奔驰柴油发动机OM654详细介绍

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奔驰汽车在2016年发布了全新直列四缸柴油机，该款发动机是为了满足欧六排放法规而研发的未来发动机，真实驾驶模式下，NOx排放远低于欧六排放法规的限制（80mg/km），大部分工况下，NOx排放在13-20mg/km。该发动机较奔驰上一代产品重量减轻了17%，燃油经济性提升了13%，该款发动机的详细参数见表1。图1为OM654发动机扭矩以及功率曲线。该款发动机能够在较低的发动机转速下达到最大扭矩，最大功率可达143kW。

OM654在开发时充分考虑了发动机的重量、摩擦以及NVH，为了满足欧六排放法规进行了许多技术上的创新，具体采用的技术见图2。



首先，这款发动机为了降低发动机重量，采用了铝合金机身，并才曲轴箱部分加入了纳米涂层，从而使其强度大幅提升。同时对冷却系统也进行了优化，缸头上有两个冷却水道，从而提升了冷却能力，降低了发动机的热负荷。在曲轴箱安装了两根平衡轴，用来降低发动机的振动，提升NVH性能。

该款发动机采用了钢活塞，应用的材料为42GrMo4，采用锻造和焊接工艺制成。采用钢活塞能够提升活塞的强度，同时减小活塞的尺寸。图3为铝合金和钢活塞对比图，由图可知，采用钢质材料能够大幅减小活塞的尺寸，这样就可以使发动机的整体尺寸减小，从而使发动机的重量减轻。虽然全钢活塞相比于铝合金活塞的重量要重，导热性要差，但是这些缺点可以通过合理的活塞结构优化来改善。由图可知，钢活塞的冷却腔容积要明显大于铝合金活塞。该款发动机设计了全新的阶梯式燃烧室，能够提高缸内油气混合的效率，从而提升燃烧效率降低soot排放。

图4为EGR系统图以及MAP图，由图可知，该款发动机采用了高低压EGR系统。高压EGR系统采用了传统的高压EGR策略，在涡前取气，然后经由温度控制系统通入进气总管。低压EGR系统从SCR系统之后取气，然后由提升阀控制EGR率，通入压气机上游。该款发动机设计了EGR的热管理系统，在高低压EGR系统都设置了旁通阀，从而更加实现空气系统的精确控制。

从EGR的MAP图可以发现，EGR基本实现了发动机运行工况的全覆盖，只在高转速区域没有采用EGR，在低速地扭矩区域采用的中高比例的EGR。对柴油而言，低速低负荷是排放控制最难的区域，这个区域后处理器的效率较低，尤其是SCR系统在低温下的催化效率较低，因此只能依靠缸内净化来降低NOx排放。

该款发动机采用了DOC+DPF+SCR后处理组合，尾气先经过DOC，提升尾气中的NO2比例，然后经过DPF过滤，再经过SCR系统。通过机内净化策略使得低速低负荷区域的Nox排放降低，这样就使后处理系统的热管理难题得以解决。

奔驰OM654这款发动机采用全铝机身，轻量化的材料使发动机重量大幅降低；采用钢活塞并开发出新型燃烧室，从而使得燃烧效率特以提升，降低了soot排放；采用了机内净化和后处理协同工作的方式来控制发动机排放，从而使得发动机的排放能够满足严苛的欧六排放法规。



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