(接上期)

　　9.2　部分负荷工况

　　燃油耗的降低首先是由于压缩比由10提高到12所致。通过控制涡流阀，进气涡流能连续调节。EGR相容性得以改善。即使在EGR率相同的情况下，缸内直喷汽油机(BDE)在转速2000r／min和平均有效压力0.2MPa的标准工况下，燃油耗已经比进气道喷射汽油机(MPFl)大约低4％。若EGR率再提高10％，节油效果还能进一步提高2％，因此总的节油效果可达6％(图112)。与竞争者相比，2.2D rectEcoteo缸内直喷汽油机352g／kWh的比油耗在FEV分布带中处于相当优势的地位(图113)。这种燃油耗优势扩展到宽广的工况范围内(图114)，其最低比油耗只有231g／kWh。

　　原来的2.2Ecotec进气道喷射汽油机是按低HC排放设计的，喷油器在汽缸盖上的位置、尽可能避免或减小燃烧室中的有害容积以及适当的压缩比等都有助于降低Hc排放，因此无论与公司内还是与公司外的同类机型相比，这种进气道喷射汽油机在HC排放方面都具有优势。而缸内汽油直喷机型的开发旨在提高功率和降低燃油耗，因而虽然因其高压缩比和高EGR率等系统条件的限制并没能达到进气道喷射机型那样好的HC排放水平，但与竞争机型相比仍处于中等水平，而由于EGR率较高，NOx排放水平较低。

　　由于结构类型的限制以及燃油系统压力高(4～12MPa)，喷油时间较短，缸内直喷式汽油机的喷油器在新的状态下已显现±5％的流量误差。加之，在使用过程中，由于机械老化和喷油嘴积炭，各缸的喷嘴流量特性会有所变化，从而影响到燃油耗、驱动性能和排放。通过将喷油嘴按流量偏差分成三组，并采用一种新颖的“汽缸平衡功能”，上述难题得以解决。这种功能是借助于安装在催化转化器前的宽带λ传感器，在排气门开启后的某个曲轴转角窗口内测量各缸的过量空气系数。每缸用150°CA的曲轴转角窗口就能确保稳定地测出单缸混合汽特性。图115表示这种汽缸平衡功能调节作用的实例。以将所有汽缸一律调节至λ=0.99为目标，测量开始时，汽缸2和3的喷油量少了10％，而汽缸1和4的喷油量多了10％。从测量一开始，各缸过量空气系数λ就立即进行平衡调节，5min以后就完成。汽缸平衡功能把各缸之间的混合汽的不均匀性修正到允许的程度，从而有助于获得长期良好的排放特性。

　　9.3　全负荷工况

　　除降低燃油耗外，缸内汽油直喷机型还能提高功率，并特别重视提高中低速扭矩。图116表示能在整个转速范围内大大提高充量系数。在3500r/min以下的低转速范围内可连续调节的涡流阀有助于提高空气流量。

　　虽然空气流量提高了，同时还将压缩比提高了2，但是与进气道喷射机型相比，燃烧率图的重心位置还是平均推迟了3°～5°CA(图117)，这在进气道喷射机型上相当于压缩比提高大约0.5。其中，汽油缸内直喷的内部冷却效果起了作用，不但提高了充气系数，而且降低了爆燃倾向，最终使全负荷曲线抬高(图117)。　低速扭矩提高10％，最大扭矩提高8％，标定功率提高6％，这就大大提高了汽车的驾驶乐趣。图117表示在宽广的转速范围内，上述全负荷曲线位于FEV分布带的上包络线附近或其上方。

　　整车试验结果

　　新的2.2Direct Ecotec缸内直喷式汽油机现已达到欧4排放限值，在规定的MVEG—B测试循环中燃油耗降低6％，其原因是：

　　(1)由于压缩比高和EGR相容性好，汽车怠速和巡驶时的燃油耗低；

　　(2)借助于涡流阀有可能在催化器加温阶段用稀混合汽暖车，有助于降低燃油耗；

　　(3)汽车倒拖时没有粘附在进气道壁上的燃油膜被吸入汽缸。

　　如上所述，缸内直喷式汽油机的HC原始排放高于进气道喷射机型。由于有可能实现用稀混合汽暖车，以及与此有关的催化器迅速起燃，因此能采用与进气道喷射机型一样的靠近发动机的三元催化器总成，并达到欧4排放标准。因EGR率较高，NOx排放比进气道喷射机型的低。

　　在开发这种新发动机时，比较重视“用户行驶工况”的燃油耗。对此，欧宝公司定义了三种用户行驶规范：“Frankfurt-2”、“Taunus”和“High-Speed-Kurs”，它们分别模拟含有部分长途行驶的市内行驶(Vmax=l 00km／h)、含有部分高速公路行驶的国道和州属公路上的长途行驶(Vmax=140km／h)以及含有很大高速份额的高速公路行驶。通常是用一辆进气道喷射汽车和另一辆缸内直喷汽车在相同的边界条件下，按上述行驶规范进行测量。

　　MVEG—B测试循环试验、市内行驶试验和长途行驶试验能很好地重现台架试验降低6％燃油耗优势(表3)，而令人意外的是，在高速公路行驶中只节油1％。

　　测量记录的分析表明，“考虑气候和交通条件而尽可能快速”的行车规定促使司机尽量利用功率潜力，因为用比油耗和实际行驶功率的乘积可近似算出特定路段上的燃油耗。由此可知，燃油耗的优势已成为提高驾驶乐趣的牺牲品。

　　9.4　总结和展望

　　新的2.2Direot Ecotec直喷式汽油机是欧宝公司在2.2-Ecotec进气道喷射汽油机基础上开发的第一台缸内直喷汽油机。汽油缸内直喷的主要优点是提高充气系数和降低爆燃倾向，与可变进气系统相结合能提高整个转速范围内的扭矩。标定功率提高6％，但更重要的是在低速范围内均匀地提高76％～10％扭矩，因此大大提高了用户的驾驶乐趣。

　　根据大量的开发研究成果，放弃了传统的分层充量燃烧方式，但还是明显地降低了燃油耗。通过提高压缩比，并借助于可变进气系统提高了EGR的相容性，从而获得了6％的节油效果。可直接沿用基本型进气道喷射机型的三元催化转化器，同时可不受限制地使用价廉的普通无铅汽油，而无需专门降低含硫量。令人确信，该机精心选择的技术方案确实考虑到了综合经济效益，因此缸内汽油直接喷射是一种既能提高功率又能节油的新技术，而且也适合与其它新技术，例如可变气门传动机构或废气涡轮增压等相结合。(未完待续)