Mercedes-Benz CDI柴油發(fā)動(dòng)機采用第二代共軌噴油技術(shù),除了加強在馬力和扭力輸出、油耗上的表現外,在柴油發(fā)動(dòng)機常受批評的噪音抑制方面更有長(cháng)足的進(jìn)步。新一代 CDI發(fā)動(dòng)機,有著(zhù)汽油發(fā)動(dòng)機望之披靡的優(yōu)點(diǎn),它們分別是:
·不但具有燃油成本優(yōu)勢,Mercedes-Benz新一代CDI柴油發(fā)動(dòng)機的油耗量表現更佳。
·發(fā)動(dòng)機機件穩定耐用,維護費更低。
·CDI發(fā)動(dòng)機的高壓噴射系統使霧化效果更佳,燃燒更完全,廢氣中的有害物質(zhì)排放量降低,可減少環(huán)境的污染。
·精密的防噪音與震動(dòng)系統提升了駕馭的舒適度
·在西歐,2003年柴油車(chē)款已占所有新車(chē)銷(xiāo)售的43%。
一、CDI發(fā)動(dòng)機:第二代同軌技術(shù)
Mercedes-Benz CDI柴油發(fā)動(dòng)機采第二代共軌式噴射尖端科技。CDI發(fā)動(dòng)機首見(jiàn)于1997年,Mercedes-Benz于斯圖加特(Stuttgart)所制造的小客車(chē)產(chǎn)品中;至今,在其四缸及五缸發(fā)動(dòng)機中多項設計中,約有80項組件為新技術(shù),以求在扭力、動(dòng)力輸出、油耗、廢氣排放、舒適度及耐用度上能有更佳表現。
二、提高燃油壓力及新款渦輪增壓器加強扭力表現
藉由燃油最高壓力自145 bar加壓至155 bar,并最佳化汽缸內氣體循環(huán),大大地提升CDI發(fā)動(dòng)機內部動(dòng)力及彈性。Mercedes發(fā)動(dòng)機研發(fā)工程師透過(guò)一連串精密測量,證實(shí)能提高10 bar的燃油壓力,并且不會(huì )對發(fā)動(dòng)機壽命產(chǎn)生負面影響;這些測量包括連動(dòng)桿、鋁制活塞、發(fā)動(dòng)機曲軸及鑄鐵曲軸箱對高壓燃油的耐受度。
目前四缸及五缸動(dòng)力系統均搭載配備電子調整導流片的VNT渦輪推進(jìn)器,這項技術(shù)可提供較傳統真空控制系統更為有力且精準的推進(jìn)動(dòng)力。導流片是由電子定位發(fā)動(dòng)機管理組件所校準,可確保無(wú)論在何種路況下,VNT渦輪推進(jìn)器均可完全發(fā)揮最理想的性能。這樣的組合在低轉速時(shí)亦可快速提供推進(jìn)壓力,充分提升馬力輸出。搭載五速自排系統的E 270 CDI 的扭力表現充分證明工程師的研發(fā)結果:在1000 rpm即有205牛頓米扭力。而五缸發(fā)動(dòng)機更可在1400 rpm下輸出350牛頓米的強大扭力,相當于最高扭力425牛頓米的82%以上。
三、計量高壓泵減少油耗(每百公里減少0.4公升燃油)
同軌系統的高壓泵可確保更為精準且有效率的燃油計量輸出,如此將更進(jìn)一步減少柴油發(fā)動(dòng)機的油耗量。以NEDC循環(huán)為基準,新款發(fā)動(dòng)機每百公里油耗量較前一代設計最多可減少0.4公升。第一代CDI動(dòng)力系統配備的高壓泵在最高速仍能恒定地輸出燃油,此機制是由壓力控制閥依發(fā)動(dòng)機轉速及負載調整控制,其結果為泵持續需要較高的作業(yè)動(dòng)力,以至于造成較高油耗及油溫。新發(fā)展的高壓泵克服了上述的缺點(diǎn):燃油輸入測量系統可依需求調整噴射流量,依發(fā)動(dòng)機控制組件所計算出所需燃油壓力,泵活塞及喞筒在適量運作。Mercedes工程師將此設計稱(chēng)作「需求輸出控制」(requirement-driven delivery control);這個(gè)系統大幅降低了一般發(fā)動(dòng)機運轉中的能量損耗,意即降低了油耗量。
為確保燃油供應的穩定性,Mercedes-Benz車(chē)款在油箱中加裝燃油泵,這個(gè)泵在激活機械驅動(dòng)系統前采用電力驅動(dòng),此裝置可確保將燃油壓力控制在高壓燃油泵所需標準壓力的3 bar以?xún)取?/P>
四、新型噴射器提升噴射壓力以降低排放污染
第二代同軌式噴射發(fā)動(dòng)機的另一個(gè)重要特性是使用新的七孔噴油嘴,以取代舊有的六孔設計,新的噴射器設計將噴油嘴直徑縮小20%,將燃油流量降低14%為每30秒380立方公分;如此一來(lái),燃油可更均勻地分布在燃燒室內,并提升汽化程度,尤其在測量粒子排放量時(shí)更能彰顯此項技術(shù)的功效:CDI發(fā)動(dòng)機排放廢氣中的微粒子含量百分比大量降低。
然而,由于噴油嘴孔徑縮小,燃油流量受到限制,這將延長(cháng)噴射時(shí)程,在高動(dòng)力輸出時(shí)反而是負面影響。因此,Mercedes工程師將燃油壓力標準自1350 bar調升至1600 bar,用以縮短噴射時(shí)程。這正是所有的同軌式發(fā)動(dòng)機得以在低發(fā)動(dòng)機轉速時(shí)也能同時(shí)提供發(fā)動(dòng)機高壓的原因。
五、雙導向噴射減低發(fā)動(dòng)機噪音
尖端的同軌式噴射科技同時(shí)也提供Mercedes工程師們機會(huì ),進(jìn)一步深究低運轉噪音的改善,其關(guān)鍵為噴射導向技術(shù):與其它間接噴射發(fā)動(dòng)機相反,Mercedes-Benz 所獨創(chuàng )的CDI 發(fā)動(dòng)機兩階段燃油噴射系統,能讓工程師設計降低直噴發(fā)動(dòng)機所引起的噪音。在燃油噴射進(jìn)入汽缸前僅幾百萬(wàn)分之1秒,系統會(huì )先將少量的燃油送入汽缸并燃燒,將燃燒室提前升溫,已預熱好的汽缸能提供燃油在其后主要的噴射階段更好的激活基礎。因此,汽缸中溫度及壓力不再如從前未配備噴射導向裝置時(shí)般暴起暴落,進(jìn)而降低運轉噪音。
雙段噴射技術(shù)使 Mercedes 工程師讓第二代 CDI 發(fā)動(dòng)機的開(kāi)發(fā)更甄完美。新一代1600 bar高壓噴射器的強力電磁線(xiàn)圈作用大幅減短前導噴射及主要噴射間隔,這代表著(zhù)少量的流量能在僅僅百萬(wàn)分之1秒中兩次導入燃燒室,確保更好的預熱。發(fā)動(dòng)機運轉噪音量的差異非常明顯,燃燒引起的噪音又再次大幅降低。CDI 發(fā)動(dòng)機的空氣濾凈器也是經(jīng)過(guò)特別設計的,進(jìn)氣量約達35%的幅度并減少壓力損耗,空氣濾凈器進(jìn)氣管中特殊設計的寬帶式消音器及 Helmholtz 共鳴器也證實(shí)可降低發(fā)動(dòng)機噪音。
六、反向平衡軸抵消四缸發(fā)動(dòng)機的震動(dòng)
220 CDI 的四缸動(dòng)力系統中,Mercedes 工程師首次將反向平衡軸應用于柴油發(fā)動(dòng)機以進(jìn)一步改善發(fā)動(dòng)機運轉震動(dòng),反向平衡軸包含兩組與發(fā)動(dòng)機曲軸反向倍速運轉的平衡桿,此裝置可以抵消因活塞運轉而造成震動(dòng)的慣性力。反向平衡軸平衡桿的尺寸、重量及安排均經(jīng)精密計算以和諧抵消四缸發(fā)動(dòng)機的震動(dòng)力,這項技術(shù)大幅降低了運轉噪音及震動(dòng),同時(shí)提升乘坐的舒適性。
配有反向平衡桿件的外罩位于油箱中,并從下方焊接于曲軸箱上,由連接于曲軸桿上的齒輪驅動(dòng)反向平衡桿件,經(jīng)由連結的兩個(gè)螺旋狀齒輪機制同步運轉確保反向平衡桿件隨時(shí)保持反向修正旋轉速度,另由一孔通向四缸發(fā)動(dòng)機曲軸箱提供反向平衡器穩定的潤滑油供給。
七、新科技依發(fā)動(dòng)機承載控制廢氣循環(huán)
新發(fā)展的空氣濾凈器含有一個(gè)可精確測量進(jìn)氣的熱膠膜流量感知器,此感知器可提供有關(guān)依發(fā)動(dòng)機承載及轉速準確控制廢氣循環(huán)(exhaust gas recirculation, EGR)所需的信息,因此,這些信息亦能幫助減低排放量,循環(huán)廢氣與渦輪推進(jìn)器所輸入的新進(jìn)空氣依所需比例在混合室中混合,具有能準確測量氣流的電子控制式廢氣循環(huán)閥,將可依需求調整最適合的“進(jìn)氣/廢氣”比例。
八、兩組觸媒轉化器凈化柴油發(fā)動(dòng)機廢氣
四缸及五缸發(fā)動(dòng)機的廢氣排放系統包含兩組氧化觸媒轉化器:1組2.1或2.5公升容量的下套式轉化器及另一組1.8或2.1公升容量的下層式轉化器。在六缸小轎車(chē)中,4.1公升的下套式觸媒轉化器即可將廢氣排放量降低至符合EU-3排放標準;五缸及六缸發(fā)動(dòng)機的后置排放系統為雙管設計,每1排氣管消音器排氣量皆達14.7公升,且所有管路均以不銹鋼制成。



