博世公司开发的新型连续变化式氧传感器(λ传感器)是第一次在汽油机上应用。这种LSU4.9型氧传感器应用了一种“基准泵电流”,因此对基准空气“中毒”现象并不敏感。借助于电控单元中新开发的控制功能模块能够调节这种氧传感器的温度,其中的测量元件被加热到恒定的780℃。与现在使用的温度控制相比,这种氧传感器的信号精度得到了明显的改善。在发动机倒拖断油阶段,这种氧传感器在其稀薄测量范围内进行特性曲线匹配,因此能够满足专门用于均质稀薄运行的信号所提出的较高要求。
图16示出了发动机电控系统的整套传感器和执行器。
大众公司已成功开发用于存储式NOx催化转化器的调节功能。这种存储式闪Ox催化转化器只能在一定的温度窗口内工作,但是大众公司成功开发的专利功能可以改变这种限制,因此能够消除这种部件的误差,并利用到最大的NOx存储能力,从而减少了存储式NOx催化转化器必须再生的次数,因而有助于降低燃油耗。
在分层运行的直接喷射汽油机上组合应用均质燃烧过程,既可以使存储式NOx催化转化器获得良好的加热特性,又能够降低HC乎非放,发动机运转稳足性也较好。
MED9.5.10型电控单元应用了一种新型的数字化爆燃调节功能模块,从而在确定滤波频率时获得更大的自由度,进一步改善了双爆燃传感器方案的爆燃识别品质。
在实际使用中特别关注前置催化转化器的热负荷。为了使全负荷时降低零件温度所要求的加浓量尽量小,应尽可能充分利用前置催化转化器所允许的温度范围。一般来说,高的稳态温度不至于损坏前置催化转化器,特别是瞬态过渡过程的温度峰值。让汽车在动态试验台上按照事先输入的行驶模式运行,并用专用摄像机观测催化转化器进口侧和出口侧在瞬态过渡过程中的温度变化情况,能够检测到催化转化器局部最热的部位或短时间温度的上升,从而能够在试验台上直接找到降低催化转化器热负荷的措施,并证实其实际使用效果。
综上所述,该发动机主要以4种模式运行(见图17):①有EGR的分层稀薄燃烧;②无EGR的均质稀薄燃烧;③有EGR的A =1的均质燃烧;④无EGR的λ≤1的均质燃烧。
基于扭矩的发动机控制使得运转模式的转换在驾驶员察觉不到的情况下就实现了。实施运转模式的选择首先取决于燃烧过程的稳定性和燃油耗,而在稀薄燃烧运转时,还必须评估当时的NOx质量流量。由于存储式NOx催化转化器的每次再生阶段代表着燃油耗的提高,因此即使分层稀薄燃烧运转的油耗要比均质稀薄燃烧运转的低,但是在某些运转工况点可能均质稀薄燃烧运转模式要比分层稀薄燃烧运转模式更为有利。
12.废气后处理方案
废气后处理装置包括两个集成在排气管上的金属载体前置催化转化器和一个位于汽车地板下的存储式NOx催化转化器。
当今的存储式NOx催化转化器只能在一个窄的温度窗口内工作,而且其允许的最高温度要比传统的三元催化器低。因此,在设计汽车地板时,一开始就要考虑到使存储式NOx催化转化器尽可能远离发动机。无论是排气管一前置催化转化器模块的温度还是存储式NOx催化转化器的温度都应该处于接近优化的范围内,这样就能够取消诸如管子隔热甚至可调式废气冷却器等附加的冷却措施。
在前置催化转化器的前面各有一个连续变化式氧传感器,而在后面各有一个跃变式氧传感器。为了控制存储式NOx催化转化器的再生,在其后面装有一个通过CAN总线与发动机电控单元相连的NOx传感器,这与奥迪A4轿车汽油机上的结构相同。另外,在存储式NOx催化转化器前面还装有一个温度传感器,这样就构成了排气系统的整套传感器(见图18)。通过测定前置催化转化器吸收氧的能力来对其进行诊断,为此可有针对性地实施加浓/变稀的突变,再由前置催化转化器后面的跃变式氧传感器测出此时前置催化转化器吸收氧的能力。串联的存储式NOx催化转化器也具有三元催化功能,同样能够阻止有害物成分的通过。这种方案还能够诊断出未来更低排放的在线诊断限值。
13.功率和扭矩
图19示出了2.OL-FSI汽油机的功率和扭矩特性曲线,在同类竞争机型中处于领先地位。最大平均有效压力为1.267MPa(见图20)。值得一提的是,在低转速范围内具有高的扭矩,在转速2000r/min时,扭矩达到了188Nm。