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奔驰最新发动机M256技术亮点解析

自2016年底起,梅赛德斯-奔驰宣布将回归直列式六缸发动机组,然后M256发动机(图1)诞生,这代表着梅赛德斯-奔驰直列式发动机系列的开始,并将取代当前主流的M276发动机。自问世以来,该发动机已注入了一系列创新措施,如采用48V电气化装置,可变控制油路,智能加热管理系统,汽油微粒过滤器和消除皮带传动。这意味着,尽管涉及艰巨的性能目标,但燃料消耗水平已显着降低,与M276相比,二氧化碳排放已减少约20%,输出功率已增加15%以上。新款M256分别安装在S级、E级和CLS车型上。

这台发动机有许多技术亮点。本文详细分析了涡轮增压系统和起动系统的特点和功能。

涡轮增压系统

为了获得最佳的响应特性和高的发动机输出功率,M256采用了新开发的“双涡流技术”涡轮增压器,带气隙绝缘排气歧管,包括1-3缸和4-6缸的涌流分离装置,这大大减少了增压变化的损失,并在废气流量最低时提供了优异的涡轮增压器响应特性。另一个优点在于较低的内部泄漏率和歧管气隙绝缘层的连接,这有助于大大降低排气歧管的表面温度,从而消除发动机“较热侧”的热状况,尤其是在高动态驱动或后加热阶段。

9。增压空气冷却器;50.涡轮增压器;M16/6。节流阀。M60/1。电动辅助压缩机;Y101。空气分流器开关阀;a .排气阀;b .增压空气冷却器下游的增压空气(已冷却);涡轮增压器下游的增压空气(未冷却)。

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增压压力控制

废气从排气歧管流向涡轮,驱动涡轮旋转。压缩机叶轮通过刚性轴连接到涡轮机,并以相同的速度驱动。因此,吸入的清洁空气在被叶轮压缩后进入发动机。增压压力由控制阀(M16/7)和控制风门控制。满负荷运行时,产生高达2.2巴的增压压力。为了降低增压压力,ME根据控制单元的内部特性图和负载控制模式启动控制阀,然后控制阀通过连杆启动增压压力控制阻尼器,这打开旁路回路(图15)以允许部分废气流绕过涡轮并进入排气管,从而调节增压压力并限制涡轮速度。以这种方式,增压压力可以根据发动机的当前负载需求来调节。

1。压缩机。2.涡轮机;3.通向节流阀;4.从?牌绻埽籝101。旁通阀;a .空气;b .废气

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旁通减压功能

当车辆处于减速模式时,涡轮增压器将由于惯性而继续旋转一段时间。因此,当节流阀迅速关闭时,增压压力波将返回到增压叶轮,导致压缩机叶轮处的低输送和高压状态,从而导致增压机的泵送(短的轰鸣声和机械应力)。为了防止这种现象,当发动机识别减速模式时,旁通空气转换阀将被启动,以通过增压器进气侧的旁通管路快速释放压力。

50。涡轮增压器;M16/7。增压压力控制阀;Y101。空气分流器开关阀;a .结案;b .

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电动辅助增压功能已打开

尽管M256使用大功率涡轮增压器,但为了在低速范围内获得明显的响应,它还使用了电动辅助压缩机,该压缩机集成在48V车载电气系统中,安装在增压空气冷却器后面的发动机左侧。

增压压力取决于由废气流驱动的涡轮增压器的速度。因此,由增压器产生的增压压力在较低速度范围内相对较低,并且仅当发动机速度增加时才增加。当驾驶员快速要求更高的功率时,需要一定的时间使发动机输出所有功率,直到最大增压压力建立。这种行为被称为“涡轮迟滞”。为了抵消涡轮迟滞并在发动机中具有均匀的较高增压压力

在任何发动机转速下,ME根据发动机负载要求、运行状态和环境条件计算目标增压压力。由于涡轮增压器不能在低速范围内产生目标增压压力,所以实际增压压力和目标增压压力之间的压力差通过致动辅助压缩机来补偿。为此,ME还将计算辅助压缩机速度和所需增压压力。在3000转/分钟的转速范围内,电机通过CAN总线驱动辅助压缩机。在压缩机驱动期间,增压压力由节气门下游的压力和温度传感器信号监控。

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增压空气冷却功能

增压空气冷却系统可使增压空气温度保持在70℃以下,冷却后空气密度更高,从而增加气缸进气量,进而增加发动机功率。此外,可以减少爆震趋势和氮氧化物(氮氧化物)的形成。水冷增压空气冷却器与低温回路1相连。变速器系统控制单元根据需要通过LIN管路控制低温回路循环泵1(M43/6),以促进回路1中冷却液的连续循环,防止回路中特定点过热。冷却液流量由低温回路转换阀(Y73/1)调节,为此,变速器系统控制单元根据需要启动转换阀。涡轮增压器下游的压力和温度传感器检测增压空气的温度,并将电压信号传输至ME进行分析,而低温回路1中的冷却液温度由低温回路温度传感器(B10/13)检测,并将信号传输至变速器系统控制单元。

9。增压空气冷却器;B10/13。低温回路温度传感器;Y73/1。低温回路开关阀;11.变速器油热交换器;G1/3.48伏车载电网电池(使用48伏冷却剂供应技术/代码B01);13.低温电路;2.冷却器;M43/6。低温环路循环泵1;b .冷却剂回流;14.散热器低温电路1;M43/7。低温环路循环泵2;c .通风/冷却剂膨胀;15.膨胀容器。M60/1。电动辅助压缩机;A79。集成起动发电机(48V技术/代码B01);N129。起动机-发电机控制单元(48V技术/代码B01)。

启动系统

M256成功进入48V车载电气系统。储能装置使用48V锂离子电池,储存约1kW电能。电池可以非常紧凑地集成,并与按需冷却和加热系统相结合。

集成起动发电机A79(图9)的内部由一个具有永久励磁的三相线圈、一个用于获取角度位置的分析仪和两个温度传感器组成。作为一个整体,A79安装在发动机和变速箱(9G-TRONIC)之间,并通过螺栓刚性连接到曲轴。它的任务是在驱动轴和48V电气系统之间交换能量。它以两种不同的方式运行:在发动机模式下,静态内燃机可以启动,旋转驱动轴可以通过提供的发动机扭矩加速。在发电机模式下,电能(发电机)可以产生并提供给48V车载电气系统,并为48V电池(G1/3)充电。

起动机-发电机控制单元,即电力电子模块,位于齿轮起动机的安装位置(不再安装和使用)。集成起动器的发电机的三相交流系统和48V车载电气系统的DC系统之间建立了电气连接。



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