奔馳新BlueDirect發(fā)動機燃油經(jīng)濟性提升7%

全新奔馳CLA 250搭載的2.0升四缸發(fā)動機是BlueDIRECT汽油發(fā)動機系列中的一款產(chǎn)品，該發(fā)動機最早出現(xiàn)在去年上市的E 250雙門跑車中，另外在北美國際汽車展上亮眼的C級車也有使用，它把汽車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(jù)具體汽車行駛工況的不同，這款發(fā)動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（換句話說，一加侖燃油支持車輛前行43.6英里），相比上一代產(chǎn)品節(jié)省7%的燃油。

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BlueDIRECT2.0升四缸直噴發(fā)動機，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噴射技術，臨近點火時間的最后一次噴射有助于混合和擾流環(huán)境的穩(wěn)定，這樣就保證了在火花塞周圍燃氣混合物比例的準確度和穩(wěn)定度。再結合多重火花點火技術，不同負載和速度狀況下的最佳點火條件和時機都能夠被獲取。

分層燃燒操作的原理是向火花塞周圍區(qū)域噴射燃油比例較高的燃氣，達到瞬時高效燃燒的目的，而燃燒室其余區(qū)域內(nèi)的燃氣中燃油的含量非常稀少，傳統(tǒng)發(fā)動機很難有效利用這部分稀薄燃氣。車輛在低負載條件下運轉，分層燃燒技術可以大幅度消減燃油消耗。發(fā)動機選用分層燃燒模式，高壓壓氣機將會引入過量空氣，燃油不是直接噴入進氣中，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，接著它們再進一步引燃分布于燃燒室其余位置的稀薄燃氣混合物，過量空氣使得燃燒效能達到了極大值。

左：外開式壓電噴油嘴，200巴壓力下的噴油形狀； 右：標準多孔噴油閥門，130巴壓力下的噴油形狀。閥間隙極小的外開式壓電噴油嘴在高壓下噴射的油霧長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間為傳統(tǒng)多孔閥的1/4，有效防止氣缸壁上殘留油滴。

因為每個循環(huán)中最后一次噴射都是在點火前瞬間發(fā)生的，那時活塞基本處在上止點，所以對燃氣噴射距離和汽化特性的要求比進氣沖程燃油噴射會高很多，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的減低，因此BlueDIRECT燃燒系統(tǒng)的一個核心部件就是配置外開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(wěn)定性極高。分層稀薄燃燒模式適用于負載較低的工況，發(fā)動機轉速低于3500轉/分鐘，平均有效壓力低于5巴，這樣的數(shù)值接近自然吸氣發(fā)動機最大負載的一半。

當負載超高5巴的平均有效壓力時，渦輪增壓四缸發(fā)動機特別提升的均勻分層稀薄燃燒（HOS）模式將被使用。進氣沖程燃油噴射、壓縮沖程燃油噴射兩種方式結合起來，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氣負載。通過精確控制燃油混合器噴射量以及高負載下吸入過量的空氣，即便不采用稀薄燃燒技術，發(fā)動機也擁有不錯的熱力學效能。

四缸BlueDIRECT發(fā)動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。系統(tǒng)最高壓力可以達到200巴，根據(jù)發(fā)動機的性能圖譜和工作狀況能夠自主調節(jié)到最優(yōu)數(shù)量大?。蛔钚卵邪l(fā)的壓電式噴油器使得每個動力沖程循環(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)化燃燒過程，提高燃油效率。

第三代燃油直接噴射系統(tǒng)應用了快速多重放電點火技術（MSI）：第一次火花放電后緊跟著一個迅速的燃燒過程，發(fā)火線圈立刻充電后完成第二次火花放電，以此類推下去。多重放電點火系統(tǒng)在一毫秒內(nèi)可以連續(xù)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(qū)。快速多重放電點火系統(tǒng)能夠用于調整電火花點火時間以及整個燃燒過程，從而滿足相應的動力輸出需要；它有助于明確最佳燃燒區(qū)域的范圍，還提高了殘留稀薄燃氣混合物的利用率，反過來減少了燃油的消耗量。