福特Ecoboost发动机解析

眼下已近2009年年末，关心福特的车友相信都记得福特汽车（中国）有限公司董事长兼首席执行官葛致诺对国内消费者的承诺，那就是将于2010年福特将会引进ECOBOOST系列发动机及POWERSHIFT双离合变速箱等先进技术。

其中，ECOBOOST系列发动机是能够在性能与技术上与大众TSI发动机抗衡的发动机系列。

那么，在ECOBOOST到来之前，让我们来为大家介绍一下这一系列的发动机。

先驱：取代V8的3.5 V6 Ecoboost
Ecoboost这一理念最早在2008年4月前后推出，主要技术核心是涡轮增压、缸内直喷和可变气门正时技术，以提升发动机动力表现和燃油经济性为主要目标，简单的说就是“用更少的燃油消耗实现更高的动力输出”。

Ecoboost家族的第一位成员是一台排量为3.5L 的V6发动机，搭载双涡轮增压器，最大功率261千瓦，最大扭矩474牛米，动力输出已经超越了传统的4.6L V8自然吸气发动机，目前已经确定将在2010款福特FLEX以及2010款林肯MKS车型上搭载该发动机。

3.5L V6 Ecoboost发动机
主攻欧亚市场：四缸ECOBOOST发动机
替代大排量的3.5L V6发动机更多的是针对北美地区消费者的用车习惯，对于欧洲和亚洲地区来说，中小排量的ECOBOOST显然更具实际意义。

在2009年9月的法兰克福车展上，福特带来了ECOBOOST系列发动机的四缸型号：2.0L ecoboost和1.6L ecoboost。

其中，2.0L发动机的最大功率在200马力（147KW）以上，1.6L发动机则根据调校的差异可以提供从150马力（110千瓦）到180马力（132千瓦）的动力输出。

未来，福特还将推出功率在130马力（96千瓦）以下的小排量Ecoboost发动机。

福特在国内市场的现有产品阵营中，主要是中小排量车型，所以四缸的2.0L 和1.6L Ecoboost发动机有可能最先被引入。

而在动力输出方面，福特的这两款发动机与国内市场上同级别涡轮增压发动机相当：其中新君威1.6T上使用的1.6L 涡轮增压发动机（无直喷技术）的最大功率为132千瓦，迈腾2.0TSI的最大功率为147千瓦，与之相比，福特的这两款新引擎能够有效帮助其挽回在动力技术方面的弱势，从而与通用和大众两家大厂平起平坐。

此外，未来的“小排
量”ECOBOOST发动机更是直指大众国内的1.4TSI以及通用在海外的1.4T发动机。

ECOBOOST技术特点解读：
相信大家对于“涡轮增压”以及“直喷”的概念都已比较熟悉，具体技术解读可点击此处查看相关文章
我们以4缸Ecoboost为例来介绍一下ECOBOOST发动机的特点（以下皆为发动机1：1模型）：首先是涡轮，2.0L及1.6L的ECOBOOST发动机的采用低惯量转子，转速达每分200000rpm以上，能够使发动机在1500rpm左右就达到峰值扭矩（或达到扭矩输出平台），相比传统的涡轮增压发动机，其涡轮的低惯量转子更易被废气驱动，常见的涡轮启动滞后的“迟滞效应”被有效的控制。

不过，我们都知道，通常涡轮增压发动机在停车之后不能立即熄火，需要等待3分钟左右，让机油泵继续运转以冷却在高温中的涡轮。

国内迈腾使用的1.8TSI 和2.0TSI都装备了自动的水冷系统，能够在熄火之后自动运行使用循环水冷却涡轮，进而使车主用车更加便利，也保证了涡轮的使用寿命。

我们见到的Ecoboost 四缸发动机上并没有这项功能，依然只有机油冷却，虽然福特的工程师认为福特的产品，本身就是拥有足够长的设计寿命。

对于缸内直喷技术而言，优势是将燃油直接注入汽缸，能够更加精准的计算和控制喷油量，相比缸外喷射减少了燃油损失，达到提高效率降低油耗的目的。

Ecoboost发动机的活塞顶面有着特殊的曲面造型，被负压吸入汽缸的空气能够形成涡流，搅动喷入的油滴更加均匀的混合，使燃油燃烧更加充分。

该发动机的喷油量和喷油时间能够达到每秒300次，喷油量控制精准，所以发动机即使在低转速下也能实现“稀薄燃烧”，“充分燃尽每滴油”，保证低转速下良好的动力响应，从另一方面弥补涡轮增压发动机响应迟滞的缺点。

可以看到喷油管直接插入汽缸内
对燃油的加压依靠“9号凸轮”完成
“可变正时气门技术”已是时下非常流行的字眼。

相比传统发动机，带有可变正时气门技术的发动机在结构上与传统凸轮轴有一定差异（见下图），通过伺服电机的控制能够使得气门与正时链条存在一定的时间差，即能够改变气门的相位角。

例如在发动机高转速时，为了吸入更多空气使燃料充分燃烧，可变正时气门系统能够延长气门重叠时间（进排气门同时打开的时间），提升进气量并且更好的排尽缸内废气。

另外“可变气门升程技术”则是通过改变气门行程来实现对进排气量的控制，有异曲同工之妙。

不过，目前很多带有可变正时气门机构的发动机仅进气门正时可变，使用进排气可变正时气门技术的发动机数量不多（双VVT-i、DVVT发动机等为进排气可变正时）。

Ecoboost发动机使用的就是进排气双可变正时气门技术，相比仅进气气门可变正时的发动机来说，对排气门的相位调节能够保证在发动机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范围和更高的灵活性，所以其效率高于一般发动机。

从凸轮轴前部可以看出，进排气均为可变正时气门
当然，在这里对这几个特点的介绍并不意味着Ecoboost在这些方面的探索和技术延伸处于领先，主要是针对这一发动机的主要看点做一简述。

匹敌大众&通用？
对于福特来说，Ecoboost发动机进入国内后最大的对手就是通用和大众这两大阵营，应用涡轮增压和缸内直喷技术的通用2.0Turbo DI、高增压的1.6T（无直喷）、大众的1.4TSI（国产，非进口串联增压版）、1.8TSI、2.0TSI等等都是强劲的对手。

我们从Ecoboost的工况图上来看，2.0L Ecoboost的扭矩输出相比大众2.0TSI的280牛米的水平还是有一定优势的，但离通用2.0T的350牛米还有差距。

而1.6Ecoboost的240牛米与大众1.4TSI的220牛米以及通用1.6T 230牛米几乎不相上下。

由此可见，EcoBoost发动机在性能表现上，已经基本与大众和通用的同级别发动机处在同一个水平线上，至于油耗表现由于没有参照物，至今仍然是未知数。

2.0L ECOBOOST扭矩输出峰值320牛米左右
1.6L ECOBOOST扭矩输出，1500rpm即可输出240牛米左右的扭矩
所以，在与对手势均力敌的前提下，Ecoboost想要吸引消费者的眼球，没有一个合理的价格是很困难的。

如果匹配Ecoboost发动机的车型能够以相对更具竞争力的价格登陆市场，那么消费者就有了充分的购买理由，前景可期。

如果福特
会在Ecoboost车型上同步匹配Powershift双离合变速箱，那么其产品竞争力也会得到明显的加强，毕竟国内在量产车上匹配双离合变速箱的，还只有大众一家。

知道看到福克斯要推出EcoBoost 1.6T车型的新闻后，感觉到丝丝悔恨的同时也对EcoBoost技术产生了一些好奇。

最近又看到新蒙迪欧也要配备EcoBoost 2.0T发动机，就决定和大家一起分享一些EcoBoost的奥秘所在。

EcoBoost GTDi 是福特了融合涡轮增压+缸内直喷+进排气可变正时三种先进技
术的总称
如果您对大众的TSI发动机技术有所了解的话一定知道，TSI就是大众涡轮增压直喷技术的代称而不是指某一款发动机。

EcoBoost GTDi与大众的TSI有些相似，它是福特在传统汽油发动机的基础上融合了涡轮增压+缸内直喷+进排气可变正时三种先进发动机技术的代称。

福特EcoBoost GTDi发动机将燃油直喷、涡轮增压、双独立可变气门正时三大技术的整合的设计理念，包括：优化的发动机效率——有效提升燃油经济性20%，同时降低二氧化碳排放15%；更丰富的驾驶乐趣——低转速下的强大扭矩和宽转速范围内的优异响应；小排量带来的优势——享受传统高排量发动机的输出动力，却拥有小排量发动机体积小、重量轻和油耗低的好处。

下面我们就来逐一图文讲解：燃油高压直喷、涡轮增压和双独立可变气门正时三项技术。

EcoBoost GTDi 燃油高压直喷技术：
在了解燃油直喷技术之前，这里需要先给各位普及一个内燃机技术知识，大家知道内燃机主要分汽油发动机和柴油发动机两种，由于汽油和柴油的不同特性，汽油机往往采用点燃方式，柴油机则采用压燃方式。

传统的汽油发动机是将燃油喷入进气歧管混合后进入汽缸，由火花塞点火燃烧；而柴油机则是讲燃油直接喷入汽缸（即燃油直喷技术）与空气进行混合然后压缩使其自燃。

有一个不争的事实是汽油机的这种点燃方式的燃油效率不如柴油机的压燃效率高。

当然由于汽油的物理特性汽油机要实现压燃的可能性很小，但可以肯定的是汽油机技术越接近柴油机技术其燃油效率也将越高。

采用柴油发动机缸内直喷技术和涡轮增压技术（稍后解析涡轮增压技术）就是当前汽油机提高燃油效率最先进技术。

众所周知，汽油发动机实现高燃油效率的最佳空燃比（即空气和汽油的比例）为14.7：1。

如上图是传统电喷发动机喷油嘴工作位置图，大家可以看到，喷油嘴是将油喷到进气歧管里面，混合气在进气歧管里面形成。

虽然ECU通过控制喷油嘴的喷油脉宽可以实现一定的精确供油，但由于在歧管内形成混合气，容易受到气门开闭以及近期气流的影响，很难达到理想中的14.7：1的空燃比。

另外由于混合气在缸外形成，所以混合气进入燃烧室只能通过气门的开闭来控制，这种被动控制的方式不能完全适应发动机不同工况的需求。

使得汽油机的经济性与动力性大打折扣。

如上图是直喷发动机喷油嘴的位置示意图，很明显，由于采用了缸内直喷技术，混合气形成的区域就在燃烧室内。

通过高压喷嘴直接将燃油喷在气缸里面，利用活塞顶部那如同月球表面的形状的设计，使混合气能在燃烧室内不由自主的产生一种奔放的涡流，从而得到充分的混合，这意味着燃烧就会更加充分，能量转换效率更高。

福特对包含直喷技术的EcoBoost GTDi的测试数据显示其油耗能有20%的降幅，同时能减少15%左右的二氧化碳。

传统的混合气体靠的是负压让混合气进入气缸，喷油嘴压力就不需要多大了。

但是直喷就必须有高压喷油嘴在把汽油雾化之后然后大力的喷进去，所以就必须要有足够的高压了。

能不能把高压做到位，这正是直喷能不能实现的核心关键，车厂的技术在这里完全能被衡量。

2.0升EcoBoost GTDi发动机采用燃油直喷技术是依靠燃油喷射器里的4个独立的喷嘴，把燃油直接喷射到汽缸里，并和进入气缸的空气混合，通过提高燃油压缩比，来达到增强输出动力的目的。

其核心技术是一套高压燃油缸内直喷系统，它能以高达200 巴的压力（而国内采用直喷技术压力一般在150 巴）将精确定量的少量燃油喷入每个汽缸内——油滴的大小一般小于0.02 毫米，相当于人类头发丝直径的1/5 。

事实上为了提高汽油机的燃油效率，柴油机所采用的涡轮增压技术比其缸内直喷技术更早的搬到了汽油发动机上。

涡轮增压系统是利用排气推动推动涡轮叶片的高速旋转，从而带动进气口附近的进气叶片转动（空气压缩机），这样就能对进气进行加压，来提高进气的压力，增加进气密度以达到增加进气量的目的。

但是由于要推动涡轮叶片的转速是相当高的，大概有10万转/分钟，想要推动涡轮叶片以这么高的速度转动是需要一定排气能量的，这也就是发动机调校中所说的涡轮介入转速。

因此，在发动机转速较低的时候，涡轮增压器是无法工作的，因为此时发动机产生的排气能量不足以推动排气涡轮（常规涡轮增压发动机需要2000转以后才能启动涡轮增压器）。

这也就产生了涡轮迟滞现象。

福特为了使驾驶乐趣发挥至极致，通过先进的涡轮增压技术（内置小型低惯量转子）解决了涡轮迟滞问题。

使其EcoBoost GTDi发动机能在低转速下实现高扭矩，并兼具发动机高转速下的灵敏响应。

福特EcoBoost技术区别与其他厂家的涡轮增压技术，并在于这套涡轮增压里面内置了经过悉心甄选一个小型低惯量转子，该转子能以每分钟超过200,000 转的速度高速运转。

这使得涡轮叶片更容易被废气驱动，确保了发动机在每分钟1,500 转或更低转速时获得最大扭矩，发动机的峰值扭矩的提前实现使得涡轮迟滞被控制在最低限度。

另外涡轮经过精心匹配，EcoBoost GTDi发动机在转速高达每分钟5,000转时仍保持强劲动力和灵敏响应，因此其峰值动力输出范围更宽。

EcoBoost GTDi 的双可变正时气门技术：
可变气门正时技术，是国内目前最为普通发动机节油技术，常见的可变气门正时技术原理是根据不同的发动机负荷通过控制进气气门开启时间（其原理为链条带动的齿盘与凸轮轴的结合，中间存在有一定的自由量，通过伺服电机可以对凸轮与齿盘的角度差作出调节，使气门提前或者延迟关闭，从而实现可变气门正时）从而改善发动机效率和性能。

但由于只控制进气气门正时，节油效果并不十分明显，如果能够同时排气气门也采用可变气门正时技术，发动机的效率和性能将会得到更好的提高。

无奈的是目前市面上很多带有可变正时气门机构的发动机仅之是进气门正时可变。

使用进排气可变正时技术的发动机数量很少，其中较为知名的为丰田的双VVTi发动机。

而福特EcoBoost GTDi正时采用了进、排气都可控的可变正时技术。

2.0L EcoBoost GTDi 发动机的进、排气凸轮轴都配备了独立的可变气门正时系统，它能在不同转速下优化缸内气流，特别可在部分负荷下改善发动机效率和性能。

通过对EcoBoost GTDi三项核心技术拆解我们会发现，EcoBoost GTDi并不是将涡轮增压+缸内直喷+可变气门正时三项已有的技术进行简单叠加，而是对涡轮增压、缸内直喷、可变气门正时三项技术分别进行了技术优化。

EcoBoost GTDi实现了发动机强动力输出和低油耗效能。

这EcoBoost发动机的核心技术其实是缸内直喷而不是涡轮增压。

要说这涡轮增压当然是不错的，利用废气带动涡轮，增压效果明显，当然能提高发动机效率和燃油效率。

可这动力和省油的主要功劳其实是缸内直喷的，不知道是因为新名词吸引眼球还是别的为什么，反正一开始大众就宣传涡轮增压，大伙现在也都认这个，福特只好随行就市，也说涡轮增压了。

福特的EcoBoost之所以能有更强动力更低油耗，主要还是直喷技术的突破。

先用超高压把精确定量的少量燃油喷入每个汽缸内，一个是高压保证汽油雾化的更加彻底，一个是精确定量这个量上的把握，这才是保证强动力和低油耗的关键部分。

为了做的更保险，让发动机动力和油耗表现更好，EcoBoost还加上了每个燃烧循环的多重喷射技术，根据发动机的实际表现随时修正。

这样一来发动机性能就得到了绝对保证，也进一步提高缸内气体的利用率。

再加上涡轮增压和大家都熟悉的双可变气门正时技术，EcoBoost 2.0T拥有比TSI 2.0更强的动力，而且比现在所有的涡轮增压发动机都更省油也就顺理成章了。

再说这个PowerShift，其实也不算最新技术，沃尔沃S40就用过，不过他结合了手动变速和传统自动变速的所有优点，能实现手动变速器的燃油经济性和灵敏响应，东西确实是好东西。

福特PowerShift变速器的最大优点是不需要变矩器、行星齿轮组、多片湿式离合器和制动带之类的复杂子系统，减轻了重量，还提高了响应速度和性能，不用说主要是用来提高致胜的操控性能。

另一个优点是额定扭矩大，而且可自由选择速比，自然也就增强了致胜的动力表现。

第三个好处是动力不间断，PowerShift拆开来说就是Power（动力）+Shift（换档），也就是说在换档阶段时，依旧有动力输出，好处不说你也知道。

另外PowerShift变速器有一个特有的技术，就是在刹车时离合器松开——省油，跟传统4速自动变速器比，PowerShift最高降低油耗达9%（网上数据）主要就是靠这来实现的。

另外还有“斜坡模式”和“起步协助”用来辅助驾驶，跟动力和油耗就关系不大了。

总结一下，其实新致胜2.0T之所以有这么强的动力和超低油耗，主要靠的是发动机的缸内直喷技术，然后才是涡轮增压和双可变气门正时技术，另外还要加上Powershift双离合变速器刹车时离合器松开的技术设计。

当然，谁都知道，缺了任何一个，效果都没这么好了。