透视蒙迪欧致胜2.3L Duratec-HE发动机技术

随着长安福特最新一代蒙迪欧——“致胜”的上市，标志着这一车系也已进入了第三代。在动力系统方面，福特公司为这款基于EUCD平台的欧洲版蒙迪欧提供了1.8 L Duratorq TDCi Diesel (100 PS)、1.8 L Duratorq TDCi Diesel (125 PS)、2.0 L Duratorq TDCi Diesel (130 PS)、2.0 L Duratorq TDCi Diesel (140 PS)共 4款柴油发动机和1.6 L Duratec Ti-VCT Petrol (110 PS)、1.6 L Duratec Ti-VCT Petrol (125 PS)、2.0 L Duratec Petrol (145 PS)、2.3 L Duratec Petrol (161 PS)、2.5 L Duratec I5 Petrol (220 PS、直列5缸)共5款汽油发动机（1PS=0.735kW）。而长安福特采用了其中2款汽油发动机，即 2.0L Duratec-HE (MI4)和 2.3L Duratec-HE (MI4)发动机。

一、2.3L Duratec-HE发动机主要特征

2.0L和2.3L Duratec-HE (MI4)发动机功率和扭矩特性如图2所示，它们的主要技术参数如表1所示。2.0L Duratec-HE (MI4)发动机主要技术参数与福克斯2.0L Duratec-HE（2004.75版）基本相同，经改进后排放标准达到了欧IV标准。2.3L排量的 Duratec-HE (MI4)发动机则是首次装备到国产蒙迪欧，其主要特征如下：
（1）电控管理系统：Visteon（伟世通）发动机管理系统；
（2）进气控制系统：电子节气门ETB、进气歧管涡流控制IMSC（intake manifold swirl control)、进气歧管气道控制IMRC（intake manifold runner control）和可变凸轮轴正时VCT（Variable Camshaft Timing）；
（3）点火系统：采用COP（Coil On Plug）独立点火系统；
（4）排放控制：PCV曲轴箱强制通风系统、油气分离器、EVAP系统（燃油蒸发系统 ） 、步进电机式EGR废气再循环系统及TWC三元催化器；
（5）燃油系统：方形截面大容积燃油轨、无回油供油系统及高性能燃油泵；
（6）发动机机械：盒式平衡轴、双质量飞轮等。

二、发动机结构

2.3L Duratec-HE发动机是由FORD和MAZDA共同研发的一款高性能发动机， 其机械部分主要包括：16气门直列4缸铝合金缸盖缸体、链条驱动双顶置凸轮轴、可变凸轮轴正时VCT及盒式平衡轴等。

盒式平衡轴机构在油底壳内，安装于汽缸体下方。平衡轴由曲轴上的驱动齿轮驱动，组合式（盒式）设计具有安装容易、结构紧凑和振动小等特点。两个平衡轴能有效降低二阶惯性力，将发动机纵向振动和噪声降至最低。

三、进气控制系统

（1）电子节气门ETB

ETB取消了油门拉索，而是由油门踏板位置传感器（APP）把踏板的位置信号给PCM，PCM再结合当时发动机工况把控制信号送给电子节气门电机，从而控制节气门开度。TP传感器将节气门实际开启位置反馈给PCM，PCM再对节气门开度作精确修正。

电子节气门ETB主要功能：
a.取消了怠速控制阀IAC, 由ETB实现怠速控制功能；
b.根据APP传感器信号，PCM控制电机开启节气门，实现加减速控制功能；
c.不需要另加装油门控制装置可实现巡航控制功能；
d .PCM可根据车况的需求，自行控制发动机转速及扭矩，实现输出控制功能；
e.当ETB出现严重故障时，节气门仍可保持一定的开度，使车辆能够慢速行驶至维修站（故障模式）。

（2）进气歧管涡流控制IMSC及进气歧管气道控制IMRC系统

进气歧管涡流控制IMSC和进气歧管气道控制IMRC的基本组成及安装位置如图9所示。IMSC翼板有4个，分别安装在各缸的进气歧管内。显然翼板开、闭时各缸的进气歧管的实际气流通过面积也就不同。当关闭时面积减小，气流受到节流而加速，能有效增强进气涡流，加强汽油与空气的混合，有利于燃烧。IMSC翼板固定于同一个翼板轴，当PCM发出调节翼板开、闭指令时，即通过IMSC电磁阀调节IMSC真空管的真空度。这一真空度作用在IMSC真空工作膜盒，膜盒内的膜片连接有动作杆，由动作杆驱动IMSC翼板轴旋转，使IMSC翼板处于开或闭的位置，从而实现进气歧管的涡流控制。不同工作条件下翼板的开闭状态见表2所示。

进气歧管气道控制IMRC翼板在 IMSC翼板的前方，它的控制方式及机构与IMSC基本相同。当发动机处于高转速时，气门开闭的频率也随之升高，此时IMRC翼板打开，气流经短进气管道进入汽缸，当进气门开闭时气流的反射波与谐振室所产生的谐振频率也随之升高，使高转速时进气门关闭前汽缸进气得到一定增压，能有效增加进气量，进而提高发动机功率扭矩；反之，当发动机处于低转速时，进气门开闭频率降低，由于气流经长进气管到进入汽缸（如图11）， 使得气门开闭时气流的反射波与谐振室产生的谐振频率也降低，这样也同样能使低转速时汽缸进气得到一定的增压，也提高了发动机低转速时的功率扭矩。

（3）可变凸轮轴正时VCT系统

a.VCT系统的基本组成与工作原理

2.3L Duratec-HE (MI4)发动机的VCT机构安装在进气凸轮轴的前端，VCT系统组成如图12所示。PCM比较目标气门正时与实际气门正时，反馈比较的结果并平稳地改变实际气门正时。目标气门正时主要根据发动机转速、负荷等信号，而实际气门正时由PCM通过CMP与CKP信号计算，PCM参考水温和车速传感器信号的变化修正目标正时。在发动机工作过程中，VCT持续不断地修正进气正时以得到最适宜的进气效果，从而改善发动机低速稳定性并提高功率和扭矩。VCT可调整的角度为40°；排气门打开和关闭的时刻不变。

b. VCT系统液压机构工作原理

VCT系统液压机构主要由OCV阀、VCT执行器及油路等组成。PCM用占空比信号控制OCV的工作，使OCV阀芯处于A、B、C三个位置，以控制液压油路的方向来实现对VCT执行器的正时调整。当PCM发出正时提前指令时，VCT阀芯处于A位置，此时液压油从油泵→进油道→阀芯→正时提前室油道，同时正时滞后室内的液压油经正时滞后室油道→阀芯→回油道，因此正时提前室油压增加，正时滞后室油压降低，推动转子叶片转动。转子转动方向与凸轮轴链轮转动方向一致，凸轮轴正时被提前。当PCM发出正时滞后指令时，阀芯位置处于B位置（如图18、19所示），此时正时滞后室油压增加而正时提前室油压降低，转子叶片转动方向与凸轮轴链轮方向相反，凸轮轴正时被滞后。

若不需要调整凸轮轴正时，OCV阀芯处于C位置，正时提前室与滞后室液压油路均被阀芯截断，正时提前室与滞后室内油压不变，凸轮轴正时位置不变。

四、燃油供给系统

2.3L Duratec-HE (MI4)发动机采用了无回油式燃油供给系统，该系统的油箱外连接件少和便于安装，其优点是可以避免温度较高的燃油回油到油箱内而导致油温升高，从而减小了油箱内燃油的蒸发速度，也就降低了EVAP系统的工作负荷，并可提高热机起动性能。该系统还采用了方形截面大容积燃油轨，取消了油压脉动衰减器。

为避免汽油车加错柴油，在油箱加油管上装备了无盖式燃油加注系统。油管上的传感器环可探测加油嘴的直径，当探测到正确的加油嘴直径（汽油加油嘴小于柴油加油嘴），传感器环下方的密封片便自动开启，加油嘴可进入加注管内。此外，密封片可防止灰尘和水从传统的螺纹油箱盖的缝隙进入油箱。

五、发动机电子控制系统

2.3L Duratec-HE (MI4)发动机电控系统组成如图24所示，该系统自带有欧洲车载诊断装置（EOBD）。EOBD装置实际上是与动力控制模块（PCM）合为一体的诊断系统。当发动机出现影响排放的问题或系统故障时，故障指示灯（MIL）被点亮，用于提醒驾驶员发动机管理系统内部发生了异常情况，对尾气排放有不利的影响。装备有EOBD系统的车辆也可用福特公司批准的诊断工具来访问DTC模块存储器内存储的数据。