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长安福特蒙迪欧致胜 发动机新技术培训

长安福特汽车公司对新款福特蒙迪欧致胜轿车的动力系统进行了升级,采用了 废气涡轮增压
直喷汽油发动机和双离合直接换挡变速器,为了方便广大读者对新款发动机的了解,在此对其发动机进行
简要介绍,希望对大家有所帮助。

一、机械系统

图1

该款发动机(图 1)采用了直列 4 缸布置、带有整体式博格华纳涡轮增压器(BWTS)排气歧管、双可变
配气正时机构、改进的缸体冷却水道(冷却第 1 道气环)、铝合金机油冷却器、铸铁曲轴及平衡轴。

二、燃油喷射系统

在过去的燃油喷射系统中,喷油器在进气歧管内喷射,燃油被喷入进气道,喷射出的燃油会接触到进
气道表面及喷油器,这会导致燃油凝结到这些元件表面,从而形成壁膜,出现壁膜损失。直接喷射系统对燃
油流只有很少的阻碍,这样壁膜损失也比较低,对燃油燃烧和废气排放产生积极的影响。对于进气歧管喷
射的增压发动机,一个主要问题是如何减少发动机爆震的趋势。废气的高温被额外的喷油减弱,虽然这个
措施降低了温度,但会导致废气过浓增加燃油消耗,因此产生非常高的废气排放。燃烧室的温度通过燃油
的直喷被降低,与类似的进气歧管喷射增压发动机相比,这样提高了几何压缩比和发动机效率。由于燃油
直喷系统可以控制进气凸轮角度,通过选择性地改变进气凸轮角度,能够影响实际的燃烧室压缩比。在接
近全负荷的运行点的时候,吸入的过量空气被推回到进气管。如果爆震的趋势再次下降,压缩比可以继续
提高,这样进一步提高部分负荷时的效率。GDI 节省燃油最高可达 20%,且还有较大的开发潜力。


燃油直喷系统采用无回油形式,系统由低压燃油泵、高压燃油泵、油压传感器、喷油器及油管组成(图
2)。

图2


(1)低压系统

图3
低压系统的控制逻辑图如图 3 所示。油泵控制模块(FPDM)的蓄电池电压由 GEM 供应,PCM 发送低频
信号给 FPDM,FPDM 发送高频信号给油泵(FP),通过低压燃油压力传感器实现闭环控制。油路中设有单向
阀,其在油泵产生的油压达到 125 kPa 时打开。标准的低压燃油压力范围是 380~620 kPa,发动机怠速运
转时,油压稳定在 320~340 kPa 。过压保护阀在 830~930 kPa 时打开,泄放阀被用于除去油管中的燃油
蒸气。

(2)高压系统(图 4)

图4
①高压油泵(图 5)
图5

高压油泵为单缸泵,由排气凸轮轴驱动,带有进油计量阀,泵油油压为 15 MPa。高压油泵主要包括活
塞、进油计量阀(IMV)、高压腔、油压限制阀、充气式压力缓冲器及压力限制阀(图 6)。
图6

(图 7)
图7

在油压达到 20 MPa 时,压力限制阀将打开泄压。

(图 8)
图8

压力缓冲器衰减低压管路中由高压泵产生的脉冲振动,这样保证了高压腔在发动机转速比较高的情况
下也有比较好的充油效果。压力缓冲器由 2 层隔膜组成,气垫就在 2 层隔膜之间。


图9

高压油泵上设有进油计量阀(IMV),以保证进入到油轨当中的燃油压力与需要的油压保持一致,通过
油轨压力传感器实现闭环控制(图 9、图 10)。
图 10

另外,IMV 具备省电自适应控制功能,可以减少 IMV 开关时的噪声和在怠速时的电流消耗。减少 IMV
的地线的负占空比控制电压,从而减少了 IMV 的电流, IMV 处于打开的不工作状态。如果油轨压力衰减,
IMV 在 PCM 的控制下正常工作。自适应控制的工作条件是发动机处于怠速工况且油压保持恒定。
IMV 持续通电控制的时间超过 3 s 将导致 IMV 损坏,因此不要使用外接电源。

燃油计量阀是高压油泵的一部分,不能单独更换,当阀出现故障时,整个高压油泵必须整体更换。断
电情况下燃油计量阀处于打开的状态,不能使燃油产生高压。IMV 失效不工作后高压油泵仍然可以泵油,
但是油压会低于正常值。

②油压传感器

断开油轨压力传感器后,IMV 处于开环故障模式,PCM 不再对 IMV 进行控制,油轨压力为预设压力。

③喷油器
图 11

该款发动机采用的是 7 孔喷油器(图 11),燃油雾化状态在形状和角度上是可以调整的,燃油以一个
精确计算的喷射角度喷射到燃烧室,因此喷油器上的喷孔采用了偏心设置。精确的燃油喷射角度防止任何
燃油在喷油器打开时雾化,7 个圆锥形的油雾都