發動機技術巡禮(1) 福特GTDi發動機詳解

● 高壓共軌缸內直噴系統

　　在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。

　　對于在進氣歧管噴射的增壓發動機，發動機爆震只有在加大噴油量，降低氣缸溫度后才可改善或消除，這導致了油耗的急劇升高。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。

　　上面提到了缸內直噴技術的一些優點，下面來說說2.0L EcoBoost GTDi發動機的一些技術特點。

　　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。

　　1）低壓燃油系統：

　　在低壓油路系統的控制邏輯如圖所示。油泵控制模塊（FPDM）通過高頻信號驅動油泵，通過低壓燃油壓力傳感器實現閉環控制。油路中具有單向閥，當油壓達到125kPa時開啟。標準的低壓燃油壓力范圍為380kPa-620Kpa。發動機怠速時，油壓穩定在320-340kPa。過壓保護閥在830-930kPa時打開，泄放閥用于除去油管中的燃油蒸汽。

　　2）高壓燃油系統：

　　高壓油泵為單缸泵，由排氣凸輪驅動，帶有進油計量閥，泵油油壓為15MPa。汽油在高壓油泵中形成高壓，經高壓油管到達油軌，通過開啟噴油嘴使得汽油能噴射到汽缸中。

　　油泵的結構如上圖所示。

　　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。

　　偏心設計的噴孔要求精確的噴油嘴校正。在安裝噴油嘴時，必須注意安裝位置。每個噴油嘴的塑料插銷必須插到油軌的狹縫中，固定夾必須安裝在正確的位置上。在每個噴油嘴和各自在油軌上的固定座上都有一個固定夾，這些固定夾用于固定噴油嘴，這就保證了噴油嘴和汽缸蓋上的燃燒室開口的精確配合。

　　3）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。

關于缸內直噴技術的詳細解析，可參看以下文章：