奔驰新BlueDirect发动机燃油经济性提升7%

    全新奔驰CLA 250搭载的2.0升四缸发动机是BlueDIRECT汽油发动机系列中的一款产品，该发动机最早出现在去年上市的E 250双门跑车中，另外在北美国际汽车展上亮眼的C级车也有使用，它把汽车尾气涡轮增压和高压废气外部循环巧妙地整合在一起。根据具体汽车行驶工况的不同，这款发动机可以自主选择分层或均匀稀薄燃烧模式，帮助CLA 250在综合工况下每百公里的燃油消耗量达到5.4升（换句话说，一加仑燃油支持车辆前行43.6英里），相比上一代产品节省7%的燃油。



BlueDIRECT2.0升四缸直喷发动机，可自主选择分层或均匀稀薄燃烧模式

    稀薄燃烧利用了压缩冲程燃料定时喷射技术，临近点火时间的最后一次喷射有助于混合和扰流环境的稳定，这样就保证了在火花塞周围燃气混合物比例的准确度和稳定度。再结合多重火花点火技术，不同负载和速度状况下的最佳点火条件和时机都能够被获取。

    分层燃烧操作的原理是向火花塞周围区域喷射燃油比例较高的燃气，达到瞬时高效燃烧的目的，而燃烧室其余区域内的燃气中燃油的含量非常稀少，传统发动机很难有效利用这部分稀薄燃气。车辆在低负载条件下运转，分层燃烧技术可以大幅度消减燃油消耗。发动机选用分层燃烧模式，高压压气机将会引入过量空气，燃油不是直接喷入进气中，而是空气在气缸中经活塞完成压缩冲程后，直接喷入燃烧室；由电子元件精准控制的多重喷射工艺确保了燃油混合气在点火瞬间处在火花塞附近位置。高浓度的燃油混合气云雾被火花塞引燃，接着它们再进一步引燃分布于燃烧室其余位置的稀薄燃气混合物，过量空气使得燃烧效能达到了极大值。

左：外开式压电喷油嘴，200巴压力下的喷油形状； 右：标准多孔喷油阀门，130巴压力下的喷油形状。阀间隙极小的外开式压电喷油嘴在高压下喷射的油雾长度仅为多孔喷油阀的一半；压电喷油嘴喷射燃油生成油雾花费的时间为传统多孔阀的1/4，有效防止气缸壁上残留油滴。

    因为每个循环中最后一次喷射都是在点火前瞬间发生的，那时活塞基本处在上止点，所以对燃气喷射距离和汽化特性的要求比进气冲程燃油喷射会高很多，目的在于防止活塞头和气缸壁上油滴的产生。自由喷射距离需要有显著的减低，因此BlueDIRECT燃烧系统的一个核心部件就是配置外开式喷油嘴的压电喷射器，能够喷射出行程很短的燃油脉冲，而且燃油喷射量的精度和稳定性极高。分层稀薄燃烧模式适用于负载较低的工况，发动机转速低于3500转/分钟，平均有效压力低于5巴，这样的数值接近自然吸气发动机最大负载的一半。

    当负载超高5巴的平均有效压力时，涡轮增压四缸发动机特别提升的均匀分层稀薄燃烧（HOS）模式将被使用。进气冲程燃油喷射、压缩冲程燃油喷射两种方式结合起来，再配合涡轮增压，用以把稀薄燃气混合物的工作范围扩展到所有进气负载。通过精确控制燃油混合器喷射量以及高负载下吸入过量的空气，即便不采用稀薄燃烧技术，发动机也拥有不错的热力学效能。

    四缸BlueDIRECT发动机配备了第三代汽油直接喷射装置，并采用了喷雾引导稀薄燃烧技术。系统最高压力可以达到200巴，根据发动机的性能图谱和工作状况能够自主调节到最优数量大小；最新研发的压电式喷油器使得每个动力冲程循环可以完成最高五次的喷油操作，有助于形成最佳的燃气混合物比例和云雾形状，从而最优化燃烧过程，提高燃油效率。

    第三代燃油直接喷射系统应用了快速多重放电点火技术（MSI）：第一次火花放电后紧跟着一个迅速的燃烧过程，发火线圈立刻充电后完成第二次火花放电，以此类推下去。多重放电点火系统在一毫秒内可以连续完成四次火花放电，生成比普通引燃空间扩展更大的等离子区。快速多重放电点火系统能够用于调整电火花点火时间以及整个燃烧过程，从而满足相应的动力输出需要；它有助于明确最佳燃烧区域的范围，还提高了残留稀薄燃气混合物的利用率，反过来减少了燃油的消耗量。