屡获大奖的福特EcoBoost发动机背后的秘方

时间:2016-06-16 19:00  来源:爱买车  作者:小罗

在基于操控性、性能表现、经济性、设计精细度与技术含量而评出的2016年国际年度最佳发动机大奖（The International Engine of the Year Awards）中，福特的1.0L EcoBoost发动机荣获1.0升以下级别“最佳发动机”大奖，这也标志着这款福特小排量EcoBoost发动机连续第五年获此殊荣。       围绕为福特EcoBoost发动机带来无数奖项和荣誉的种种优越特性，相关评论文章不胜枚举。然而，鲜为人知的是，这款发动机的真正奥秘在于软件，它象征着福特40多年以来的苦心孤诣。       掀开相关福特车型的发动机盖，EcoBoost发动机无疑是发动机仓的视觉的焦点，极少有人会注意这个被孤零零地安放在一旁的黑色小盒子，而他们也绝不会想到，这个小盒子中的内容正是EcoBoost得以在动力与燃油经济性之间取得平衡的关键之匙：数百万行的代码。       “如今，没有软件支持的发动机不过是一块没有灵魂的机械组合，”福特汽车公司动力系统与汽油发动机控制技术主管John Rollinger表示。“这个小黑盒子实际上就是为整辆车提供动力的‘大脑’。没有它，就没有EcoBoost。”       该软件使EcoBoost发动机在驾驶者需要动力时——在赛道上奔驰，或是在公路上加速——发挥出更加强劲的性能，同时保证日常行驶中的卓越效率。       不过，作为高效EcoBoost系列发动机的幕后功臣，这一软件从何而来？一切还需要追溯至40多年之前。 起源       20世纪70年代，软件在发动机技术领域的作用日益凸显。这一变化并非源于对动力的追求，而是出自对清洁高效汽车的需求。       “在福特开发高效清洁汽车的道路上，20世纪70年代中期爆发的石油危机是一个重大转折点。”Rollinger表示。“当时，人们开始追求燃油效率更高、同时不失优越性能的发动机，我们很快便意识到，软件解决方案就是最佳选择，前景光明。”       很快，福特便踏上了改良之路。新的三元触媒转换器有助于减少污染物，却需要更加精准的操控。为了应对这一挑战，福特开发出了旗下首款电子发动机控制器（EEC），即如今存在于每辆车中的小黑盒子——发动机控制单元（ECU）——的雏形。       最初三代EEC赋予了福特汽车对关键发动机要素的基本控制能力，包括电子燃油喷射、点火控制与空气燃料比。不过，直至20世纪80年代中期，福特才在软件处理领域取得了重大突破，推出了EEC-IV与EEC-V。       “EEC-IV 使用了容量为64K的只读存储器（ROM）*，而在其后不到一年时间内推出的EEC-V所使用的只读存储器容量便提升了16倍至1 MB，技术发展的速度之快可见一斑。同样在那一时期，我们开始使用高阶代码，提升了发动机的性能与效率。”       与此同时，车载诊断系统（OBD）也开始不断发展。       “仪表板上小小的发动机指示灯标志着20世纪80年代末的一个重大转折点。当时，我们开始利用软件查找故障，让客户注意到潜在问题或服务需要。”       到了20世纪90年代中期，发动机实现了完全电子化控制。计算软件也突破了发动机控制的局限——OBD、传动装置与燃料管理领域的多重突破创造出了流畅而更加高效的驾驶体验。       2003年，又一项重大突破出现了——福特推出了线控油门技术。驾驶者不再以机械方式与发动机相连接，而是通过直接控制发动机的ECU实现加减速。凭借这一技术，工程师能够对各个系统进行微调，确保驾驶体验更高效、更强劲、更经济。       “此后数年，我们的软件创新之间的联系越来越紧密。那时，福特在监测领域进展神速，我们开始围绕燃油效率进行更为大胆的实验。这为EcoBoost的开发奠定了基础。” 以软件为核心构建的EcoBoost       汽车软件控制经验极为丰富的Rollinger是帮助福特实现多个重大计算与软件技术里程碑的代表性人物。不过，在他看来，没有什么比EcoBoost发动机软件的诞生更为瞩目。       当时，福特内部的软件控制工程师团队——如今规模已达100人，并依旧在不断发展——被授予一项艰巨任务：结合软件以及直喷、可变气门正时与涡轮增压等当时最新的发动机技术，在不牺牲动力的情况下，将汽车的燃油效率提升至前所未有的水平。       为了使新一代发动机在动力与效率上达到要求的水平，需要超高的精度。从超精确燃油喷射到连续波动燃油喷射压力，由软件控制的细微变化成为决定性因素。例如，喷射正时调整至每秒300次可优化燃烧，使之更清洁、更高效。       “为了使汽车硬件发挥最大效率，我们编写了数十万行计算机代码并设置好相关参数，创造出了当时汽车行业史上最复杂的软件套件之一， EcoBoost便由此诞生了。”       努力的成果是一款燃油效率高、动力强劲的发动机。高功率输出意味着体积较小的EcoBoost发动机与体积更大的传统发动机拥有相同的功率输出。EcoBoost软件还帮助开发团队克服了涡轮增压发动机的固有局限（如涡轮迟滞），将踩下油门后的延迟时间降至最短，使驾驶者能够立即感受到EcoBoost发动机的澎湃动力。       能够拥有如此优越的性能，EcoBoost软件的奥秘在于完全由福特内部研发的独特数据库，存储有关于发动机与传动系统运行方式的信息。接入此海量数据库之后，发动机能够模拟各种“预设”情境，为满足驾驶者可能提出的要求而做好准备。       “比如，当驾驶者准备上高速时，可能会换高速挡。此时，软件将做好准备，指挥发动机将节流阀关小一些，并关闭涡轮废气旁通阀，以保持增压压力。这样，不会牺牲一丝一毫的动力。”       无论发动机做出什么样的预判，驾驶者都会始终获得流畅而愉悦的驾驶体验。          “当我们推出首款EcoBoost发动机，当我们首次为体积更大的汽车配备这种新型强劲发动机时，发动机软件实现了令人振奋的发展。自那以后，我们在这条道路上走得越来越远。” EcoBoost还有多少潜力？       “在福特，各种创新之间的联系十分紧密，下一代发动机将为驾驶者提供更佳的燃油效率，同时丝毫不会牺牲动力。” (责任编辑：admin)