新款奔馳四缸汽油發(fā)動機M260技術(shù)亮點介紹(下)

◆文/福建 林宇清

(接2020年第12期)

七、空氣導管

與M270發(fā)動機相比，輸出功率顯著提高的主要要求是在空氣進入燃燒室前傳輸空氣部件的完整設(shè)計。空氣濾清器和進氣格柵被重新設(shè)計并適用于發(fā)動機艙中的新的可用空間，在該過程中，還需考慮有關(guān)行人保護的要求。

設(shè)計空氣導管為的是流通路徑的阻力盡可能的小，從而在現(xiàn)有條件下獲得低成本的流動條件?？諝鉃V清器外殼中的空氣導管將流通阻力最小化，進氣歧管設(shè)計為雙殼進氣歧管，除了氣體循環(huán)設(shè)計，增壓移動還對大部分轉(zhuǎn)速范圍的高扭矩、低耗油量和低廢氣排放產(chǎn)生明顯影響。為此，通過汽缸蓋的相應(yīng)設(shè)計產(chǎn)生高渦流，進一步改善燃燒過程(圖14)。

圖14 增壓系統(tǒng)的設(shè)計

八、渦輪增壓功能

增壓的核心裝置是帶集成的空氣絕緣間隙排氣歧管的單管渦輪增壓器(圖15)，可承受最高1 050℃的溫度。

圖15 渦輪增壓器

為了充分開發(fā)渦輪增壓器的潛在性能，對增壓壓力控制系統(tǒng)進行了完整地設(shè)計。之前為真空操作的促動器，現(xiàn)在被增壓壓力控制風門的電動促動器取代，導致其位置反饋和更高的定位率，增壓壓力控制和診斷得到相應(yīng)地改善。增壓壓力控制通過增壓壓力控制風門促動器實現(xiàn)，為控制增壓壓力，ME通過特性圖和負荷控制的方式促動增壓壓力控制風門促動器。為此，ME評估來自以下傳感器的信號和發(fā)動機管理系統(tǒng)的功能:

(1)節(jié)氣門上游的壓力和溫度傳感器，監(jiān)測增壓壓力以及增壓空氣溫度；

(2)節(jié)氣門下游的壓力和溫度傳感器，監(jiān)測增壓壓力以及增壓空氣溫度；

(3)空氣濾清器下游的壓力傳感器，監(jiān)測進氣壓力；

(4)曲軸霍爾傳感器，監(jiān)測發(fā)動機轉(zhuǎn)速；

(5)爆震控制、變速器過載保護、過熱保護；

為減小增壓壓力，通過打開增壓壓力控制閥，用于驅(qū)動渦輪的廢氣流通過旁路被轉(zhuǎn)移。增壓壓力控制風門促動器通過連桿促動增壓壓力控制風門，后者關(guān)閉旁路。一部分廢氣流通過旁路被引導至渦輪，由此可調(diào)節(jié)增壓壓力并限制渦輪轉(zhuǎn)速。通過這種方式，可根據(jù)發(fā)動機的當前負荷需求調(diào)節(jié)增壓壓力。為監(jiān)測由渦輪增壓器到增壓空氣分配器的增壓空氣管路中的當前壓力和溫度情況，ME評估來自壓力和溫度傳感器的信號，并將增壓壓力調(diào)節(jié)至適配發(fā)動機的相關(guān)請求。此外，還對壓縮機進口和出口進行了優(yōu)化，以達到相對一致的壓力分配。

九、排氣系統(tǒng)

在177車型上的M260的排氣系統(tǒng)為實現(xiàn)尾氣排放和外部噪音的消耗規(guī)范形成了基礎(chǔ)，同時還對排氣系統(tǒng)進行設(shè)計，以實現(xiàn)發(fā)動機全負荷數(shù)值的目標(圖16)。

圖16 排氣系統(tǒng)

汽油微粒濾清器的工作原理與柴油車輛中采用的技術(shù)相匹配，廢氣流穿過微粒濾清器系統(tǒng)，該系統(tǒng)位于車輛底部，濾清器為蜂房式結(jié)構(gòu)，可交替關(guān)閉進氣和排氣通道，這推動廢氣流入多孔式濾清器壁中，分離碳煙顆粒，從而使濾清器可通過相應(yīng)的行駛條件持續(xù)再生。盡管在柴油發(fā)動機中采用了碳化硅制成的陶瓷柴油微粒濾清器，汽油微粒濾清器技術(shù)與之對比，依賴于特殊的耐熱堇青石，采用了優(yōu)化背壓的汽油微粒濾清器，具有高過濾效果，免保養(yǎng)，且還可自動調(diào)節(jié)。

車輛在常規(guī)駕駛模式下運行時汽油微粒濾清器產(chǎn)生再生(炭煙燃燒)，主要是超速運轉(zhuǎn)模式下。一旦汽油微粒濾清器中可提供氧氣時，炭煙燃燒，在汽油微粒濾清器的中后部出現(xiàn)1 150℃的最高溫度。在超速運轉(zhuǎn)模式下，汽油微粒濾清器的熱負荷主要取決于炭黑含量和汽油微粒濾清器上游的排氣溫度。如果炭煙燃燒過程中溫度過高，則會對整個汽油微粒濾清器造成損壞。排氣溫度由相應(yīng)的汽油微粒濾清器上游的溫度傳感器進行監(jiān)測，炭黑含量通過相應(yīng)汽油微粒濾清器壓差傳感器確定，控制單元直接讀取和評估傳感器信號；如果測量值超過規(guī)定值，ME就開始對發(fā)動機正時進行適當?shù)母深A(yù)，并在控制單元中記錄相關(guān)的故障輸入。

十、冷卻

熱量管理系統(tǒng)調(diào)節(jié)冷卻回路，電動控制節(jié)溫器提供特性圖控制式升溫控制。由于該閉環(huán)控制，在暖機階段可使燃燒室快速升溫，根據(jù)駕駛模式和環(huán)境條件自由調(diào)節(jié)冷卻液溫度計的冷卻液回路可使車內(nèi)盡可能快速變暖(圖17)。

圖17 冷卻回路

十一、機油供給

M260根據(jù)旋轉(zhuǎn)葉片原則，通過機械式驅(qū)動、壓力控制機油泵進行供油。機油泵殼體中集成了一個閥門，促動兩個壓縮級，使得之與發(fā)動機負荷和轉(zhuǎn)速特性圖相匹配，尤其可減少部分負荷范圍內(nèi)的驅(qū)動輸出?？勺儞Q的機油濾清器安裝在曲軸箱的機油濾清器模塊或機油冷卻器模塊上。機油通過機油冷卻液熱交換器進行冷卻。

十二、保養(yǎng)

M260使用當前梅賽德斯-奔馳保養(yǎng)策略，不同國家可能存在偏差，在中國的固定保養(yǎng)間隔為每10 000km或一年，在保養(yǎng)間隔期間執(zhí)行附加操作(以歐洲為例):

每75 000km或3年更換空氣濾清器濾芯；

每75 000km或3年更換火花塞；

每200 000kn或10年更換燃油濾清器。

M260不再裝配吸油管，因此也不再配有機油尺，它通過油底殼中的放油螺塞排放機油，通過油底殼中的傳感器和儀表盤上的顯示屏檢查發(fā)動機油液位。該款發(fā)動機采用汽油微粒濾清器(OPF)，需要使用低灰分的機油，這意味著要變換其機油。梅賽德斯-奔馳允許用于該款發(fā)動保養(yǎng)的機油有:229.51、229.52、229.61、229.71。(全文完)