福特EcoBoost 1.0T GTDi

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1 詞條簡介

2 發動機特點

(1)高壓共軌缸內直噴系統

(2)渦輪增壓系統

(3)可變氣門正時系統

(4)無平衡軸和浸油式的皮帶設計

1 詞條簡介

福特EcoBoost 1.0T GTDi發動機是福特新動力技術EcoBoost的代表之一，它融合了福特發動機的最新三大技術：燃油高壓直噴、先進渦輪增壓器和雙獨立可變氣門正時系統。該發動機采用3缸的設計，最大功率92kW(125PS)，最大扭矩170Nm。出色的動力表現和優異的燃油經濟性使EcoBoost系列發動機還獲得了“沃德十佳發動機”、“年度最佳發動機”等多個獎項，在國際上廣受好評。

2 發動機的特點

(1)高壓共軌缸內直噴系統

● 缸內直噴的優點

過去的燃油噴射系統中，噴油嘴在進氣歧管中噴射汽油，汽油與空氣混合后再進入氣缸。這種傳統的汽油噴射方式使得汽油會接觸到進氣歧管表面形成汽油壁膜，造成壁膜損失，增加油耗。而缸內直噴系統的噴嘴直接往氣缸內噴射汽油，壁膜損失大大降低，從而提升燃油使用效率。

發動機溫度過高容易產生爆震，而使用缸內直噴技術的發動機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，這樣達到了一個雙贏的局面——既控制了爆震也降低了油耗。

● 燃油系統結構

EcoBoost GTDi發動機的燃油噴射系統采用的是無回油形式，系統由低壓燃油泵、高壓燃油泵、油壓傳感器、油管及噴油嘴組成。郵箱的汽油經由低壓油泵、低壓油管、高壓油泵、高壓油管、油軌再由噴油嘴精確的噴射到每個氣缸內。

高壓油泵為單缸泵，由排氣凸輪驅動，帶有進油計量閥，能精確的控制噴油量。

發動機的噴油嘴是7孔噴油嘴，汽油霧化狀態和角度是可以調整的，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。

EcoBoost發動機的活塞頂面也有著特殊的曲面造型，被負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，進加上缸內直噴技術更加精確的噴油量和噴油時間控制，保證發動機在低速下一樣能夠實現燃油的最充分燃燒使燃油燃燒更加充分。此外，EcoBoost發動機活塞還采用低摩擦鍍膜技術，進一步減少活塞與汽缸壁直降的摩擦。

● 工作模式

EcoBoost的缸內直噴系統有兩種模式：1.均質模式、2.催化器加熱模式。雖然是缸內直噴，但EcoBoost沒有采用分層噴注模式

當發動機在正常工作溫度時，混合氣按照均質工作模式產生。在這個模式下，空燃比為理論空燃比14.7:1(即空氣與汽油的質量比為14.7:1)。汽油噴射是在進氣行程，這樣有足夠的時間讓汽油與新鮮空氣混合。在均質模式下，燃燒很大程度上相當于一個非直噴發動機的工作模式。

當發動機溫度較低時，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。第一次噴射同均質工作模式一樣從進氣行程開始，第二次發生在壓縮行程，當進氣門關閉后快速噴射，這樣就形成一個濃的油核圍繞在火花塞周圍。點火時刻被推遲，這樣盡可能多的燃燒余熱可以進入排氣管，從而到達三元催化器。

Eco-boost發動機的噴油次數能夠達到每秒300次，能以高達200巴的壓力將精確定量的少量燃油噴入每個汽缸內，油滴的大小一般小于0.02毫米，相當于人類頭發絲直徑的1/5。所以，發動機即使在低轉速下也能實現“稀薄燃燒”，“充分燃盡每滴油”，保證低轉速下良好的動力響應，從另一方面彌補渦輪增壓發動機響應遲滯的缺點。

(2)渦輪增壓系統

● 結構

這款發動機采用了與排氣歧管集成在一起的廢氣渦輪增壓系統，不僅簡化了結構也減輕了發動機的重量。

● 低慣量渦輪轉子

EcoBoost系列發動機普遍采用采用低慣量渦輪轉子，更容易被推動，渦輪轉速可達每分200000轉以上，確保發動機在每分鐘1,500轉或更低轉速時獲得最大扭矩，同時將渦輪遲滯控制在最低限度。同時，渦輪經過精心匹配，確保EcoBoost發動機在轉速高達每分鐘5000轉時仍保持強勁動力和靈敏響應，因此其峰值動力輸出范圍更寬。常見的渦輪啟動滯后的“遲滯效應”被有效控制，車輛能夠迅速加速，實現豐富的駕駛樂趣。

(3)可變氣門正時系統

福特1.0T EcoBoost GTDi發動機除了使用上述先進的渦輪增壓與缸內直噴技術外，還采用了iVCT進排氣門可變正時技術。我們所熟知的可變氣門正時技術包括本田的VTEC(帶氣門揚程控制)、豐田D-VVT、寶馬VANOS等。由于通過渦輪增壓系統對發動機進氣量已能實現精確控制，因而該發動機只采用了氣門正時技術而沒有加入氣門揚程控制，簡化了機械結構。

福特1.0T EcoBoost GTDi發動機的iVCT氣門可變正時技術源自2.3L Duratec-HE發動機，并在此基礎上增加了排氣門可變正時機構。該發動機的進排氣門可變正時機構的最大可調角度為50度凸輪軸轉角(2.3L Duratec-HE發動機的進氣門最大可調角度為17.5度凸輪軸轉角)。為降低發動機的后期養護成本，1.0T EcoBoost GTDi發動機采用了終生免維護的正時鏈條設計。

Ti-VCT進排氣可變氣門正時技術相比僅擁有進氣氣門可變正時的發動機來說，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驅動渦輪，減少渦輪遲滯現象。同時，對進排氣的效率擁有更大的調節范圍和更高的靈活性，從而令發動機工作效率更高。

(4)無平衡軸和浸油式的皮帶設計

福特Eco-boost共有的燃油高壓直噴、先進渦輪增壓器和雙獨立可變氣門正時系統外，1.0T發動機還有兩個較為特殊的設計結構：無平衡軸和浸油式的皮帶設計。

● 無平衡軸

在發動機的工作循環中，活塞的高速運轉難免帶來的振動，這直接影響發動機運轉的平順性，為了消除振動，采用的方法有很多，例如采用輕質的活塞減少運動件的質量、提高曲軸的剛度、采用90度夾角的v型雙缸布置發動機，還有就是增加一個平衡軸來解決。

平衡軸能夠反相消除發動機的振動作用，不過缺點也很顯然——發動機的重量和發動機里面的零件都增加了。運用了無平衡軸的1.0T三缸EcoBoost 發動機與傳統的三缸發動機相比，結構設計上有著不小的突破。EcoBoost 1.0T去掉了普通三缸機中的平衡軸，而在飛輪與皮帶輪上采用“不平衡”設計，以簡化結構并獲得更加合理的配重。

● 浸油式皮帶設計

該發動機還采用了“浸油式”皮帶設計。正時皮帶在工作的時候浸在機油當中，在冷卻和潤滑之后，讓EcoBoost 1.0T發動機擁有了更好的穩定性，并且更加靜音和高效。