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2.0GTDI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。
1．结构组成
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
a.压力限制阀（图7）
图7
在油压达到20 MPa时，压力限制阀将打开泄压。
b.压力缓冲器（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。
c.进油计量阀
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个圆锥形的油雾都能单独适应燃烧室的条件，这样的燃油雾化状态导致混合气在燃烧室内形成更有利。
当PCM给线圈通电时产生磁场，使得阀针克服弹簧的弹力从阀座中升起，从而打开燃油喷孔。由于油轨里的压力和燃烧室之间存在压力差，燃油就被喷射到燃烧室中。断电时, 阀针在弹簧力的作用下压回到阀座，燃油喷射结束。由于缸内直喷发动机的喷油时刻发生在进气行程，汽油与空气的混合时间短，故要求直喷发动机的喷油持续时间尽量短。
燃油的喷射量取决于油轨的压力及喷油器的开启时间，PCM通过方波控制信号控制喷油器。PCM先发出数字控制信号，数字控制信号经过放大器电路转换成为模拟控制电压控制信号传递给喷油器，直流转换器将控制信号的初始电压转换成65 V，这个65 V的高电压对于加速喷油器的开启是必须的。当喷油器的阀针完全开启后，只需要比较低的电压就可以保持阀针的开启。
偏心设计的喷孔要求精确的喷油器校正，当安装喷油器时，必须注意安装位置。每个喷油器的塑料插销必须插到油轨上的狭槽中，固定夹必须安装在正确的位置上。在每个喷油器和各自在油轨上的固定座上都有一个固定夹，这些固定夹用于固定喷油器，这就保证了喷油器和缸盖上的燃烧室开口的精确配合。
2．工作模式
（1）均质模式（图12）
图12
当发动机在正常工作温度时，混合气在均质工作模式产生。在这个模式下，燃油喷射量按照与新鲜空气的理论比值14.7：1精确计算，燃油喷射在进气行程，这样有足够的剩余时间让全部混合汽混合均匀。在均质工作模式，燃烧很大程度上相当于一个进气歧管喷油模式下的燃烧。
（2）催化器加热工作模式（图13）
图13
当发动机温度低时，催化器加热工作模式可以用2次喷射为三元催化转化器提供快速的加热。第1次喷射同均质工作模式一样从进气行程开始，第2次发生在压缩行程，当进气门关闭后快速喷射，这样形成一个浓的油核围绕在火花塞周围。点火时刻被推迟，这样尽可能多的燃烧余热可以进入排气管，从而到达三元催化器。
三、废气涡轮增压系统
图14
该款发动机采用了与排气歧管集成在一起的废气涡轮增压系统（图14），其具体结构如图15所示。
图15a
图15b
（1）增压压力控制电磁阀
废气涡轮增压系统的增压压力受压力控制电磁阀的控制，最大增压压力为120 kPa，发动机控制单元通过占空比信号调节增压压力。真空控制执行器上的压力取决于增压压力及电磁阀上通电电压的占空比。当占空比在80％～90％: 废气风门全开；当占空比在20％时，废气风门全关。
（2）回风阀
回风阀是是一个机械装置，通过压力差控制，作用是防止在节气门突然关闭的情况下涡轮增压器的速度下降。因为突然关闭节气门会导致节气门和涡轮增压器叶轮之间的空间内产生背压，因此增压器的叶轮会被强烈的制动，被制动的涡轮增压器导致大量的增压压力损失，且在下一次需要产生增压效果的时候损失了动力。采用回风阀后，可以防止如果突然关闭节气门的时候产生背压。
回风阀在增压压力和进气歧管的两侧压力差异超过24 kPa 的时候将会打开。
（3）空气流量计（MAF）
空气流量计用于计量吸入发动机的进气量，PCM用这个信号计算喷油时间、燃油压力、点火时刻、涡轮增压压力、发动机负荷及TCM换挡控制。如果MAF失效，系统会采用MAP传感器的信号作为替代信号用于计算进气量。MAF的供电为蓄电池电压，信号电压为0～5 V。
PCM通过监测信号的频率来计量空气的流量，信号的频率是随着空气流量的增加而提高的。如果信号失效，PCM将利用25 ℃的固定值替代该信号。
（4）MAPT传感器
MAPT位于中冷器出口处， PCM通过这个传感器测量增压后的空气压力和温度。如果MAPT传感器失效，PCM无法得到增压后的空气压力信息，在这种故障模式下PCM不再对增压系统进行控制，增压电磁阀会一直处于不工作的状态。
当MAPT失效PCM控制增压电磁阀控制地线的占空比为恒定的98% ，这就限制了涡轮增压器的最大增压压力。
（5）进气管压力（MAP）传感器
MAP传感器位于进气歧管上，该传感器与MAFT（空气流量和进气温度传感器）一起，用于计算空气流量。
(黄森)
