Power Stroke , также известный как Powerstroke , — название семейства дизельных двигателей для грузовиков, выпускаемых Ford Motor Company и Navistar International (до 2010 года) для продукции Ford с 1994 года. Наряду с его использованием в Ford F-Series (включая грузовики Ford Super Duty ), приложения включают Ford E-Series , Ford Excursion и коммерческий грузовик Ford LCF . Название также использовалось для дизельного двигателя, используемого в южноамериканском производстве Ford Ranger .
С 1994 года семейство двигателей Power Stroke существовало как ребрендинг двигателей, производимых Navistar International, разделяя двигатели со своими линейками среднетоннажных грузовиков. С момента появления в 2011 году 6,7-литрового Power Stroke V8 компания Ford разрабатывала и производила собственные дизельные двигатели. В ходе своего производства линейка двигателей Power Stroke продавалась против бензиновых двигателей V8 (и V10) с большим блоком цилиндров, а также против General Motors Duramax V8 и Dodge Cummins B-Series inline-six .
Первый двигатель, носящий название Power Stroke, 7,3-литровый Power Stroke V8 — это версия турбодизельного V8 Navistar T444E от Ford . Представленный в 1994 году в качестве замены 7,3-литровому IDI V8, Power Stroke/T444E представляет собой совершенно новую конструкцию, совпадающую с предшественником только по диаметру и ходу поршня (что приводит к идентичному рабочему объему 444 куб. дюйма (7,3 л)). В соответствии с дизельным двигателем IDI, Power Stroke предлагался в трехчетвертных и более тонных версиях линеек продукции Ford F-Series и Econoline.
Power Stroke — это двигатель с электронным управлением и непосредственным впрыском, с диаметром цилиндра 4,11 дюйма × 4,18 дюйма (104,4 мм × 106,2 мм) и ходом поршня, что обеспечивает рабочий объем 444 куб. дюйма (7,3 л). Он имеет степень сжатия 17,5:1 и сухой вес около 920 фунтов (417 кг). Этот двигатель выдает до 250 л. с. (186 кВт) и крутящий момент 505 фунт-фут (685 Н·м) в грузовиках с автоматической коробкой передач последних лет производства и 275 л. с. (205 кВт) и крутящий момент 525 фунт-фут (712 Н·м) в грузовиках с механической коробкой передач . Масляный поддон вмещает 15 квартов США (14 л; 12 английских квартов), а верхняя часть (из-за HPOP) [3] вмещает дополнительно 3 кварты США (2,8 л; 2,5 английских кварты), что в общей сложности составляет 18 квартов США (17 л; 15 английских квартов) масла, содержащегося в двигателе.
DI Power Stroke с 1994.5 по 1996/97 годы имел топливные инжекторы HEUI (гидравлически приводимый в действие электронный блок впрыска) «одноразового действия», которые были инжекторами кода AA, если только из Калифорнии, где они получили инжекторы кода AB. Он работал с масляным насосом высокого давления (HPOP), чтобы создать необходимое давление масла для зажигания топливных инжекторов. Это поколение Power Stroke использует HPOP с углом наклонной шайбы 15°. Грузовики 1995-1997 годов использовали двухступенчатый топливный насос с кулачковым приводом, тогда как грузовики 1999-2003 годов использовали электрический топливный насос, установленный на рамной рейке. Грузовики 1999–2003 годов также имели топливную систему с мертвой головкой и инжектор с «длинным выводом» в цилиндре номер 8 из-за более низкого давления топлива при конструкции с мертвой головкой (инжектор кода AE). Грузовики California с 1996 по 1997 год имеют 120-кубовые (7,3 куб. дюйма) раздельные топливные инжекторы; другие грузовики не получали раздельные топливные инжекторы до 1999 года. Однократные инжекторы впрыскивают только один заряд топлива за цикл, тогда как раздельный инжектор выпускает предварительную легкую нагрузку перед основным зарядом, чтобы инициировать сгорание более демпфированным образом. Этот «предварительный впрыск» помогает уменьшить резкий «сток» сгорания, а также снизить выбросы NO x за счет более полного сгорания.
Двигатели 1994.5–1997 годов используют один турбонагнетатель, без перепускного клапана, с размером корпуса турбины 1,15 A/R. В 1999 году был добавлен промежуточный охладитель типа «воздух-воздух» для охлаждения нагнетаемого воздуха от турбины для увеличения плотности воздуха. С новым охладителем более плотный воздух увеличит потенциал мощности двигателя, а также снизит температуру выхлопных газов (EGT). Корпус турбины был изменен на .84 A/R, а перепускной клапан был добавлен в середине модельного года 1999 года . Двигатель 1999 года также получил форсунки объемом 140 куб. см (8,5 куб. дюймов), по сравнению со 120 куб. см (7,3 куб. дюймов) в двигателе ранней модели. С более крупными инжекторами способность HPOP была увеличена за счет использования угла наклонной шайбы 17° для соответствия требованиям новых, более производительных инжекторов.
Двигатель использовал кованые шатуны , пока порошковые металлические шатуны не были введены для моделей начала 2002 года. Серийные номера можно увидеть с помощью бороскопа, чтобы подтвердить переход между моделями 2001 и 2002 годов. Эти новые шатуны были достаточны для немодифицированного двигателя, но могли стать потенциально катастрофической точкой отказа, если послепродажная настройка выведет двигатель выше 450 л. с. (336 кВт). Ранние модели не использовали никаких форм дополнительной обработки выхлопных газов, таких как каталитический нейтрализатор , поскольку выбросы не были обязательными для дизельных двигателей; однако к середине 2002 года Ford начал устанавливать каталитические нейтрализаторы как часть выхлопной системы OEM в рамках стандартов Tier 1–3. [4] [5]
Несмотря на то, что он считался одним из самых надежных дизельных двигателей, когда-либо устанавливавшихся на легкие грузовики, [6] [7] у двигателя были свои проблемы. Распространенной точкой отказа был датчик положения распределительного вала (CPS). Отказ этого датчика приводил к невозможности запуска или остановке во время работы. Самый простой способ диагностировать неисправный CPS — это движение тахометра при проворачивании. Если тахометр не движется, CPS, скорее всего, неисправен. Топливный фильтр/водоотделитель также, как правило, является незначительной точкой отказа во всех грузовиках. Алюминиевый корпус фильтра может треснуть, что приведет к утечке топлива. Нагревательный элемент, содержащийся в корпусе фильтра, также может закоротить, перегорев предохранитель и вызвав невозможность запуска. Подающие трубы турбокомпрессора являются большой точкой отказа, поскольку трубы протекают из многих разных точек, но в основном из соединений. Утечка в подающих трубах приводит к потере наддува двигателем и повышению температуры выхлопных газов. Выпускной противодавленческий клапан EBPV (EBPV) также был склонен к отказу; В холодном состоянии он может закрыться и застрять, вызывая шум, похожий на шум реактивного двигателя, из выхлопной трубы.
Большинство проблем, возникших с этими двигателями, были связаны с плохими электрическими соединениями. Проводка UVCH (под клапанной крышкой) была склонна к потере контакта либо со свечами накаливания, либо с инжекторами, что вызывало неровный запуск или пропуски зажигания в зависимости от года. Двигатели 1994–1997 годов имеют два разъема, идущих в каждый ряд, тогда как двигатели 1999–2003 годов имели один разъем, идущий в каждый ряд; устранение неисправностей проводки было проще для двигателей 1994–1997 годов.
Двигатель 7,3 л DI Power Stroke производился до первого квартала 2003 модельного года, когда его заменил двигатель 6,0 л. На заводе International в Индианаполисе было произведено около 2 миллионов двигателей 7,3 л DI Power Stroke. [8]
Двигатель 7,3 л DI Power Stroke обычно называют одним из лучших двигателей, произведенных компанией International. [6] [7]
7,3-литровый (444 куб. дюйма) Power Stroke был заменен на 6,0-литровый (365 куб. дюймов) двигатель, начиная со второго квартала модельного года 2003 года. 6,0-литровый Power Stroke использовался в грузовиках Ford Super Duty до модельного года 2007 года, но продолжался до 2009 года в фургонах Ford Econoline (модельный год 2010) и во внедорожниках Ford Excursion до моделей 2005 года, когда Ford прекратил производство Excursion. Двигатель имеет диаметр цилиндра и ход поршня 3,74 дюйма × 4,13 дюйма (95 мм × 105 мм), что обеспечивает рабочий объем 5954 куб. см (6,0 л; 363,3 куб. дюйма). Он использует турбокомпрессор с изменяемой геометрией и промежуточный охладитель, выдавая 325 л. с. (242 кВт) и 570 фунт-фут (773 Н·м) крутящего момента со степенью сжатия 18,0:1 , с отсечкой топлива при 4200 об/мин. Многие двигатели Power Stroke объемом 6,0 л испытывали проблемы. [9]
Система высокого давления масла – при использовании топливных инжекторов HEUI с раздельным расположением форсунок для создания давления в топливных инжекторах требуется масло высокого давления. Основными компонентами системы высокого давления масла (HPO) являются масляный насос высокого давления (HPOP), коллекторы HPO, стояки и отводная трубка. HPOP расположен в двигателе в задней части блока цилиндров. Ранние годы выпуска (2003.5–04.5) хорошо известны преждевременным отказом HPOP. Это связано с некачественными материалами, используемыми при производстве. HPOP находится под давлением вращающейся шестерни, зацепленной с шестерней заднего распределительного вала. Известно, что шестерни HPOP ранних моделей были слабыми и имели трещины от напряжения в зубьях, что приводило к выходу шестерни из строя, что вызывало проблему с запуском двигателя. Ранние модели также имели датчик ICP, расположенный на крышке HPOP. Известно, что высокое количество тепла в этом месте в сочетании с воздействием мусора в масле приводило к выходу из строя датчика ICP, что также приводило к невозможности запуска. Эта проблема была решена Ford с обновлением двигателя в конце 2004 года, в результате чего появилась новая конструкция HPOP, а также датчик ICP был перемещен на крышку клапана со стороны пассажира. Недавно разработанный насос не известен частыми отказами, однако с обновлением возникла новая проблема. В двигателях последних моделей Ford также перепроектировал стояки HPO и заглушки-заглушки в коллекторе HPO, используя некачественные уплотнительные кольца. Эти уплотнительные кольца были склонны к выходу из строя, что приводило к утечке HPO и, в конечном итоге, к невозможности запуска. Ford решил эту проблему с помощью обновленных шайб Viton O-ring, устранив проблему. С новой конструкцией системы HPO также появился фитинг с защелкой (STC). У некоторых моделей была проблема с поломкой зубцов фитинга STC, в результате чего фитинг терял свои уплотнительные свойства и снова, к невозможности запуска двигателя. Еще одна частая (но не всегда катастрофическая) проблема с системой HPO — это экран регулятора давления впрыска (IPR). Экран IPR расположен в долине двигателя с масляным радиатором. Использованный материал был подвержен поломкам, и пренебрежение заменой сетки во время замены масляного охладителя могло привести к попаданию мусора через HPOP, что привело бы к полному отказу. Если HPOP не выходит из строя, другой распространенной точкой отказа является IPR, который, если загрязнен мусором, не сможет полностью герметизироваться и затем «спустит» давление масла, что приведет к невозможности запуска.
Прокладки головки блока цилиндров – Ford/International использовала четыре болта головки блока цилиндров с крутящим моментом до предела текучести (TTY) на цилиндр для 6.0 и 6.4. Болты TTY обеспечивают одно из самых точных зажимных усилий, но могут быть проблематичными. В определенных ситуациях, таких как отказ масляного радиатора или охладителя EGR или высокие уровни наддува/нагрузки, вызванные повышением производительности, болты TTY могут быть растянуты сверх отметки крутящего момента из-за повышенного давления в цилиндре (обычно из-за попадания охлаждающей жидкости в цилиндр). Это никогда не рассматривалось Ford, поскольку для растяжения болтов должны произойти другие неисправности или неправильное обращение. Некоторые на вторичном рынке заменяют заводские болты шпильками головки блока цилиндров, пытаясь защитить прокладки головки блока цилиндров от будущего отказа. Если это сделать без устранения основной проблемы, прокладки головки блока цилиндров могут снова выйти из строя, что приведет к трещине или деформации головки блока цилиндров. Напротив, у 7.3 и 6.7 имеется по шесть болтов головки на цилиндр, тогда как у 6.0, 6.4/VT365 и IDI 7.3 — только по четыре.[11]
Многочисленные перекалибровки PCM , попытки «расстроить» двигатель, заедание топливных форсунок (вызванное отсутствием обслуживания и правильной замены масла), а также несколько других проблем с управляемостью и контролем качества , преследовали 6.0. FICM (модуль управления впрыском топлива) был проблемой, когда низкое напряжение в электрической системе автомобиля из-за отказавших аккумуляторов или генератора с низкой выходной мощностью могло привести к повреждению FICM. Кроме того, размещение FICM наверху двигателя подвергает его воздействию различных и экстремальных температур и вибраций, что приводит к отказу паяных соединений и компонентов в ранних моделях сборки; в основном в самом блоке питания. FICM увеличивает напряжение в цепи топливных форсунок с 12 до 48–50 вольт для запуска форсунок. Низкое напряжение может в конечном итоге привести к повреждению топливных форсунок.
Многие владельцы, которые приобрели свои грузовики, оснащенные двигателем 6.0L Power Stroke, получили выплаты по коллективным искам. Некоторые владельцы отказались от коллективного иска и сразу обратились в суд по делу о мошенничестве: одним из примеров является Чарльз Марджесон из Калифорнии, которому присудили 214 537,34 долларов плюс судебные издержки (72 564,04 долларов были выплачены за его F-350 2006 года). Марджесону и еще 5 владельцам, которые отказались от коллективных исков, присудили более 10 миллионов долларов США. [12]
6.4L Power Stroke был представлен для Ford Super Duty 2008 года (F-250 - F-550) и был первым двигателем, представленным на рынке легких грузовиков, который использовал двойные турбокомпрессоры непосредственно с завода. Кроме того, это был первый Power Stroke, в котором использовался дизельный сажевый фильтр (DPF) для снижения выбросов твердых частиц из выхлопных газов. Новый DPF и активная система регенерации значительно снизили экономию топлива , и двигатель в конечном итоге был снят с производства после 2010 года и заменен на 6.7L Power Stroke. В то время как гарантийные претензии начали показывать уровень ненадежности, аналогичный предыдущему 6.0L Power Stroke, 6.4L Power Stroke доказал свою способность выдерживать повышенные уровни наддува, необходимые для создания высокой мощности и крутящего момента.
Двигатель имеет диаметр цилиндра и ход поршня 3,87 дюйма × 4,13 дюйма (98,3 мм × 104,9 мм), что приводит к общему расчетному объему 6369 куб. см (6,4 л; 388,7 куб. дюймов). Несмотря на необходимость соответствовать нормам выбросов, двигатель смог увеличить мощность до 350 л. с. (261 кВт) и крутящий момент до 650 фунт-фут (881 Н·м) на маховике. Мощность и крутящий момент достигаются при 3000 об/мин и 2000 об/мин соответственно. Он также оснащен составной системой турбонаддува VGT . Воздух поступает в турбонагнетатель низкого давления (больший из двух) и подается в турбонагнетатель высокого давления (меньший из двух), затем направляется в двигатель или промежуточный охладитель. Эта система разработана для уменьшения турбозадержки при ускорении с места. Система последовательного турбонаддува настроена на обеспечение лучшего отклика дроссельной заслонки во время движения, чтобы обеспечить поток мощности, более похожий на двигатель без наддува . Модель 6,4 л также имеет DPF и двойные охладители EGR, которые способны снижать температуру выхлопных газов до 1000 градусов, прежде чем они достигнут клапана EGR и смешаются с впускным зарядом. DPF улавливает сажу и твердые частицы из выхлопных газов и фактически устраняет черный дым, который большинство дизельных двигателей выбрасывают при ускорении . Компьютер двигателя запрограммирован на периодический впрыск дополнительного топлива в такте выпуска двигателя (который называется DPF Regen или регенерация) для сжигания сажи, которая накапливается в DPF. Этот двигатель предназначен для работы только на дизельном топливе со сверхнизким содержанием серы ( ULSD ), которое содержит не более 15 частей на миллион серы; использование обычного дизельного топлива приводит к сбоям в работе оборудования по выбросам и нарушает гарантии производителя.
У 6.4L был один отзыв ( отзыв по безопасности 07S49 был выпущен 23 марта 2007 года), который решает проблему возможного возгорания из выхлопной трубы грузовика. Эта проблема возникает из-за DPF, который является частью системы последующей обработки дизельного топлива. Была выпущена повторная калибровка PCM, чтобы исключить возможность чрезмерной температуры выхлопных газов в сочетании с определенными редкими условиями, возникающими в результате того, что становится известным как «термическое событие».
6.7L Power Stroke дебютировал в грузовиках Ford Super Duty (F-250 - F-550) 2011 года, заменив 6.4L Power Stroke. Первый двигатель Power Stroke, разработанный и произведенный Ford, он был разработан совместно с AVL of Austria. [14] Во время разработки инженеры Ford дали этому двигателю кодовое название «Scorpion», поскольку выпускной коллектор и турбокомпрессор были установлены в «долине» двигателя. [15] Он оснащен блоком из чугуна с уплотненным графитом (CGI) для большей прочности и снижения веса, алюминиевыми головками цилиндров с обратным потоком (выпускные отверстия расположены в долине подъемника) с двумя водяными рубашками, шестью болтами головки на цилиндр и топливной системой высокого давления Common Rail Bosch на 29 000 фунтов на квадратный дюйм (1999 бар). Система обеспечивает до пяти впрысков на цилиндр за цикл с помощью пьезоинжекторов с восемью отверстиями, распыляющих топливо в камеру поршня. Этот двигатель также поддерживает биодизель B20 , что позволяет использовать до 20 процентов биодизеля и 80 процентов нефтяного дизельного топлива. Однопоследовательный турбокомпрессор Garrett оснащен первым в отрасли двухсторонним компрессорным колесом, установленным на одном валу. [16] Блок двигателя отлит компанией Tupy, которая также выполняет первоначальную обработку. [17] Шатуны изготовлены компанией Mahle . [14]
Контроль выбросов включает в себя рециркуляцию выхлопных газов , селективное каталитическое восстановление (SCR) на основе Denoxtronic от Bosch и DPF. Первоначально мощность составляла 390 л. с. (291 кВт) и 735 фунт-фут (997 Н·м). [18] но вскоре после начала производства Ford объявил, что он сделал обновление двигателя. Новое программное обеспечение управления двигателем делает двигатель способным развивать мощность 400 л. с. (298 кВт) при 2800 об/мин и 800 фунт-фут (1085 Н·м) при 1600 об/мин, достигая при этом лучшей экономии топлива и без каких-либо физических изменений в двигателе. [19] Двигатели 2015 года имеют мощность 440 л. с. (328 кВт) и 860 фунт-фут (1166 Н·м). [20] Ford заявил, что увеличение мощности обусловлено новым турбокомпрессором, новыми инжекторными форсунками и улучшениями выхлопной системы. В 2017 году крутящий момент вырос до 925 фунт-фут (1254 Н·м) при 1800 об/мин, в то время как мощность осталась прежней. [21] Чтобы конкурировать с двигателями Duramax и Cummins от GM и Ram, Ford увеличил выходную мощность для модельного года 2018 до 450 л. с. (336 кВт) 935 фунт-фут (1268 Н·м). Ранее двигатель Duramax имел прирост в 5 л. с. (4 кВт) по сравнению с Power Stroke в 2017 году, а двигатель Cummins в 2018 году имел бы прирост крутящего момента в 10 фунт-фут (14 Н·м) по сравнению с Power Stroke, если бы выходная мощность Power Stroke не была увеличена в 2018 году. По состоянию на 2020 год выходная мощность Power Stroke была увеличена до 475 л. с. при 2600 об/мин и 1050 фунт-фут при 1600 об/мин, став лучшим в своем классе дизелем по мощности. Для модельного года 2023 года был представлен вариант с высокой выходной мощностью, производящий 500 л. с. (373 кВт) и 1200 фунт-фут (1627 Н·м) крутящего момента. [22]
2015–2016 [27]
3.2L Power Stroke — это рядный пятицилиндровый двигатель , дебютировавший в Transit для США в модельном году 2015. Двигатель представляет собой модифицированную версию дизельного двигателя Ford Duratorq 3.2L, адаптированного для соответствия выбросам в Соединенных Штатах. Для экономии, выбросов и снижения NVH он оснащен системой впрыска топлива Common Rail высокого давления и пьезоэлектрическими форсунками, которые могут распылять до пяти различных впрысков за одно сжатие. Он оснащен системой EGR с водяным охлаждением для снижения температуры выхлопных газов перед их рециркуляцией через впуск. Уникальной особенностью системы выбросов является то, что дизельный окислительный катализатор (DOC) и DPF были объединены в один единый блок в отличие от традиционных двух отдельных блоков. Очистка выхлопных газов продолжается с помощью SCR, которая выполняется путем впрыска дизельной выхлопной жидкости в выхлопные газы для снижения выбросов NOx. Двигатель оснащен турбонагнетателем с изменяемой геометрией, который позволяет настраивать поток всасываемого воздуха на ходу для увеличения мощности и экономии топлива. Двигатель также оснащен масляным насосом с переменным расходом, чтобы избежать траты механической энергии на перекачку чрезмерного количества масла. Он имеет литые алюминиевые поршни с низким коэффициентом трения с масляными распылителями, чтобы поддерживать их в охлажденном состоянии в условиях высокой нагрузки, литой алюминиевый держатель кулачков для придания жесткости клапанному механизму и снижения NVH, а также для увеличения долговечности на низких оборотах коленчатый вал выполнен из чугуна, а шатуны — из кованых материалов. Сам блок — это сверхжесткий серый чугун с закрытой декой. [29] Показатели мощности для 3.2L Power Stroke составляют 185 л. с. (138 кВт) при 3000 об/мин и 350 фунт-фут (475 Н·м) при 1500–2750 об/мин. Euro Duratorq 3.2 выдает 197 л. с. (147 кВт) и 350 фунт-фут (475 Н·м) крутящего момента.
Турбодизельный двигатель V6 Power Stroke объемом 3,0 л под кодовым названием «Lion» был представлен в Ford F-150 2018 года, чтобы конкурировать с Ram 1500 EcoDiesel V6. Двигатель имеет диаметр цилиндра и ход поршня 84 мм × 90 мм (3,31 дюйма × 3,54 дюйма) со степенью сжатия 16,0:1 и развивает мощность 250 л. с. (186 кВт) при 3250 об/мин и крутящий момент 440 фунт-фут (597 Н·м) при 1750 об/мин в паре с 10-ступенчатой автоматической коробкой передач Ford–GM . Он обеспечивал буксировочную способность до 11 440 фунтов (5189 кг) при правильном оснащении. Оценки экономии топлива , рассчитанные EPA, варьировались от 25–30 миль на галлон (9,4–7,8 л/100 км; 30–36 миль на галлон ) по шоссе, 20–22 миль на галлон (12–11 л/100 км; 24–26 миль на галлон ) по городу и 22–25 миль на галлон (10,7–9,4 л/100 км; 26–30 миль на галлон ) в комбинированном цикле в зависимости от трансмиссии и модельного года. [30] Он продолжал предлагаться до модельного года 2021 в Северной Америке. 3,0-литровый Power Stroke собирался в Дагенхэме, Англия.
Двигатель Power Stroke использовался в следующих областях.
Ford Econoline E-350 и E-450 (полноразмерные фургоны)
Ford Excursion (полноразмерные внедорожники)
Ford F-Series (полноразмерные пикапы)
Ford F-Series (среднетоннажные грузовики F-650 и F-750)
LCF (низкая кабина спереди)