上回提到過福特以Power of Choice 多元綠能科技策略提供多元且完整的產品陣容,在旗下車款搭載包括了自然進氣汽油 (TiVCT)汽油渦輪(EcoBoost)、柴油渦輪(TDCI)、油電混合(Hybrid)四種動力引擎配置,四種引擎目前在國內使用最為廣泛的,就屬EcoBoost渦輪引擎。最近幾年之間汽車引擎Downsizing成了趨勢,尤其在歐洲市場最為明顯,透過加入渦輪增壓、缸內直噴、雙可變汽門正時三大核心技術,就能夠用較小的排氣量,達成相同甚至超越更高排氣量引擎的動力輸出,例如FOCUS EcoBoost 1.5最大馬力值達180匹,其實就已經超越2.0升自然進氣引擎約170匹馬力的表現,油耗表現還更省,是種馬兒會跑草又吃得少的概念。

 

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▲以剛發表上市的New FOCUS為例,搭載了1.0/1.5兩種規格的EcoBoost渦輪引擎,動力表現不容小覷。

 

EcoBoost渦輪引擎目前有三種規格分別使用在國內販售的車款;搭載在FOCUS以及FIESTA的EcoBoost 1.0渦輪引擎最大馬力125匹,扭力17.3公斤米;搭載在FOCUS的EcoBoost 1.5渦輪引擎最大馬力180匹,扭力24.5公斤米;搭載在MONDEO和KUGA的EcoBoost 2.0渦輪引擎最大馬力242匹,扭力35.7公斤米。它們的馬力表現都比同級中型房車Mazda3 2.0 是165匹、 Tiida 1.6 Turbo是185匹高出30%以上,油耗相對還可以節省更多,EcoBoost是相當先進的綠能引擎。EcoBoost渦輪引擎能有如此出色的表現,關鍵在於三大核心技術:

 

渦輪增壓器:

眾所周知引擎是靠燃料在汽缸內燃燒來產生動力的,由於輸入的燃料量受到吸入汽缸內空氣量的限制,因此以引擎所產生的動力輸出也會受到限制。一台排量2.0L的引擎,每缸的容積為0.5L,也就是說理想狀態下該汽缸可以裝滿0.5L的空氣。但是,如果引擎運轉起來,大氣壓力將不足以讓汽缸填滿空氣。如果引擎的運行性能已處於最佳狀態,再增加輸出功率只能通過壓縮更多的空氣進入汽缸來增加燃料量,從而提高燃燒做功能力。因此在目前的技術條件下,渦輪增壓器是唯一能使引擎在工作效率不變的情況下增加輸出功率的機械裝置。

渦輪增壓引擎的最大優點是它可在不增加引擎排量的基礎上,大幅度提高引擎的馬力和扭力。一旦引擎裝上渦輪增壓器後,其輸出的最大馬力與未裝增壓器相比,可增加大約40%甚至更多。就拿我們最常見的1.8T 渦輪增壓引擎來說,經過增壓之後,動力可以達到2.4L引擎的水準,但是耗油量卻比1.8 引擎並不高多少,在另外一個層面上來說就是提高燃油經濟性和降低廢氣排放。

備註:普通進氣方式的引擎海拔高度每提高300公尺,則引擎就會喪失3%的馬力輸出。裝有渦輪增壓器的車輛在駛入高海拔地區時輸出馬力不會降低。

 

我們平常所說的渦輪增壓裝置其實就是一種空氣壓縮機,通過壓縮空氣來增加引擎的進氣量,一般來說,渦輪增壓都是利用引擎排出的廢氣慣性衝力來推動渦輪室內的渦輪,渦輪又帶動同軸的葉輪,葉輪壓送由空氣濾清器管道送來的空氣,使之增壓進入汽缸。當引擎轉速增快,廢氣排出速度與渦輪轉速也同步增快,葉輪就壓縮更多的空氣進入汽缸,空氣的壓力和密度增大可以燃燒更多的燃料,相應增加燃料量和調整一下引擎的轉速,就可以增加引擎的輸出動力了。

當渦輪低速轉動時,只有很小的增壓,甚至沒有增壓。渦輪轉速升高到其增壓壓力起作用所需要的時間,稱為渦輪遲滯。應該注意到這也是渦輪隨節汽門開啟、引擎脫離怠速後遲滯的時間。渦輪遲滯實質上是當節氣門體遠離進氣門時可燃混合氣更明顯的滯後混合。這個問題在進氣口噴射系統中已經被改善,因為噴油嘴是直接安裝在進汽門上方的。也因此,EcoBoost引擎的這個遲滯現象將更加輕微。

渦輪經過精心匹配,確保EcoBoost 引擎在高轉速時仍保持強勁動力和靈敏回應,因此其峰值動力輸出範圍更寬。當然了,除了採用小型慣性轉子以外,安裝在渦輪增壓器上的旁通閥和廢氣泄放閥(增壓控制閥)也可減弱渦輪遲滯現象。

 

缸內直噴:

EcoBoost最其核心的技術是一套高壓燃油缸內直噴系統,它將精確定量的少量燃油噴入每個汽缸內,而不是在進汽門口進行噴射。同時直噴引擎大多採用了稀薄燃燒技術,結合電控噴油、多汽門、排放後處理等多項技術,可提高燃油經濟性與提高最大扭力,同時兼具燃油經濟性和性能表現。

燃油缸內直噴技術的優點:

(1)燃油/空氣不是在進氣歧管中混合而是在缸內混合,混合更加的均勻,所以通過優化汽門正時可以使廢氣排出的更徹底。而且在汽門前方(節汽門及進氣道中)幾乎沒有燃油遺留,所以不易形成積碳

(2)缸內直噴會造成所噴燃油溫度低(壓力降低而蒸發),密度大

(3)由於汽油的氣化吸熱作用,使燃燒室溫度降低,減小了泵氣損失,從而提高充氣效率

(4)噴油剛好是在點火之前完成,這樣引擎的壓縮比可以適當的增加而不用擔心爆震的產生

(5)想要完成缸內直接噴射,所需要的燃油壓力必須足夠的高,因而傳統的燃油供應系統將無法滿足直噴引擎的需求,必須設置高壓燃油泵,把燃油壓力提高,而且插入汽缸的高壓噴油嘴也要具備耐高溫、耐高壓的特性

 

雙可變氣門正時:

可變汽門正時技術可依據引擎的運轉狀態,適時的控制汽門開啟與關閉時間及改變汽門的升程,可有效的的提升引擎的容積效率,進而增加引擎動力輸出,減少廢氣與油耗造成的污染,許多車廠如 BMW VANOSToyota VVT-iHonda i-VTEC等,都是此技術的愛用者。與傳統引擎相比,搭載有可變正時汽門技術的引擎在凸輪軸的結構上與傳統凸輪軸有一定差異,通過可變氣門的控制能夠使得汽門與正時鏈條存在一定的時間差,即能夠改變汽門的相位角,例如在引擎高轉速時,為了吸入更多空氣使燃料充分燃燒,可變正時汽門系統能夠增大汽門重疊角,提高進氣量並且更能排盡缸內的廢氣。

可變汽門正時技術的優點在於:

(1)怠速時:沒有氣門重疊角。

(2)一般行駛時:隨轉速增加而加大氣門重疊角。

(3)加速、爬坡、高速行駛時:除了大氣門重疊角以外,進閥門也會提早關閉,可用以提供充足的扭力以外,也達到進排氣順暢的優點。

 

EcoBoost 引擎使用的則是更先進的”進、排氣雙可變正時汽門技術”,相比於僅進氣汽門可變正時的引擎來說,對排汽門的相位調節能夠保證在引擎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範圍和更高的靈活性,所以其效率更高於一般的VVT-i引擎。EcoBoost 作為一款結合渦輪增壓、雙獨立可變汽門正時的直噴引擎,通過先進的程式控制,在成功的解決了各項技術與生俱來的缺陷的同時,有效的融合了各項技術的優點,相比目前為止的各品牌直噴引擎,EcoBoost 更加的節能,更加的強勁。

 

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EcoBoost 1.0渦輪引擎為三缸設計, EcoBoost 1.0引擎已連續四年獲得最佳引擎大獎級距冠軍的肯定。

 

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EcoBoost渦輪引擎應用的相當廣泛,包括FOCUSKUGAMOMDEO都可以看到這具引擎的身影。

 

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▲FIESTA 1.0有了EcoBoost渦輪引擎加持,動力上創造出非常令人讚賞的表現,最大馬力125匹,從0加速到100公里,約莫九秒即可完成。

 

有人認為渦輪引擎壽命較短,其實並非正確觀念,因為原廠在設計引擎之初,諸多設計早已強化渦輪耐用度,不過車主對渦輪引擎日常照顧也是不可省去的功課,像是要選擇優質機油,好的機油可以維持渦輪內部良好的散熱與潤滑第二是渦輪增壓器靠機油潤滑,引擎剛發動時機油溫度尚未達到最佳工作溫度,不適合高轉速行駛第三是停車後不要立即把引擎熄火,會造成渦輪內部機油因為高溫而變成積碳,導致渦輪卡死故障;最後當然就是要定期保養車輛,確保引擎是最佳狀態。

 

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