三菱最新1.5L直喷涡轮增压发动机，为什么还用进气道燃油喷射？

Question

如题所述

Answer 1

三菱汽车于2017年10月开始在欧洲投放新型紧凑型SUV“ECLIPSE CROSS”，该车使用了最新开发的1.5L排量直喷涡轮汽油发动机“4B40”，比以往的2.0L自吸发动机要小型化，并且提高了燃效。2018年3月该发动机将开始在日本销售。

“4B40”配合使用捷特科的无级变速器（CVT），最高热效率可高达约37%。压缩比为10，这与其他厂家的最新式直喷涡轮发动机基本在同一水准上。欧款“ECLIPSE CROSS”的CO2排放量为约150g/km。发动机气缸的内径为75mm，冲程为84.8mm的长冲程，缸心距为83mm。而以前的发动机为86mm86mm正方形。

“4B40”安装了一台IHI制造的涡轮增压器。涡轮增压器的增压压力为150kPa左右，并不太大，好似轻型汽车使用的小型涡轮。对此，三菱汽车的技术人员表示“此次重视的并不是如何获得最大扭矩，而是如何快速提高低速区扭矩，所以选择了这款增压器”。因为小口径涡轮在低速区可以快速旋转增压，并抑制涡轮迟滞。

“4B40”上配备了三菱电机制造的电动排气泄压阀，可以伴随着发动机负载的升高，减少进入涡轮的排气量，防止涡轮过旋转而发生事故。当发动机转速达到约2000rpm以上时，这个阀门就会自动打开。

欧款“ECLIPSE CROSS”发动机的最大扭矩为250Nm（1800?4500rpm），最大输出功率为120kW（5500rpm）。与以往的2.0L自吸发动机“4J11”相比，其最大扭矩提高3成以上，最大输出功率也提高了1成。

与丰田一样，并用进气道燃油喷射

“4B40”除了直喷喷嘴还配备了进气道燃油喷嘴，而且在发动机的低负载区域，几乎都是这个进气道燃油喷嘴在工作。配备两个喷嘴会增加成本，但可以减少发动机燃烧室内的堆积物，提高发动机的工作稳定性。如果使用直喷的话，当发动机处于低负载区域、同时气缸内温度又较低时，就容易产生堆积物。

三菱汽车在1996年曾经全球首先在量产车上使用直喷汽油发动机，但在当时的技术水平下，堆积物的问题并没能完全解决。三菱汽车认为在低负载区域使用进气道燃油喷射，就可以解决堆积物问题。另外，直喷发动机同时使用进气道燃油喷射的构造，与丰田的“D-4S”相同。

低负载领域进行进气道燃油喷射

虽然“4B40”在低负载区域采用了进气道燃油喷射，但热效率并未下降。这是因为低负载区域时的气缸内温度本来就低，而由直喷导致的气缸内温度下降效果在该领域对提高热效率几乎没有贡献的缘故。由于进气道燃油喷射的喷射压较低，与高压的直喷方式相比，可以减少能量损失。相对于进气道燃油喷射喷嘴的喷射压为0.45MPa，直喷喷嘴为20MPa，较前者高出40倍还要多。这两种喷嘴均为电装制造。

并用进气道燃油喷射，还有一个优点就是可以抑制PM粒子的发生量。PM粒子的发生量正好又是空气和燃料混合时间短的直喷发动机的缺点。欧洲的尾气排放规定中，PM粒子的发生量也属于限制对象。按照欧洲新实施的驾驶测试模式--“WLTP模式”（Worldwide harmonized Light vehicles Test Procedure），使用“4B40”所进行的试验显示，只需现有尾气排放装置就可满足对PM粒子发生量的限制。

但是，如果按照比WLTP要求更为严格的RDE（Real Driving Emission）试验所获得的PM粒子发生量来要求的话，则新发动机“4B40”也无法满足要求。为此，2019年将考虑配备GPF（Gasoline Particulate Filter）。

“4B40”的进气与排气均配备了油压式阀门正时机构（VVT），其中设置了进气阀和排气阀同时开合的重合区域，用增压器提供的增压空气将燃烧后的尾气给推押出去。

“4B40”没有使用其他竞争企业常用的外部EGR（尾气再循环）。外部EGR具有减少吸排气损失的效果，主要是用来在低负载区域，将尾气返回到气缸内，可在节流阀打开的状态下减少空气量。三菱汽车通过发动机的小型化，降低了发动机的排量，并认为“吸排气损失可被充分抑制”，即便采用外部EGR，减少吸排气损失的效果也很小。