摘自：https://www.motor.com/magazine-summary/dissecting-fords-ecoboost-engine/ 
时间：2017年7月 作者：Roy Dennis Ripple

福特EcoBoost发动机结合了涡轮增压和直喷技术，以提高燃油经济性和降低排放，同时不会牺牲性能。会出现什么问题呢？

我们的目标是制造一种低排放的汽车，具有良好的燃油经济性，并且性能非常好，以至于司机忘记了他驾驶的是一辆低排放的汽车，同时它的燃油经济性很好。为了实现它，我们需要从每立方厘米的小排量引擎中压榨出所有的功率。这就是福特工程师试图使用EcoBoost引擎的原因。他们已经从1.5L 4缸和365hp中获得了179马力。EcoBoost也可以在其他的产品中使用，如2.7L V6、2.3L、2.0L和1.6L 4缸，以及1.0L 3缸。

EcoBoost是一种汽油涡轮增压直喷(GTDI)发动机，它将三种节能、提高性能的技术集成到一种发动机设计中，通过涡轮增压、高压直接燃油喷射和可变凸轮定时来实现。

在GTDI发动机中，使用无回油燃料系统的低压燃油泵将燃油输送到发动机舱。 然后，燃料通过安装在气缸盖顶部并由四面凸轮轴凸角驱动的机械致动的高压燃料泵。 根据需要，燃料通过不锈钢燃料轨道运行，压力在65和2150 psi之间，然后通过燃料喷射器直接喷入燃烧室。

进气通过空气过滤器进入，并被涡轮增压器的压缩机侧压缩。 非常热的压缩空气被强制通过增压空气冷却器（CAC），因为我们都知道，冷空气更密集，这意味着它比热空气更有效地燃烧，然后通过节气门体到达进气歧管，通过进气阀进入燃烧室。

在燃烧之后，排气被推入双室排气歧管，其包括排气和发动机室之间的气隙。 这样可以保持排气更热，这样可以提高涡轮增压器的运行效率，有助于保持发动机舱的冷却。 热膨胀的废气运行到涡轮增压器的涡轮机侧，以高达200,000rpm的速度旋转转子，其转动涡轮增压器的压缩机侧。 这是GTDI引擎的基本启动和启动。

为了适应GTDI，基本引擎没有做过很多改动。它们具有双缸顶置凸轮轴（DOHC），每个气缸超过四个阀门，由可变凸轮正时（VCT）控制。 气缸盖是铝，所有EcoBoost发动机，但是1.0L和2.7L都有铝合金块，这就是为什么福特公司要尽全力防止由于过热引起的发动机损坏。

对于所有GTDI引擎，压缩比为10:1，除了2.0L（9.3:1）和2.3L（9.5:1）之外。 强制空气发动机需要较低的压缩力才能防止爆炸。 在海平面的15psi的涡轮增压下，具有10:1压缩比的发动机具有约20:1的有效压缩比。 这个比例与爆震限制相呼应。 任何更高的压缩可能导致空燃混合物的预燃，引起一些令人讨厌的爆炸。

所有GTDI发动机进气阀背面积碳过多成为一个令人担忧的问题。 这导致难以诊断的失火，特别是当发动机冷时，也可能产生怠速不稳。对此的一个原因是气门正时。

当排气阀在升压条件下在排气冲程中打开时，进气阀稍微打开以允许强制空气进入燃烧室。 这种强制新鲜空气的推动有助于从气缸中排出废气。 在这种重叠期间，少量的燃烧气体可以潜入进气门，导致阀的背面积碳。 直接燃油喷射恶化了这种情况，因为燃料没有直接喷在进气阀上以便将其清除; 而是直接喷射燃料直接喷入燃烧室。

另一个导致这个问题的是PCV系统。 除了从PCV系统进入进气口的正常曲轴箱蒸汽外，这些蒸汽也可以进入涡轮增压器的进气口。 在增压条件下，PCV真空软管中的止回阀将曲轴箱蒸气转向涡轮增压器的低压软管。 这样可以防止加压进气通过PCV阀回流到曲轴箱中。

诊断过多碳积累的唯一可靠方法是使用管道镜观察阀门。因此，如果您在GTDI引擎上诊断幻影失火，特别是如果它的温度更低，并且在消除了通常的嫌疑之后，请使用管道镜检查。

当您GTDI引擎商店时，您可能会听到关于排气管黑烟的投诉。 初始启动期间，特别是在第一次加速时期间，冒黑烟被认为是正常的。这是由于在冷启动期间使用的双脉冲注入策略。 最佳冷启动方案是一种混合物，其混合足够充分以适应冷却的发动机，但足够稀薄以允许催化转化器快速达到工作温度。 在GTDI发动机冷启动时，喷油器在进气循环的下行程序上提供小喷雾，然后在活塞顶部的另一喷雾。活塞的形状迫使燃料朝向火花塞，允许良好的冷启动混合，而不会产生充分混合的状况。这往往会导致一些来自尾管的黑色气泡。如果燃油配件没有表示混合充分的条件，那是正常现象。

1.0L EcoBoost GTDI发动机使用油浴的正时皮带，所以当看到油浴皮带时，不要惊慌。当为任何福特的四缸GTDI发动机提供定时皮带或链条时，不要先用特殊工具将曲轴和凸轮轴固定在曲轴和凸轮轴上。皮带轮未被锁定，并在紧固时锁定到轴上。 如果在不锁定轴的情况下将其松开，阀门弹簧将旋转凸轮轴，可能会导致发动机损坏。

这里有一个关于涡轮增压器的一句话描述:“涡轮增压器通过向燃烧室供应压缩新鲜空气，通过一种由膨胀的废气驱动的离心式空气压缩机来提高发动机的效率。”在福特的3缸、4缸引擎上有一个涡轮增压器，在V6引擎上有两个，每一款都有一个。GTDI涡轮通过机油、冷却剂和空气冷却。轴承由机油润滑。

GTDI涡轮增压器直接安装在与排气歧管集成在一起的某些应用中。靠近燃烧室的涡轮使得它能够更快地达到最大速度。 这与驱动涡轮机的低惯性转子一起，使涡轮快速反应后，几乎没有涡轮滞。 但是涡轮的位置确实造成了一些问题。 当涡轮变热以后，也容易受到可能从气缸中飞出的松散碳块的损坏，这就是为什么你不应该在GTDI发动机上执行感应服务。 清洁剂产生的多余的热量和粗糙的碳块的破碎会损坏涡轮。福特正在通过认证的感应清洗系统。

必须调节涡轮增压器输出，以防止过大的进气压力或过载。动力总成控制模块（PCM）使用涡轮增压器安装的废气门控制排放到涡轮的排放流量，当需要时可以引导涡轮增压器周围的排气流动。根据应用，废气门由发动机真空或增压压力操作的隔膜打开。 PCM使用进气歧管安装的MAP传感器来监测增压压力。然后，使用废气门调节阀螺线管，它命令隔膜移动一个提升阀，将排气流重新定向在涡轮机周围。阀门通过弹簧压力保持在关闭位置。螺纹杆将隔膜连接到阀门，尽管杆具有调节螺母，但不可调节。杆从工厂出来，在调节螺母上涂上一个笼子。如果保持架缺失，或者油漆受到干扰，有人试图调整，并且必须更换整个涡轮，因为废气门和杆不能单独维修。

在快速节流阀释放过程中，从高压涡轮增压器出口的进气口被重定向到涡轮增压器旁路阀(TCBV)的低压涡轮增压器入口。这一循环的气流阻止了噪音，这是由吸入空气通过涡轮增压器造成的。当TCBV被卡住时，在快速减速时的空气声音会很响，经常会产生客户投诉。根据应用程序，TCBV将由电动机或发动机真空操作。

涡轮增压器控制的大多数问题将设置一个DTC，但不是全部。我最近为3.5L GTDI提供了一个资源管理器，这将在40mph的时间内失去加速功率。PCM中没有存储DTC，所以我进行了目视检查，这是您在所有诊断中最有价值的工具。 从空气进入到TCBV的真空软管破裂和泄漏，导致进气在需要增压空气的时间内绕过涡轮增压器。 从那时起，我看到了一些软而破裂的软管。在GTDI引擎诊断功率损耗时，请务必检查。

以下是诊断涡轮增压器噪声问题的一些提示。一个空气湍流的声音或一个哇！在V6 GTDI发动机上进行节气门引入时的噪音可能是由涡轮增压器不平衡引起的，这意味着两个涡轮机之间不能相互平衡地运行。检查废料棒上的油漆，以确保没有人弄乱调整，然后进行废气门诊断。 其他噪音也包括口哨声或嘶嘶声。 口哨通常由涡轮的低压侧的泄漏引起; 嘶嘶声通常是高压泄漏，通过涡轮增压。

在对GTDI发动机进行任何诊断之前，可以目视检查所有进气和真空软管连接。 最小的空气泄漏可能导致驾驶性能问题并设置DTC。 在目视检查期间，您可能会注意到涡轮增压器附近有油渣。 这是正常的，由于PCV系统。 漏油，排水或灌水是不正常的。

还有一些关于涡轮的事情。在蒸发排放系统中，唯一的变化是容纳GTDI的是一个止回阀，它位于进气歧管和罐式清洗阀之间，以防止增压压力进入蒸气罐。

涡轮增压器供油管路中有一个屏幕。 在更换报废的涡轮机时，请务必更换，如果从涡轮增压器中取出进气口或出口软管，请用抹布盖住开口。再小的碎片都可以损坏涡轮。

1.5L GTDI使用水冷CAC。 冷却液通过冷却器通过电动冷却剂泵循环。 该辅助冷却系统通过与发动机冷却系统相同的脱气瓶填充，并且在冷却器上方设置泄放阀。

由于在升压期间缺少进气歧管真空，所以使用机械真空泵来容纳制动助力器。真空泵安装在气缸盖的背面，是凸轮轴驱动的。2011年和2012年F-150s使用安装在散热器支架左侧的电动泵，位于前大灯后面。 这些电动泵确实不好，当它们工作的时候会产生很大的噪音。

GTDI的DI部分，高压直喷燃料怎么样？ 燃料直接注入到燃烧室中的最大优点之一是其不会在进气歧管中蒸发或粘附到进气口的壁上。 相反，燃料在进入燃烧室时被吸入空气雾化。

低压泵由内部灯电路的激活引发。 所以当你打开门时，低压泵会打开几秒钟来建立燃油压力。 当PCM接收到发动机启动信号时，它向燃油喷射器发送一个65V的升压，使其起动，然后根据需要调制电压。 由于高压泵是机械式的，一旦发动机开始转动，它就开始工作。

钢管路从高压泵向燃油轨道供油。 虽然在燃油系统的高压侧没有维修口，但有些型号在低压侧提供了一个维修口。 确定燃油压力的最佳方式是监测位于低压侧的燃油压力传感器和安装在高压侧的燃油轨压力（FRP）传感器的参数。 高压由燃料量调节器控制，燃油量调节器由安装在高压泵上的PCM进行脉冲调制。

燃油系统的低压侧和高压侧均配合在一起，并且在出现故障的情况下都会对另一方作出反应。 我们为1.6L的翼虎提供了服务，整个范围内的功率损失从顶级到最高速度。 它跑起来就像逆风而上。我注意到的第一件事是，燃油压力低于规定值约10 psi。 然后我发现这是因为高燃油压力大大低于规范。 PCM正在提高低压，试图补偿降低的高压。 因此，在监测燃油压力时，请注意，一方超出规格值可能是由于另一侧的故障。

福特在发动机运行时不建议对燃油喷射器线束插头进行补偿，因为这可能会损坏PCM。 如果您有一个无效的注射器，请检查进样器中的两根电线是否打开或短路。 检查注射器两个引脚之间的电阻; 它应该是1到2欧姆。 不要试用测试GTDI燃油喷射器。 记住，这些事情开始需要65V。

在位于凸轮轴凸角的高压泵下面有一个挺杆，与泵接合。 更换泵时，请务必检查挺杆和凸轮轴的磨损。 更换气缸盖或发动机时，不要忘记取下挺杆，将其放入新的。 很容易错过，发动机会没有空档，但是一旦你加速就会注意到它丢失了。

来自怠速GTDI发动机的轻轻敲击声音，这不是阀门的声音，而是高压泵的正常运行。 出厂时在泵上安装了橡胶噪声抑制器，以帮助抑制噪音。 不要忘了重新安装抑制器，因为如果没有，客户会听到轻轻敲击声音，并回来会告诉你，“自从你修好了我的车......”我们都喜欢这个。

EcoBoost GTDI发动机使用基本的线圈插头点火系统，但有一个例外。 线圈驱动器集成到线圈中，而不是PCM。 这意味着线圈线束插头包含三根电线，在启动和运行中处于热源的电源电路，PCM的接地电路和触发电路。 PCM接地触发线，切换驱动器以对线圈起火。 重要的是，您不要在发动机运行时拔下这些线圈，否则可能会损坏PCM。 最好从火花塞拉出线圈，并安装火花测试仪，看看是否有火花。 如果没有火花，交换线圈与另一个圆柱体，看看是否失火。

所有GTDI发动机都使用双独立可变凸轮定时（Ti-VCT）来调节进气和排气凸轮的时间，但不包括在F-150中的3.5L发动机; 这些使用进气相移（IPS）仅控制进气凸轮轴。 VCT系统使用油压控制致动器来旋转凸轮轴，以根据操作条件推进或延迟发动机正时。 除了减少排放和提高发动机功率外，Ti-VCT还可以消除EGR阀。 这是通过控制进气门开口和排气门关闭之间的重叠来实现的，允许在进气冲程期间将少量废气拉入气缸。

Ti-VCT致动器安装在每个凸轮轴的前部，正时链条或正时皮带安装在执行器上。 执行器通过油压运动，该压力由PCM控制的电磁阀调节。 当油的流动从致动器的一侧移动到另一侧时，油压的差速变化将凸轮轴转动到高级或延迟位置。 PCM使用曲轴位置（CKP）和凸轮轴位置（CMP）传感器值来确定发动机正时。 如果PCM检测到与Ti-VCT系统有关的问题 - 通常在螺线管电路中打开或者与实际发动机正时相关的实际发动机正时不正确，则会将执行器移动到默认位置并设置DTC。

由于Ti-VCT依赖于油压，所以关键是发动机机油压力在系统正常工作的范围内。 当诊断Ti-VCT不是电路问题的问题时，首先检查机油压力。 低油压会导致噪音较大的执行器，嘈杂的链条和实际的发动机正时不正确。 检查油泥，即使油压在规格范围内。 污泥会阻塞供给执行器的小油道，导致故障。

我最近为1.6L GTDI引擎提供了各种Ti-VCT性能DTC服务。 我第一次检查油压，这是在规格范围内。 拆卸过程中，发现过滤材料堵塞了从售后无名油过滤器脱落的进气VCT执行机构。 这些碎片很小，构成了一种纸油泥。 它不会以任何其他方式影响发动机的运行; 它只是阻塞了Ti-VCT。 在开始Ti-VCT诊断之前，请务必检查油压和油状况。

GTDI发动机上的冷却系统使用各种技巧来控制通过发动机的冷却剂流量。 为了使发动机部件更快地加热，1.6L GTDI发动机采用冷却液切断电磁阀，在冷启动期间控制通过发动机油缸的冷却剂流量。 阀门关闭发动机的所有冷却液，直到预热阶段结束，然后重新打开，使正常的冷却剂流动。 在环境温度低于60°F的冷启动期间，截止阀保持打开，以向驾驶员提供车厢热量。 要检查截流阀是否卡死，取出脱气瓶盖并寻找流量。 如果在温暖的发动机上看到脱气瓶中没有流动，则截止阀不会打开。

在所有EcoBoost GTDI发动机中，通过一条从发动机冷却系统分支的冷却剂流量，除了使用单独的电动冷却剂泵供给涡轮的1.0L以外。 1.0L还使用两个恒温器来更好地控制通过发动机的冷却剂流量。

为了控制通过散热器和/ /冷凝器的气流，一些型号使用有源格栅配置。 格栅是位于a / c冷凝器前面的一系列百叶窗，由PCM通过电动执行器控制。 百叶窗可以完全关闭以阻止气流，或者允许以6°增量打开部分流动，一直完全打开。 PCM使用发动机温度，环境温度，车速和a / c压力来确定活动格栅的位置。 如果执行器没有移动到PCM所需的位置，它将设置一个DTC。 问题是盲板并不总是随执行器移动，无论是由于道路碎片，冰块还是碰撞造成的。 在诊断发动机过热或a / c效率问题时，请始终检查百叶窗是否有损坏或污染。 我最近更换了一个活动格栅，因为一个身体店铺关闭了破碎的百叶窗，以防止它们发出咔嗒声。

在过热的情况下，福特EcoBoost GTDI发动机将进入故障模式。 在过热事件开始时，PCM将打开警告指示灯，将冷却风扇设置为高电平，并开始关闭气缸以尝试冷却发动机。 P1299（气缸盖过热保护有效）将存储在PCM中，车辆将空转，但不加速。 发动机将保持在故障模式，直到DTC被清除，即使发动机冷却下来。

只要我们拒绝将我们的灵魂卖给电动汽车，仍然需要良好的燃油经济性，再加上早上通勤的一点放大，涡轮增压发动机和直接燃油喷射最有可能是乘用车和轻型卡车的未来。 毕竟谁不喜欢马力？