Power Stroke , также известный как Powerstroke или PowerStroke — название, используемое семейством дизельных двигателей для грузовых автомобилей, производимых 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 . Это 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, в результате чего двигатели использовались совместно с линейками грузовиков средней грузоподъемности. С момента появления в 2011 году двигателя Power Stroke V8 объемом 6,7 л компания Ford разработала и произвела собственные дизельные двигатели. Во время производства линейка двигателей Power Stroke продавалась вместе с бензиновыми двигателями V8 (и V10) с большим блоком цилиндров, а также рядными шестицилиндровыми двигателями General Motors Duramax V8 и Dodge Cummins B-Series .
Первый двигатель, носящий название Power Stroke, Power Stroke V8 объемом 7,3 л представляет собой фордовскую версию турбодизельного двигателя V8 Navistar T444E . Представленный в 1994 году в качестве замены 7,3-литровому IDI V8, двигатель Power Stroke/T444E представляет собой совершенно новую конструкцию, только размеры диаметра цилиндра и хода поршня являются общими с его предшественником (в результате чего его рабочий объем равен 444 куб. Дюймам (7,3 л). Как и дизельный двигатель IDI, двигатель Power Stroke предлагался в версиях Ford F-Series и Econoline грузоподъемностью три четверти тонны и более.
Power Stroke представляет собой двигатель с непосредственным впрыском и электронным управлением, диаметром цилиндра 4,11 × 4,18 дюйма (104,4 × 106,2 мм) и рабочим объемом поршня 444 куб. Дюймов (7,3 л). Он имеет степень сжатия 17,5: 1 и сухой вес примерно 920 фунтов (417 кг). Этот двигатель развивает до 250 л.с. (186 кВт) и 505 фунт-фут (685 Нм) крутящего момента на грузовиках с автоматической коробкой передач последних лет выпуска, а также 275 л.с. (205 кВт) и 525 фунт-фут (712 Н). ⋅м) крутящего момента в грузовых автомобилях с механической коробкой передач . Масляный поддон вмещает 15 кварт США (14 л; 12 имп. кварт), а верхняя часть (из-за HPOP) [ 3] вмещает дополнительно 3 кварты США (2,8 л; 2,5 имп. кварты), что в общей сложности составляет 18 кварт США. кварта (17 л; 15 имп. кварта) масла, содержащегося в двигателе.
Модели DI Power Stroke 1994,5–1996/97 годов имели «одноразовые» топливные форсунки HEUI (электронный насос с гидравлическим приводом), которые были форсунками с кодом AA, за исключением случаев, когда они были из Калифорнии, где они получили форсунки с кодом AB. В нем работал масляный насос высокого давления (HPOP), чтобы создать необходимое давление масла для зажигания топливных форсунок. В этом поколении Power Stroke используется HPOP с углом наклона шайбы 15°. В грузовиках 1995–1997 годов используется двухступенчатый топливный насос с кулачковым приводом, тогда как в грузовиках 1999–2003 годов используется электрический топливный насос, установленный на раме. Грузовики 1999–2003 годов также имели глухую топливную систему и форсунку с длинным ходом в цилиндре. номер 8 из-за более низкого давления топлива при конструкции с глухой головкой (форсунка с кодом AE). Грузовики California 1996 и 1997 годов выпуска имели разделенные топливные форсунки объемом 120 куб.см (7,3 куб.дюйма); другие грузовики не имели разделенных форсунок до 1999 года. Однократные форсунки впрыскивают только одну порцию топлива за цикл, тогда как разделенные форсунки высвобождают предварительную легкую нагрузку перед основным зарядом, чтобы инициировать сгорание более демпфированным образом. Этот «предварительный впрыск» помогает уменьшить резкую детонацию при сгорании, а также снизить выбросы NO x за счет более полного сгорания.
В двигателях 1994.5–1997 годов используется один турбокомпрессор без перепускного клапана с размером корпуса турбины 1,15 A/R. В 1999 году был добавлен промежуточный охладитель воздух-воздух для охлаждения наддувочного воздуха от турбонаддува для увеличения плотности воздуха. Благодаря новому охладителю более плотный воздух увеличит потенциал мощности двигателя, а также снизит температуру выхлопных газов (EGT). Корпус турбины был заменен на .84 A/R, а в середине 1999 модельного года был добавлен перепускной клапан . Двигатель 1999 года также получил форсунки объемом 140 куб.см (8,5 куб.дюйма) по сравнению со 120 куб.см (7,3 куб.дюйма) в двигателе ранней модели. При использовании более крупных форсунок производительность HPOP была увеличена за счет использования угла наклона наклонной шайбы 17°, что соответствует требованиям новых форсунок с более высоким расходом.
В двигателе использовались кованые шатуны , пока в моделях начала 2002 года не были представлены стержни из порошкового металла. Серийные номера можно увидеть с помощью бороскопа, чтобы подтвердить переход между моделями 2001 и 2002 годов. Этих новых шатунов было достаточно для немодифицированного двигателя, но они стали бы потенциально катастрофической точкой отказа, если послепродажная настройка поднимет мощность двигателя выше 450 л.с. (336 кВт). В ранних моделях не использовалась какая-либо форма дополнительной обработки выхлопных газов, например каталитический нейтрализатор , поскольку выбросы дизельных двигателей не были обязательными; однако к середине 2002 года Ford начал установку каталитических нейтрализаторов в OEM-выхлопную систему в рамках стандартов Tier 1–3. [4] [5]
Несмотря на то, что дизельный двигатель считался одним из самых надежных, когда-либо устанавливавшихся на легкие грузовики, [6] [7] у него были свои проблемы. Распространенной точкой отказа был датчик положения распределительного вала (ДПДЗ). Отказ этого датчика может привести к невозможности запуска или остановке двигателя во время работы. Самый простой способ диагностировать неисправность СУЗ — по движению тахометра при проворачивании двигателя. Если тахометр не двигается, скорее всего, неисправен СУЗ. Топливный фильтр/водоотделитель также, как правило, является незначительной точкой отказа на грузовиках. Алюминиевый корпус фильтра может треснуть, что приведет к утечке топлива. Нагревательный элемент, расположенный в корпусе фильтра, также может замкнуться накоротко, что приведет к перегоранию предохранителя и невозможности запуска. Выпускные трубы турбокомпрессора представляют собой серьезную точку отказа: трубы протекают из многих разных точек, но в основном из соединений. Утечка в восходящих трубах приводит к потере наддува двигателя и повышению температуры выхлопных газов. Выпускной обратный клапан EBPV (EBPV) также был склонен к выходу из строя; он может закрыться в холодное время и застрять, вызывая шум реактивного двигателя, исходящий из выхлопной трубы.
Большинство проблем, возникших с этими двигателями, были связаны с плохими электрическими соединениями. УВЧ (жгут проводов под клапанной крышкой) был склонен к потере контакта со свечами накаливания или форсунками, что приводило к неровному запуску или пропускам зажигания в зависимости от года выпуска. Двигатели 1994–1997 годов имели по два разъема, входящих в каждый блок, тогда как двигатели 1999–2003 годов имели по одному разъему в каждый блок; Устранение неисправностей жгута проводов было проще для двигателей 1994–1997 годов.
Двигатель 7,3 л DI Power Stroke производился до первого квартала 2003 модельного года, когда он был заменен на 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, производимых компанией International. [6] [7]
Двигатель Power Stroke объемом 7,3 л (444 куб. Дюймов) был заменен на двигатель объемом 6,0 л (365 куб. Дюймов), начиная со второго квартала 2003 модельного года. Двигатель Power Stroke объемом 6,0 л использовался в грузовиках Ford Super Duty до 2007 модельного года, но использовался до 2009 года в фургонах Ford Econoline (2010 модельный год) и во внедорожниках Ford Excursion до тех пор, пока не появились модели 2005 года, когда Ford прекратил производство Excursion. Двигатель имеет диаметр цилиндра и ход поршня 3,74 × 4,13 дюйма (95 × 105 мм), объем поршня составляет 5954 куб.см (6,0 л; 363,3 куб.дюйма). В нем используется турбонагнетатель с изменяемой геометрией и промежуточный охладитель, обеспечивающие мощность 325 л.с. (242 кВт) и крутящий момент 570 фунт-фут (773 Нм) при степени сжатия 18,0: 1 и отсечке подачи топлива при 4200 об / мин. Многие двигатели Power Stroke объемом 6,0 л испытывали проблемы. [9]
Масляная система высокого давления . При использовании разделенных топливных форсунок HEUI для создания давления в топливных форсунках требуется масло под высоким давлением. Основными компонентами системы масла высокого давления (HPO) являются масляный насос высокого давления (HPOP), коллекторы HPO, стояки и патрубок. HPOP расположен в нише двигателя в задней части блока двигателя. Первые годы постройки (2003,5–04,5) хорошо известны преждевременным выходом из строя HPOP. Это связано с некачественными материалами, используемыми при производстве. В HPOP создается давление вращающейся шестерни, находящейся в зацеплении с шестерней заднего распределительного вала. Известно, что шестерни HPOP ранних моделей были слабыми, и в них образовывались трещины под напряжением на зубьях, что приводило к выходу из строя шестерни, что приводило к проблемам с запуском двигателя. Ранние модели также имели датчик внутричерепного давления, расположенный на крышке HPOP. Известно, что большое количество тепла в этом месте в сочетании с воздействием мусора в масле приводит к отказу датчика внутреннего давления, что также приводит к невозможности запуска. Эта проблема была решена компанией Ford в обновлении двигателя в конце 2004 года, в котором была представлена новая конструкция HPOP, а также перемещение датчика внутреннего давления на клапанную крышку со стороны пассажира. Недавно разработанный насос не известен частыми отказами, однако с обновлением возникла новая проблема. В двигателях последних моделей Ford также изменил конструкцию стояков HPO и заглушек в коллекторе HPO, используя некачественные уплотнительные кольца. Эти уплотнительные кольца были склонны к выходу из строя, приводя к утечке HPO и, в конечном итоге, к невозможности запуска. Компания Ford решила эту проблему, выпустив обновленные уплотнительные кольца Viton, устраняющие проблему. В новой конструкции системы HPO также появился фитинг с защелкивающимся соединением (STC). В некоторых моделях возникла проблема с поломкой зубцов фитинга STC, в результате чего фитинг потерял свои герметизирующие свойства и снова стал причиной 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 рядом с масляным радиатором. Используемый материал был подвержен выходу из строя, и пренебрежение заменой экрана во время замены масляного радиатора могло привести к тому, что мусор будет проходить через HPOP, что приведет к полному выходу из строя. Если HPOP не выходит из строя, другой распространенной точкой отказа является IPR, который, если он загрязнен мусором, не сможет полностью герметизироваться и затем «стравит» давление масла, что приведет к невозможности запуска.
Прокладки головки блока цилиндров — компания Ford/International использовала четыре болта головки блока цилиндров с крутящим моментом (TTY) на каждый цилиндр для двигателей 6.0 и 6.4. Болты TTY обеспечивают наиболее точное усилие зажима, но могут быть проблематичными. В определенных ситуациях, таких как выход из строя масляного радиатора или охладителя системы рециркуляции отработавших газов, или высокие уровни наддува/нагрузки, вызванные повышением производительности, болты TTY могут растянуться за пределы отметки крутящего момента из-за повышенного давления в цилиндре (обычно из-за попадания охлаждающей жидкости в цилиндр). ). Компания Ford никогда не обращала внимания на эту проблему, поскольку для растягивания болтов должны произойти другие неисправности или злоупотребления. Некоторые на вторичном рынке заменяют заводские болты шпильками головки, пытаясь защитить прокладки головки блока цилиндров от поломок в будущем. Если это сделать без устранения основной проблемы, прокладки головки блока цилиндров могут снова выйти из строя, что приведет к появлению трещин или деформации головки блока цилиндров. Напротив, модели 7.3 и 6.7 имеют по шесть болтов головки на цилиндр, тогда как модели 6.0, 6.4/VT365 и IDI 7.3 имеют только четыре. [10]
Многочисленные повторные калибровки PCM , попытки «расстроить» двигатель, заклинивание топливных форсунок (вызванное отсутствием технического обслуживания и правильной заменой масла), а также несколько других проблем с управляемостью и контролем качества преследовали версию 6.0. Проблема возникла с FICM (модулем управления впрыском топлива), поскольку низкое напряжение в электрической системе автомобиля из-за отказа аккумуляторов или генератора малой мощности может привести к повреждению FICM. Кроме того, размещение FICM на верхней части двигателя подвергает его воздействию различных и экстремальных температур и вибраций, что приводит к выходу из строя паяных соединений и компонентов в моделях ранних сборок; в основном в самом блоке питания. FICM умножает напряжение в цепи топливных форсунок с 12 до 48–50 В для запуска форсунок. Низкое напряжение может со временем привести к повреждению топливных форсунок.
Многие владельцы, купившие свои грузовики, оснащенные двигателем Power Stroke объемом 6,0 л, новыми, получили выплаты по коллективному иску. Некоторые владельцы отказались от коллективного иска и сразу перешли к делу о мошенничестве: одним из примеров является Чарльз Марджесон из Калифорнии, которому было присуждено 214 537,34 доллара плюс судебные издержки (72 564,04 доллара были за выкуп его F-350 2006 года выпуска). Марджесон вместе с пятью другими владельцами, отказавшимися от участия в коллективных исках, получили компенсацию в размере более 10 миллионов долларов США. [11]
Двигатель Power Stroke объемом 6,4 л был представлен для Ford Super Duty 2008 года (от F-250 до F-550) и стал первым двигателем, представленным на рынке легких грузовиков, в котором использовались двойные турбонагнетатели непосредственно с завода. Кроме того, это был первый двигатель Power Stroke, в котором использовался сажевый фильтр (DPF) для снижения выбросов твердых частиц из выхлопных газов. Новый DPF и система активной регенерации сильно препятствовали экономии топлива , и после 2010 года двигатель был снят с производства и заменен на 6,7-литровый Power Stroke. В то время как гарантийные претензии начали показывать уровень ненадежности, аналогичный предыдущему 6,0-литровому двигателю Power Stroke, 6,4-литровый двигатель Power Stroke оказался способен выдерживать повышенные уровни наддува, необходимые для создания высокой мощности и крутящего момента.
Двигатель имеет диаметр цилиндра и ход поршня 3,87 × 4,13 дюйма (98,3 × 104,9 мм), в результате чего общий расчетный объём составляет 6369 куб. См (6,4 л; 388,7 куб. Дюймов). Несмотря на соответствие нормам выбросов, двигатель смог увеличить мощность до 350 л.с. (261 кВт) и крутящий момент на маховике до 650 фунт-футов (881 Нм). Мощность и крутящий момент достигаются при 3000 и 2000 об/мин соответственно. Он также оснащен сложной турбосистемой VGT . Воздух поступает в турбину низкого давления (большую из двух) и подается в турбину высокого давления (меньшую из двух), затем направляется в двигатель или промежуточный охладитель. Эта система разработана для уменьшения турбо-задержки при ускорении после остановки. Система последовательного турбонаддува настроена так, чтобы обеспечить лучший отклик дроссельной заслонки во время движения, чтобы обеспечить поток мощности, более похожий на безнаддувный двигатель . Двигатель объемом 6,4 л также оснащен DPF и двойными охладителями EGR, которые способны снижать температуру выхлопных газов до 1000 градусов, прежде чем они достигнут клапана EGR и смешаются с впускным газом. DPF улавливает сажу и твердые частицы из выхлопных газов и практически устраняет черный дым, который выбрасывает большинство дизельных двигателей при ускорении . Компьютер двигателя запрограммирован на периодический впрыск дополнительного топлива в такте выпуска двигателя (это называется регенерацией или регенерацией DPF) для сжигания сажи, которая накапливается в DPF. Этот двигатель предназначен только для работы на дизельном топливе со сверхнизким содержанием серы ( ULSD ), в котором содержание серы не превышает 15 частей на миллион; использование обычного дизельного топлива приводит к неисправности оборудования по выбросам и нарушает гарантии производителя.
У двигателя 6.4L был один отзыв ( отзыв продукции по безопасности 07S49 был выпущен 23 марта 2007 г.), связанный с возможностью возникновения пламени из выхлопной трубы грузовика. Эта проблема возникает из-за DPF, который является частью системы очистки дизельного топлива. Была выпущена повторная калибровка PCM, чтобы исключить возможность чрезмерной температуры выхлопных газов в сочетании с некоторыми редкими условиями, возникающими в результате того, что стало известно как «тепловое событие».
Двигатель Power Stroke объемом 6,7 л дебютировал в грузовиках Ford Super Duty (от F-250 до F-550) 2011 года, заменив двигатель Power Stroke объемом 6,4 л. Первый двигатель Power Stroke, разработанный и изготовленный компанией Ford, он был разработан совместно с австрийской компанией AVL. [13] Во время разработки инженеры Ford назвали этот двигатель кодовым названием «Скорпион» из-за того, что выпускной коллектор и турбокомпрессор были установлены в «долине» двигателя. [14] Он оснащен блоком из прессованного графита (CGI) для большей прочности и снижения веса, алюминиевыми головками цилиндров с обратным потоком (выпускные отверстия расположены в долине подъемника) с двойными водяными рубашками, шестью болтами головки на цилиндр и давлением 29 000 фунтов на квадратный дюйм. (1999 бар) топливная система Common Rail высокого давления Bosch. Система обеспечивает до пяти впрысков на цилиндр за цикл с помощью пьезофорсунок с восемью отверстиями, распыляющих топливо в камеру поршня. Этот двигатель также поддерживает биодизельное топливо B20 , что позволяет использовать до 20 процентов биодизельного топлива и 80 процентов нефтяного дизельного топлива. Однопоследовательный турбонагнетатель Garrett оснащен первым в отрасли двусторонним компрессорным колесом, установленным на одном валу. [15] Блок двигателя отливается компанией Tupy, которая также выполняет первоначальную механическую обработку. [16] Шатуны изготовлены компанией Mahle . [13]
Контроль выбросов включает рециркуляцию выхлопных газов , систему селективного каталитического восстановления (SCR) на базе Denoxtronic от Bosch и DPF. Первоначально мощность составляла 390 л.с. (291 кВт) и 735 фунт-футов (997 Нм). [17] , но вскоре после начала производства компания Ford объявила, что обновила двигатель. Новое программное обеспечение управления двигателем позволяет двигателю развивать мощность 400 л.с. (298 кВт) при 2800 об/мин и 800 фунт-фут (1085 Нм) при 1600 об/мин, обеспечивая при этом лучшую экономию топлива и без каких-либо физических изменений в двигателе. [18] Двигатели 2015 года имеют мощность 440 л.с. (328 кВт) и 860 фунт-футов (1166 Нм). [19] Форд заявил, что увеличение мощности связано с новым турбокомпрессором, новыми форсунками и усовершенствованиями выхлопной системы. В 2017 году крутящий момент увеличился до 925 фунт-футов (1254 Нм) при 1800 об/мин, а мощность осталась прежней. [20] Чтобы конкурировать с двигателями Duramax и Cummins от GM и Ram, Ford увеличил мощность в 2018 модельном году до 450 л.с. (336 кВт) 935 фунт-футов (1268 Нм). Раньше двигатель Duramax имел прирост крутящего момента на 5 л.с. (4 кВт) по сравнению с двигателем Power Stroke в 2017 году, а двигатель Cummins в 2018 году имел бы прирост крутящего момента на 10 фунт-футов (14 Нм) по сравнению с двигателем Power Stroke, если бы Power Stroke Мощность Stroke не увеличивалась в 2018 году. По состоянию на 2020 год мощность Power Stroke была увеличена до 475 л.с. при 2600 об/мин и 1050 фунт-фут при 1600 об/мин, что стало лучшим в своем классе дизельным двигателем по мощности. В 2023 модельном году был представлен вариант с высокой выходной мощностью, мощностью 500 л.с. (373 кВт) и крутящим моментом 1200 фунт-фут (1627 Нм). [21]
2015–2016 [26]
3,2-литровый двигатель Power Stroke — это рядный пятицилиндровый двигатель , который дебютировал на американском автомобиле Transit в 2015 модельном году. Двигатель представляет собой модифицированную версию дизельного двигателя Ford Duratorq 3,2 л, адаптированного для соответствия требованиям по выбросам в США. Чтобы помочь в экономии, выбросах и снижении шума и шума , он оснащен системой впрыска топлива Common Rail под высоким давлением и пьезоинжекторами, которые могут распылять до пяти различных впрысков за один цикл сжатия. Он оснащен системой EGR с водяным охлаждением, позволяющей снизить температуру выхлопных газов перед рециркуляцией через впуск. Уникальной особенностью системы выбросов является то, что катализатор окисления дизельного топлива (DOC) и DPF объединены в один блок, а не в два традиционных отдельных блока. Обработка выхлопных газов продолжается системой SCR, которая осуществляется путем впрыска дизельной выхлопной жидкости в выхлопные газы для снижения NOx. Двигатель оснащен турбонаддувом с изменяемой геометрией, который позволяет на ходу настраивать поток впускного воздуха для увеличения мощности и экономии топлива. Двигатель также оснащен масляным насосом с регулируемым расходом, позволяющим избежать траты механической энергии на перекачку чрезмерного количества масла. Он оснащен литыми алюминиевыми поршнями с низким коэффициентом трения и масляными разбрызгивателями для поддержания их охлаждения в условиях тяжелых нагрузок, литым под давлением алюминиевым держателем кулачков для придания жесткости клапанному механизму и снижения шума, а также для увеличения долговечности на низких оборотах коленчатый вал отлит. железо и шатуны кованые. Сам блок представляет собой сверхжесткий серый чугун с закрытой платформой. [28] Показатели мощности для двигателя Power Stroke объемом 3,2 л составляют 185 л.с. (138 кВт) при 3000 об/мин и 350 фунт-фут (475 Нм) при 1500–2750 об/мин. Euro Duratorq 3.2 развивает мощность 197 л.с. (147 кВт) и крутящий момент 350 фунт-фут (475 Нм).
3,0-литровый турбодизельный двигатель Power Stroke V6 под кодовым названием Lion был представлен на Ford F-150 2018 года, чтобы составить конкуренцию Ram 1500 EcoDiesel V6. Двигатель имеет диаметр цилиндра и ход поршня 84 × 90 мм, степень сжатия 16,0:1, развивает мощность 250 л.с. (186 кВт) при 3250 об/мин и крутящий момент 440 фунт-фут (597 Нм) при 1750 об/мин в паре. с 10-ступенчатой автоматической коробкой передач Ford-GM . При правильном оснащении он обеспечивал буксировочную способность до 11 440 фунтов (5 189 кг). По оценкам EPA , показатели экономии топлива варьировались от 25–30 миль на галлон в США (9,4–7,8 л/100 км; 30–36 миль на галлон в США) на шоссе до 20–22 миль на галлон в США (12–11 л/100 км; 24–26). миль на галлон ‑имп ) в городе и 22–25 миль на галлон ‑США (10,7–9,4 л/100 км; 26–30 миль на галлон ‑имп ) вместе взятых, в зависимости от трансмиссии и модельного года. [29] Он продолжал предлагаться до 2021 модельного года в Северной Америке. 3,0-литровый двигатель Power Stroke собирался в Дагенхеме, Англия.
Двигатель Power Stroke использовался в следующих приложениях.
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 вперед)