新款奔馳M282四缸汽油發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)亮點(diǎn)介紹(下)

◆文/福建 林宇清

(接上期)

三、進(jìn)氣系統(tǒng)

M282是為各種車(chē)輛平板中的彈性空氣導(dǎo)管(圖12)設(shè)計(jì)的，在母型機(jī)中包括的空氣導(dǎo)管部件通用于所有車(chē)輛型號(hào)中的組合部件，比如進(jìn)氣模塊。進(jìn)氣模塊將增壓空氣分配裝置、汽缸蓋罩和機(jī)油分離系統(tǒng)的功能集成在一個(gè)緊湊型部件中，通過(guò)彈性密封件實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)油的密封。

進(jìn)氣道和增壓空氣分配器包括兩個(gè)塑料半殼，其通過(guò)熱氣焊接方法連接到汽缸蓋罩上，半殼還包括節(jié)氣門(mén)凸緣，后者在所有車(chē)輛型號(hào)中通用。在汽缸蓋罩中集成有發(fā)動(dòng)機(jī)氣體“漏氣”的機(jī)油分離系統(tǒng)，在油分離器的下游使用用于協(xié)調(diào)曲軸箱壓力的調(diào)壓閥，在部分負(fù)荷和滿負(fù)荷路徑下，內(nèi)部結(jié)構(gòu)非常緊湊的隔板，包括止回閥，大大減少外部管路。

圖12 空氣導(dǎo)管

M282采用配有電控廢氣旁通閥的單渦流渦輪增壓器(圖13)和電動(dòng)控制增壓限制閥，在速度和閉環(huán)控制的精度方面，電動(dòng)促動(dòng)器與氣動(dòng)閉環(huán)控制相比具有優(yōu)勢(shì)。為減小增壓壓力，通過(guò)電動(dòng)促動(dòng)器打開(kāi)增壓壓力控制閥，用于驅(qū)動(dòng)渦輪的廢氣流通過(guò)旁路被轉(zhuǎn)移。利用夾子連接裝置將渦輪增壓器用螺栓擰緊到汽缸蓋上，歧管和渦輪外殼設(shè)計(jì)為一片式鑄鋼件，作為部分集成歧管的結(jié)果，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)非常緊湊并且具有廢氣管較短的特性，改善了廢氣流量，從而在響應(yīng)時(shí)間和組件上產(chǎn)生了優(yōu)勢(shì)。因?yàn)樵摻Y(jié)構(gòu)，可以省略附加支架和支撐，渦輪增壓器的廢氣溫度設(shè)計(jì)為950℃。電氣旁通閥集成在壓縮機(jī)葉輪外殼中，當(dāng)車(chē)輛進(jìn)入減速模式后，旁通閥打開(kāi)壓縮機(jī)葉輪處的旁通回路，降低增壓壓力，防止出現(xiàn)“渦輪顫動(dòng)”現(xiàn)象。

圖13 渦輪增壓器

四、排氣系統(tǒng)

M282的靠近發(fā)動(dòng)機(jī)安裝的排氣系統(tǒng)(圖14)由一個(gè)雙載體系統(tǒng)組成。為了在冷起動(dòng)后快速加熱，選用直徑為118mm的三元催化轉(zhuǎn)換器，空燃比控制通過(guò)催化轉(zhuǎn)換器上游的直列式氧傳感器和位于兩個(gè)催化轉(zhuǎn)換器之間的平面式傳感器進(jìn)行。為了進(jìn)一步減少微粒物質(zhì)的排放，在車(chē)輛底部設(shè)置了含有溫度和壓差傳感器的汽油微粒濾清器。

1.三元催化轉(zhuǎn)換器

圖14 排氣系統(tǒng)

催化轉(zhuǎn)換器內(nèi)部的陶瓷載體由耐高溫的硅酸鎂鋁制成，嵌在由高合金鋼絲制成的彈性鋼絲網(wǎng)中，并安裝在雙層不銹鋼外殼中。陶瓷載體需要鋁氧化物涂層的基層(中間層)，以將催化轉(zhuǎn)換器的活性表面積增加約7 000倍，用在載體上的活性催化基底涂層中主要包括鉑和銠，用于三元催化轉(zhuǎn)換器。鉑加速碳?xì)浠衔锖鸵谎趸?CO)的氧化，而銠加速氮氧化合物(NOx)的還原。載體有著數(shù)千個(gè)細(xì)小通道，廢氣流經(jīng)這些通道而被凈化。

2.汽油微粒濾清器

具有蜂房式結(jié)構(gòu)的汽油微粒濾清器，其工作原理與柴油車(chē)輛中采用的技術(shù)相同，廢氣流穿過(guò)微粒濾清器，該濾清器可交替關(guān)閉進(jìn)氣和排氣通道，以此推動(dòng)廢氣流入多孔式濾清器壁中，由此分離碳顆粒，從而使濾清器可通過(guò)相應(yīng)的行駛條件持續(xù)再生。

當(dāng)車(chē)輛在常規(guī)駕駛模式下運(yùn)行，尤其是超速運(yùn)轉(zhuǎn)模式時(shí)，汽油微粒濾清器再生(炭煙顆粒燃燒)啟動(dòng)，一旦汽油微粒濾清器中有氧氣可用時(shí)，炭煙顆粒燃燒。在汽油微粒濾清器的中后部出現(xiàn)1 150℃的最高溫度。如果炭煙燃燒過(guò)程中溫度過(guò)高，則會(huì)對(duì)整個(gè)汽油微粒濾清器造成損壞。排氣溫度由汽油微粒濾清器上游的溫度傳感器進(jìn)行監(jiān)測(cè)，炭煙含量通過(guò)汽油微粒濾清器壓差傳感器確定。發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元直接讀取傳感器信號(hào)，并對(duì)其進(jìn)行評(píng)估。如果傳感器測(cè)量值超過(guò)規(guī)定值，控制單元就會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)進(jìn)行適當(dāng)?shù)母深A(yù)并將相關(guān)的故障條目記錄在控制單元中。由于采用了優(yōu)化背壓的汽油微粒濾清器，因此具有高過(guò)濾效果，且免保養(yǎng)，還可自動(dòng)調(diào)節(jié)。

五、冷卻系統(tǒng)

冷卻回路是根據(jù)燃燒、排放、摩擦功率和安全工作的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)的，冷卻液由回路中的冷卻泵進(jìn)行傳送(圖15)。為了降低泵的工作能量輸入，設(shè)計(jì)了回路中各部件的冷卻要求和布置，從而對(duì)油耗有積極影響。使用帶彈性元件的電動(dòng)加熱雙盤(pán)節(jié)溫器用于調(diào)節(jié)冷卻液，其通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元內(nèi)部的溫度特性曲線圖進(jìn)行控制，因此，根據(jù)工作點(diǎn)，發(fā)動(dòng)機(jī)可通過(guò)來(lái)自燃燒和摩擦功率/重量比的兩個(gè)冷卻液溫度進(jìn)行最佳操作。在發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉時(shí)，后加熱階段中由渦輪增壓器進(jìn)行的冷卻液循環(huán)通過(guò)熱虹吸進(jìn)行有效保證，從而不再需要電氣部件。該冷卻系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn):

·快速達(dá)到最佳工作溫度；

·減少?gòu)U氣排放；

·節(jié)約燃油；

·快速加熱車(chē)廂內(nèi)部。

圖15 冷卻液回路

六、發(fā)動(dòng)機(jī)保養(yǎng)

M282不再裝配吸油管，因此也不再配有機(jī)油尺。發(fā)動(dòng)機(jī)油通過(guò)油底殼中的放油螺塞排放，機(jī)油液位通過(guò)油底殼中的傳感器和儀表盤(pán)上的顯示屏進(jìn)行檢查，這通過(guò)方向盤(pán)按鈕調(diào)用(圖16)。由于該款發(fā)動(dòng)機(jī)采用汽油微粒濾清器(OPF)，意味著其機(jī)油更換與裝配柴油微粒濾清器(DPF)的發(fā)動(dòng)機(jī)一樣，需要使用低灰度發(fā)動(dòng)機(jī)油。

圖16 發(fā)動(dòng)機(jī)油服務(wù)