EcoBoost的发动机诞生得益于福特长期在赛事上的磨炼
汽车维基 2020-05-28

福特以流水线生产让所有人都能享受到汽车带来的自由出行便捷开始,充分发挥普及哲学:用平头V8开创了美式V8文化、用Kent成为欧洲赛车界人人的动力,最终到全系搭载常年霸榜的集大成者EcoBoost发动机。


百年来,上述一代代名机均为福特自主研发,用先进技术让每个福特车主可以享受到真正的驾驭乐趣。这其中,赛车运动发挥了重大作用,福特把赛事围场用作新技术的试炼场,将一项又一项通过试炼的技术用于自研自产发动机上,装配在广大量产车型上。这种真正从消费者出发的研发思路,正是福特在产品与技术上惠及众人的表现,也就是与人厚道。

 

福特汽车公司的创立,来自赛场上的创新发动机技术


早在创办福特汽车公司之前的20世纪初,亨利·福特就已经开始着手发动机改进。那个时候,底特律就是现在的硅谷,各路汽车英才也不用PPT,而是在赛道上真刀真枪进行自己的路演,争相吸引投资商,以支持自己创办汽车公司。

 

亨利·福特是各路英才中最有想法的一位,他早已发现赛车的重点并不是马力,而是可靠性。当时的赛车普遍可靠性不高,比赛时车上不仅有赛车手驾驶车辆,还需要一名随车机械师,解决随时出现的机械故障。因此,动力不是亨利·福特的主要方向。当时当时的大部分赛车能输出40马力,主要对手Winton的赛车甚至能输出70马力。而福特的Sweepstakes只能输出26马力。

 

但不能小看这26马力。这台8.8升发动机拥有多项创新设计,比如现代燃油喷射系统雏形—— “雾化”(Vaporizer)燃油喷射系统,以及汽车史上最早的陶瓷火花塞。这种创新陶瓷绝缘火花塞能够解决当时点火系统普遍存在的可靠性问题。为了制造陶瓷火花塞,亨利·福特团队找到了当地的牙医,共同合作完成。


△亨利·福特与他的Sweepstakes


在比赛前,速度测试显示这台车最高能行驶到接近116公里每小时,比当时的最快汽车速度记录还要快了接近10公里每小时。在如此先进的技术加持下,Sweepstakes可能是当时最为可靠的赛车。虽然Winton拥有马力优势,发令枪响后一骑绝尘。但亨利·福特的Sweepstakes因为更轻,到第7圈时,亨利·福特已经咬到了Winton的后面。当比赛进行到第8圈时,Winton的赛车发动机点火出现了问题,亨利·福特顺势超过,并率先通过终点线,在万众瞩目下顺利夺得冠军。


△亨利福特驾驶Sweepstakes超越Winton的瞬间


顺理成章,福特汽车公司以赢得赛车比赛的荣耀获得投资而诞生了。这场赛事能够取胜的关键,就在于其先进且可靠的发动机。从此也开启了福特在赛事上的精进脚步。

 

制霸全球赛事固然厉害,但自上而下惠及全系产品才是关键


60年代起,福特开始发力全球的赛车。此时福特的V8发动机也早已离开平头V8时代,先后进入了FE系列和温莎(Windsor)系列V8发动机。FE系列是大缸体(big block),也就是较大排量的V8,温莎系列则是小缸体(small block),也就是较小排量的V8。

 

上一篇中提到,这两个系列的V8发动机,让福特性能车成为大家魂牵梦绕的产品。他们如此强大,正是因为它们统治了这个时期欧洲和美洲大陆上的各种赛事。

 

最亮眼,甚至称得上传奇的胜利,便是勒芒24小时耐力赛。这一诞生于1923年的赛事,是欧洲赛车的一大皇冠。论辈分可以说是1946年诞生的F1的父辈。在24小时耐力赛中,赛车需要全油门行驶将近5000公里,换挡9000次,极速超过320公里每小时。赛道拥有著名的超长直道慕尚(Mulsanne),正是对动力爆发力最直观的检测。而24小时的耐力赛制,则意味着对赛车的发动机耐久性和节油性同样有着很高的要求,谁能减少进站次数,谁就能获得更多行驶时间。

 

1966年,从零起步,仅用10个月开发赛车,然后在第三年就用搭载了FE系列7.0升V8发动机的福特GT40,直接包揽前三,终止了法拉利在勒芒的连胜。这是美国汽车制造商在勒芒的首个冠军,也是迄今为止能够在勒芒最高组别获胜的唯一美国汽车厂商。


△帮助福特GT40 MkII在1966年获得传奇胜利的正是福特FE系列7.0升V8发动机


参加赛车有什么用?除了推广自己以外,当然是主流民用产品线能够从经赛事研发和实践的新想法和材料上获益。比如为了备战勒芒,福特车队使用了马力机来解决可靠性问题。在当时,在马力机上测试发动机是一项前无古人的创举。马力机本质上是一个测量力、功率和速度的装置,基于此可以计算出你所需要和你现有的动力。试验团队在勒芒正赛前的练习赛中全程录像,并编写了一套动力测试循环,再现赛道上的数个压力点。团队在马力机上连续测试发动机时长24-48小时,模拟出发动机在真实比赛中会遇到的情况,以防正式比赛中出现故障。

 

之后的1967年,FE系列7.0升发动机助力福特GT40卫冕。1968年起,勒芒修改规则,最大排量被限制在了5.0升。因此福特转而使用温莎系列V8发动机,继续在勒芒称王。除勒芒以外,福特这两大V8家族还在美国的直线加速赛中大放异彩,创下过全英陆地速度记录,制霸纳斯卡车赛(NASCAR)。

 

但最重要的是,这些发动机也同样驱动着福特旗下民用产品。源自赛车的先进技术,不光被应用到性能车上,更是遍布全系福特的产品。比如现在,模拟发动机运转状况测试已经成为所有汽车厂商开发发动机的一项常规操作。福特会在发动机台架上直接模拟发动机在消费者手中会遇到的所有严苛情况,保证发动机品质和性能。


可以看出,自上而下,让旗下所有产品直接从赛事中获益,一直是福特参加汽车赛事的信条之一。

 

EcoBoost发动机拥有经历赛事验证的绝对性能和节油效率


70年代开始,汽车发动机界发生了一件大事。福特率先发现了用芯片对发动机进行软件控制的无限潜力。这块当时最为先进的6毫米制程芯片(EEC I/EEC II)用来对化油器的空燃比进行控制。宣告了发动机开始从纯机械或者压缩空气控制,慢慢转变成软件精细控制的时代。紧随其后,第二代芯片(EEC III)不仅能够控制空燃比,还能控制喷油嘴和点火角。之后的芯片还加入了通信和自检功能,并慢慢发展成为现在的ECU(Engine Control Unit)。


福特EEC


究竟什么是精细控制?为何需要精细控制?都是因为真实世界中并没有质点、没有刚体,没有任何可以简化的地方,和物理课本上的所有理想状况都非常不一样。所以像是上文中加入芯片精细控制空燃比去解决的问题,就是行驶在不同的地方,不同的温度下,空气中的氧气含量不同。有了芯片控制后,才能让燃油和空气保持最佳的比例,更高效的燃烧。这件事情用纯机械结构来实现几乎不可能,凸显出了福特的远见卓识。之后软件控制喷油嘴和点火角也是类似的目的,让同一具发动机不只是在理论上优秀,而是在现实生活中的各种情况下都表现优秀。

 

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。

 

2010年,福特创造出了当时汽车行业史上最复杂的软件套件之一,使新一代发动机在动力与效率上达到要求的水平。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。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,能够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的EcoBoost系列发动机诞生了。

 

EcoBoost发动机自然也被投入了赛场。在1966年勒芒胜利50周年之际,基于福特新一代GT超跑打造的GT赛车专为勒芒而生,其搭载的3.5L EcoBoost发动机与量产GT超跑同宗同源。新一代福特GT可以说诞生即是为了比赛,集合了福特最尖端的创新技术,包括主动空气动力学技术、极致轻量化技术以及EcoBoost发动机家族中最为强劲的发动机。


△从福特GT40赛车到新一代福特GT赛车和福特GT超跑

新一代福特GT赛车与福特GT超跑均搭载3.5升EcoBoost双涡轮V6发动机


这台3.5L V6双涡轮增压发动机,经特殊调校后,在量产车型上最大功率高达647马力,峰值扭矩达到746牛·米,百公里加速不足3秒。而在勒芒赛场上,哪怕被赛事限制了动力,依然能够凭借强大的动力,在慕尚大直道上力压同组别超跑对手法拉利488,保时捷911,阿斯顿马丁和科尔维特等动辄4.0升至5.5升V8大胃王。

 

经过艰苦赛事运动的积攒和打磨,EcoBoost发动机家族完美结合了Eco和Boost,兼顾强劲动力与燃油经济性。但Eco与Boost兼得只是初级目标,经过赛事历炼的发动机绝不会止步于此。EcoBoost发动机还承载着福特运动DNA,必须响应迅速,拥有畅快的动力输出。评选沃德年度十佳发动机的编辑David Zoia就评论福特2.3升EcoBoost发动机道:“动力输出响应迅速且相当线性,丝毫不拖泥带水。除此之外,独特的创新设计,低沉有力的排气声浪和相比对手更具竞争力的价格,让它成为当之无愧的沃德十佳发动机。”

 

目前在中国市场,福特全系产品均已搭载EcoBoost发动机,EcoBoost发动机家族包括1.0升、1.5升、2.0升、2.3升、2.7升和3.5升共6款产品。他们从推出起一直在不断改进升级,例如全新推出的福特探险者所搭载的2.3升EcoBoost发动机已经升级为第四代产品,是当今发动机先进技术集大成者,能够轻松超越自己父辈各代名机。




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