost 引擎使用的则是更先进的”进、排气双可变正时汽门技术”,相比于仅进气汽门可变正时的引擎来说,对排汽门的相位调节能够保证在引擎低转速时排出更多的废气驱动涡轮,减少涡轮迟滞现象,同时,对进排气的效率拥有更大的调节範围和更高的灵活性,所以其效率更高于一般的VVT-i引擎。EcoBoost 作为一款结合涡轮增压、双独立可变汽门正时的直喷引擎,通过先进的程式控制,在成功的解决了各项技术与生俱来的缺陷的同时,有效的融合了各项技术的优点,相比目前为止的各品牌直喷引擎,EcoBoost 更加的节能,更加的强劲。

 

小排气量也可以榨出大马力!FORD EcoBoost涡轮引擎   

▲EcoBoost 1.0涡轮引擎为三缸设计, EcoBoost 1.0引擎已连续四年获得最佳引擎大奖级距冠军的肯定。

 

小排气量也可以榨出大马力!FORD EcoBoost涡轮引擎   

▲EcoBoost涡轮引擎应用的相当广泛,包括FOCUS、KUGA、MOMDEO都可以看到这具引擎的身影。

 

小排气量也可以榨出大马力!FORD EcoBoost涡轮引擎   

▲FIESTA 1.0有了EcoBoost涡轮引擎加持,动力上创造出非常令人讚赏的表现,最大马力125匹,从0加速到100公里,约莫九秒即可完成。

 

有人认为涡轮引擎寿命较短,其实并非正确观念,因为原厂在设计引擎之初,诸多设计早已强化涡轮耐用度,不过车主对涡轮引擎日常照顾也是不可省去的功课,像是要选择优质机油,好的机油可以维持涡轮内部良好的散热与润滑;第二是涡轮增压器靠机油润滑,引擎刚发动时机油温度尚未达到最佳工作温度,不适合高转速行驶;第三是停车后不要立即把引擎熄火,会造成涡轮内部机油因为高温而变成积碳,导致涡轮卡死故障;最后当然就是要定期保养车辆,确保引擎是最佳状态。

 

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