蒙迪欧CD391发动机技术研究

2018-01-24王茂美宋建桐成林牛雅丽

汽车实用技术 2017年24期

关键词：蒙迪欧油路油压

王茂美，宋建桐，成林，牛雅丽

（北京电子科技职业学院汽车工程学院，北京 100176）

引言

蒙迪欧CD391发动机是福特汽车新动力技术代表之一，此款发动机的三大技术优势分别为：燃油缸内直喷技术（GDI），涡轮增压技术（TC），双独立可变气门正时技术DVCT）。

为了方便广大读者对此款发动机的了解，重点介绍缸内直喷技术、废气涡轮增压和双独立可变气门正时技术，希望对大家有所帮助。

1 缸内直喷技术

蒙迪欧 CD391发动机采用的是缸内直喷的混合汽形成方式，汽油直接喷入汽缸中，而不是在进气门口喷射，不易形成积碳。另外燃油/空气不是在进气歧管中混合而是在缸内混合，混合更加的均匀[1]。

图1 蒙迪欧CD391发动机结构图

缸内直喷的发动机喷油时刻发生在发动机进气行程，燃油与空气的混合时间短，为了提高燃油的雾化效果，要求燃油有非常高的燃油压力，比常规发动机要高出三、四十倍，达到150bar。能不能把高压做到位，也是直喷能不能实现的核心关键，缸内直喷的发动机燃油系统分为低压油路和高压油路两个部分。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 蒙迪欧CD391发动机燃油系统组成示意图

1.1 低压油路

蒙迪欧 CD391发动机的低压燃油管路是指从油箱到高压油泵之前的油路，电子油泵在不同的工况下，依据单独的油泵控制模块FPDM发出的指令，把所需的燃油输送给高压油泵，无回油。低压油路组成如图3所示。

图3 蒙迪欧CD391低压油路组成

图4 蒙迪欧CD391高压油路组成

低压油路工作原理跟传统汽油机类似，PCM 根据的发动机不同工况，将目标油压的控制信息传递给FPDM，FPDM接收到 PCM 的信息后驱动电动油泵供油。低压管路的燃油压力传感器把当前的低压管路油压值反馈给PCM，如此就实现了对低压燃油压力的闭环控制。

1.2 高压油路

高压油路指从高压油泵到喷油器的油路，如图4所示。

（1）高压油泵

蒙迪欧CD391发动机采用了B o s c h公司的HDP5型高压油泵，高压油泵为单缸泵，由排气凸轮轴驱动，带有进油计量阀。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。

HDP5型高压泵的特点：①筒式挺杆位于排气凸轮轴上的三段式凸轮与油泵柱塞之间；②高压油泵到油轨中的油量是通过燃油计量阀控制；③泵油油量取决于发动机转速和燃油计量阀的控制；④高压油泵产生的最大油压是15MPa[1]。

图6 高压油泵剖视图

（2）油压传感器

该传感器安装在油轨上，用于测量油轨中的燃油压力。精确控制油轨中燃油压力，对于发动机的排放性能和动力性能都至关重要。通过采用高压燃油压力传感器和燃油计量阀组成一个高压燃油管路油压的闭环控制系统。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

蒙迪欧CD391发动机采用了Bosch公司的HDEV5.1型喷油器，带有7个喷孔，喷油器喷嘴上的喷孔采用偏心设置(图7)。燃油以一个精确的喷射角度喷射到燃烧室[2]。

图7 喷油器

图8 涡轮外部结构

2 涡轮增压技术

蒙迪欧 CD391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，能大幅度提升发动机的最大功率和扭矩，还能提高发动机的燃油经济性和排放性。其结构如图8和图9所示。

废气涡轮增压系统中几个主要部件的功能说明及工作逻辑：

（1）增压压力控制电磁阀

废气涡轮系统的增压压力受压力控制电磁阀控制，最大增压压力为120kPa，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占空比。当占空比在80-90%，排气旁通阀全开；当占空比在20时，排气旁通阀全关[3]，如图10所示。

图9 涡轮内部结构

图10 增压压力控制电磁阀

（2）回风阀

回风阀是一个机械装置，通过压力差控制，安装在涡轮进气侧。打开时，增压的空气又会回流到涡轮的进气侧，从而使涡轮增压器的转速得到保持。回风阀的作用是在节气门突然关闭的情况下，消除节气门和涡轮增压器之间的背压。这种背压会造成增压压力损失以及导致节气门寿命降低。回风阀在增压压力和进气歧管压力差超过24kPa时打开。