八、启动-停车功能
由于启动一停车功能具备高的节油潜力,因此在奔驰公司新开发的发动机上启动-停车系统都是必备的组成部分。面对新欧洲行驶循环(NEFZ)所限定的颗粒数,除了启动马达辅助的直接启动和压电喷射具有众所周知的优点之外,还有另一个极其重要的方面。众所周知,特别是在发动机尚未完全暖机的情况下,启动阶段对于排放测试循环总的颗粒排放的影响是非常关键的,因此启动一停车系统对于启动时的排放就显得十分重要,而压电喷射的高喷油精度、良好的燃油雾化和非常好的最小喷油量能力为其优化应用提供了较大的的潜力。于是,通过喷油量和喷油时刻的匹配,就能将启动一停车阶段的颗粒排放几乎降低到零(图7),因此新欧洲行驶循环(NEFZ)中再次启动的颗粒数排放比老机型降低了98%以上。在发动机优化的情况下,在新欧洲行驶循环(NEFZ)中总的启动阶段对颗粒数排放的贡献仅小于0.03%,这对于柴油机非常苛刻的颗粒数排放而言几乎可以忽略不计。
这种增压直喷式汽油发动机因在1250r/min时就已达到最大扭矩,能够在宽广的转速应用范围内提供大的牵引力(图8)、因此有助于低燃油耗的行驶方式,同时还能获得高的驾驶机动性。
在优化换气时,因爆震敏感性,尽可能减少残余废气具有重要意义。借助于1D和3D模拟计算,对各种不同的措施进行研究和评价。尽可能减小排气门升程,以减小汽缸之间的影响,从而获得与此相关的残余废气方面的优化。在标定功率时对燃油耗微不足道的损害,通过应用最高温度可达到1050℃的废气涡轮增压器并普遍减少混合汽的加浓已予以了充分的补偿。直到200km/h车速时发动机才以化学计量比混合汽运行。
通过优化双流道排气歧管,使得两股排气流之间不会发生回流,能够均匀地流入涡轮涡道,从而能够保持脉冲增压效果,同时在排气流量大时每股排气流都可使用到整个涡轮涡道。所有措施的目的是从部分负荷起就尽可能好地建立起发动机增压压力。通过合适的排气定时形成低压排气波,从而获得大的扫气空气量。不断地缩小废气涡轮增压器压气机和涡轮转子的直径,结果无论是与排量较大的自然吸气发动机相比,还是与排量较大的增压发动机相比,其加速性都得到了改善(图9)。
九、行驶功率和燃油耗
表1列出了新型B级轿车的技术数据,这些数据反映了直喷式汽油发动机采取上述优化措施的效果。与旧款车型相比,在行驶功率明显提高的同时燃油耗降低13%,同时卓越的加速性能与非常好的低速扭矢卧目结合,不仅使车辆获得了非常好的机动性,而且能够具有非常低的转速水平,因此能够再次明显地降低用户的实际使用燃油耗。