奔馳新BlueDirect發(fā)動(dòng)機燃油經(jīng)濟性提升7%

全新奔馳CLA 250搭載的2.0升四缸發(fā)動(dòng)機是BlueDIRECT汽油發(fā)動(dòng)機系列中的一款產(chǎn)品，該發(fā)動(dòng)機最早出現在去年上市的E 250雙門(mén)跑車(chē)中，另外在北美國際汽車(chē)展上亮眼的C級車(chē)也有使用，它把汽車(chē)尾氣渦輪增壓和高壓廢氣外部循環(huán)巧妙地整合在一起。根據具體汽車(chē)行駛工況的不同，這款發(fā)動(dòng)機可以自主選擇分層或均勻稀薄燃燒模式，幫助CLA 250在綜合工況下每百公里的燃油消耗量達到5.4升（換句話(huà)說(shuō)，一加侖燃油支持車(chē)輛前行43.6英里），相比上一代產(chǎn)品節省7%的燃油。

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BlueDIRECT2.0升四缸直噴發(fā)動(dòng)機，可自主選擇分層或均勻稀薄燃燒模式?

稀薄燃燒利用了壓縮沖程燃料定時(shí)噴射技術(shù)，臨近點(diǎn)火時(shí)間的最后一次噴射有助于混合和擾流環(huán)境的穩定，這樣就保證了在火花塞周?chē)細饣旌衔锉壤臏蚀_度和穩定度。再結合多重火花點(diǎn)火技術(shù)，不同負載和速度狀況下的最佳點(diǎn)火條件和時(shí)機都能夠被獲取。

分層燃燒操作的原理是向火花塞周?chē)鷧^域噴射燃油比例較高的燃氣，達到瞬時(shí)高效燃燒的目的，而燃燒室其余區域內的燃氣中燃油的含量非常稀少，傳統發(fā)動(dòng)機很難有效利用這部分稀薄燃氣。車(chē)輛在低負載條件下運轉，分層燃燒技術(shù)可以大幅度消減燃油消耗。發(fā)動(dòng)機選用分層燃燒模式，高壓壓氣機將會(huì )引入過(guò)量空氣，燃油不是直接噴入進(jìn)氣中，而是空氣在氣缸中經(jīng)活塞完成壓縮沖程后，直接噴入燃燒室；由電子元件精準控制的多重噴射工藝確保了燃油混合氣在點(diǎn)火瞬間處在火花塞附近位置。高濃度的燃油混合氣云霧被火花塞引燃，接著(zhù)它們再進(jìn)一步引燃分布于燃燒室其余位置的稀薄燃氣混合物，過(guò)量空氣使得燃燒效能達到了極大值。

左：外開(kāi)式壓電噴油嘴，200巴壓力下的噴油形狀； 右：標準多孔噴油閥門(mén)，130巴壓力下的噴油形狀。閥間隙極小的外開(kāi)式壓電噴油嘴在高壓下噴射的油霧長(cháng)度僅為多孔噴油閥的一半；壓電噴油嘴噴射燃油生成油霧花費的時(shí)間為傳統多孔閥的1/4，有效防止氣缸壁上殘留油滴。

因為每個(gè)循環(huán)中最后一次噴射都是在點(diǎn)火前瞬間發(fā)生的，那時(shí)活塞基本處在上止點(diǎn)，所以對燃氣噴射距離和汽化特性的要求比進(jìn)氣沖程燃油噴射會(huì )高很多，目的在于防止活塞頭和氣缸壁上油滴的產(chǎn)生。自由噴射距離需要有顯著(zhù)的減低，因此BlueDIRECT燃燒系統的一個(gè)核心部件就是配置外開(kāi)式噴油嘴的壓電噴射器，能夠噴射出行程很短的燃油脈沖，而且燃油噴射量的精度和穩定性極高。分層稀薄燃燒模式適用于負載較低的工況，發(fā)動(dòng)機轉速低于3500轉/分鐘，平均有效壓力低于5巴，這樣的數值接近自然吸氣發(fā)動(dòng)機最大負載的一半。

當負載超高5巴的平均有效壓力時(shí)，渦輪增壓四缸發(fā)動(dòng)機特別提升的均勻分層稀薄燃燒（HOS）模式將被使用。進(jìn)氣沖程燃油噴射、壓縮沖程燃油噴射兩種方式結合起來(lái)，再配合渦輪增壓，用以把稀薄燃氣混合物的工作范圍擴展到所有進(jìn)氣負載。通過(guò)精確控制燃油混合器噴射量以及高負載下吸入過(guò)量的空氣，即便不采用稀薄燃燒技術(shù)，發(fā)動(dòng)機也擁有不錯的熱力學(xué)效能。

四缸BlueDIRECT發(fā)動(dòng)機配備了第三代汽油直接噴射裝置，并采用了噴霧引導稀薄燃燒技術(shù)。系統最高壓力可以達到200巴，根據發(fā)動(dòng)機的性能圖譜和工作狀況能夠自主調節到最優(yōu)數量大??；最新研發(fā)的壓電式噴油器使得每個(gè)動(dòng)力沖程循環(huán)可以完成最高五次的噴油操作，有助于形成最佳的燃氣混合物比例和云霧形狀，從而最優(yōu)化燃燒過(guò)程，提高燃油效率。

第三代燃油直接噴射系統應用了快速多重放電點(diǎn)火技術(shù)（MSI）：第一次火花放電后緊跟著(zhù)一個(gè)迅速的燃燒過(guò)程，發(fā)火線(xiàn)圈立刻充電后完成第二次火花放電，以此類(lèi)推下去。多重放電點(diǎn)火系統在一毫秒內可以連續完成四次火花放電，生成比普通引燃空間擴展更大的等離子區?？焖俣嘀胤烹婞c(diǎn)火系統能夠用于調整電火花點(diǎn)火時(shí)間以及整個(gè)燃燒過(guò)程，從而滿(mǎn)足相應的動(dòng)力輸出需要；它有助于明確最佳燃燒區域的范圍，還提高了殘留稀薄燃氣混合物的利用率，反過(guò)來(lái)減少了燃油的消耗量。