奔驰M282发动机技术解析

文章来源: 汽车动力总成 发布时间:2021-06-15
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北京奔驰发动机第二工厂作为戴姆勒海外唯一投产M282发动机的工厂, 集合了多种智能与绿色生产设备与制造工艺。

面对全球日益严苛的排放法规,各大车企不得不将自家的排量降低,但在降低排量的同时,如何避免动力的流失,这就成了技术攻克的难题,奔驰将1.33T发动机的性能做到了极致,横置直列4缸发动机,采用直接喷射系统,涡轮增压器,智能闭缸技术(2号和3号气缸可在发动机低负荷和转速范围内关闭),该发动机可有效降低油耗,并在微粒排放指令和高负荷驾驶循环要求下,整体改善发动机的燃烧和喷射效果,M282发动机排气量1332ml,最大功率:163马力,最大扭矩:250牛米。


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北京奔驰发动机第二工厂作为戴姆勒海外唯一投产M282发动机的工厂, 集合了多种智能与绿色生产设备与制造工艺。集成了北京奔驰新时代制造理念:“数字化、柔性化、绿色”。诞生于此的M282发动机将为国产紧凑型产品提供动力源泉,同时其缸体、缸盖、曲轴三大发动机核心部件将出口海外,用于戴姆勒德国发动机工厂的整机装配。这标志着北京奔驰在核心零部件加工与测试等方面的全流程品质,已经完全满足梅赛德斯-奔驰的全球统一标准。

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气缸盖和气门机构(三角形横截面缸盖设计)

 

从发动机的侧面截面图来看,其采用了三角形的缸盖设计。采用三角形缸盖的设计,虽然相较于传统矩形缸盖的设计思路来说会增加发动机的高度,也会令整个发动机的重心有所提高,但在横向空间的表现方面却可以省出不少,对于发动机的布局就更加的有利。

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除了让发动机总成更加紧凑外,更小的缸盖也让进气管路的长度有了一定的缩小,提高了发动机的进气效率,到这里可能有朋友会有疑问了:四缸机为什么出来却只有3个排气口?

由于缸盖体积的原因,无法像以往矩形缸盖那样在缸盖内集成4-2-1布局的排气岐管设计。

最终由奔驰提出了将第二和第三个气缸内排出的废气在缸盖内部就进行融合,集成一个排气口排出的方案。

 

智能闭缸功能(气缸停用CSO)

 

进气凸轮轴和排气凸轮轴,通过可以轴向移动的凸轮衬套,将2个气缸的不同凸轮行程进行切换,气缸停用CSO工作时,切换至“零升程”凸轮,滚子摇臂在此位置通过360°基圆运行且气门保持关闭。第2个升程位置是常规的“全升程”凸轮。

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停用和启用CSO时,各促动器销移至凸轮衬套的换挡槽中。凸轮轴旋转期间,在各气门凸轮的基圆区域中逐渐进行换挡。换挡槽位于可移动的凸轮衬套之间的中央位置。这使得每个凸轮轴上仅有一个促动器可以促动CSO。

 

奔驰CAMTRONIC技术(气门升程调节技术)

 

奔驰将他们的可变气门升程技术称为Camtronic,这个技术的优点并不是为了提高马力的输出,而是为了减少排放。在小负荷或者部分负荷的工况下,Camtronic系统开关会命令低扬程的凸轮组工作,控制气门的开启度从而限制空气的摄入量,节流阀门同时保持打开,降低泵气损失。这原理上跟宝马的电子系统类似,但Camtronic系统是分两个2阶控制而不是连续可变的。梅赛德斯表示,这个使用了较少的零件的系统成本远比连续可变系统少,却可以达到其80%效用。

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Camtronic的原理十分简单,它的进气凸轮轴由传统的可变进气相位执行器和Camtronic可变气门升程部件组成。凸轮轴本身由一种内在的载体轴和空心凸轮件组成,每个凸轮件由2个相邻的液压缸驱动。凸轮件有两种形状(低扬程,高扬程),他们是否参与工作取决于凸轮件的纵向位置。当发动机需要变换凸轮件,执行器通过液压销推动凸轮套件向两端延伸,因此,当凸轮轴旋转,可动凸轮件在纵向方向滑动并与正在工作的凸轮进行替换。
 
Camtronic的原理与奥迪AVS比较类似,但它使用较少的凸轮件和执行机构,从而保证成本更低。而相比于BMW的可以对气门的升程进行无级调节的Valvetronic系统(连续可变),Camtronic系统是分两个2阶控制而不是连续可变的。Camtronic系统在工作原理方面与众多其他车厂的可变气门升程技术类似,但奔驰这套系统结构上更紧凑,而且系统操作上相对更简单。

 

NANOSLIDE缸壁镀膜技术和Eco-Tough活塞环涂层技术

 

采用了NANOSLIDE气缸涂层技术,这一技术通过高压电弧将铁或者碳这类的涂层材质瞬间融化,然后在高压气流的推动下,均匀喷向轻量化的铝合金气缸内壁。这样一来就在气缸内壁表面形成了一层镜面般平整光亮的纳米晶体涂层,涂层表面光滑且密布细微的小孔,这样的结构对于活塞与缸壁之间的摩擦的减小再完美不过。同样的,超薄的涂层代替了厚重的钢制缸套,大幅度降低了发动机的整体质量,减小摩擦更是意味着更低的燃油消耗以及更低的尾气排放。

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相对于目前广为使用的5mm灰口铁缸套来讲,NANOSLIDE技术的现实意义在于将发动机气缸衬套的生产标准提升到了艺术境界般的新标准。被融化喷涂到缸壁表面的铁或碳涂层,以超细纳米晶涂层沉积,这就是所谓的NANOSLIDE涂层,然后再经过一个特殊的珩磨工艺,涂层最终的厚度只有0.1毫米至0.15毫米,并具备镜面般光洁平整的表面完成度。珩磨过程中产生的细碎毛孔能有效留住润滑油,从而确保活塞得到最佳润滑。这样的结果不仅是NANOSLIDE涂层的气缸机械摩擦损失比使用传统灰铸铁缸套降低50%,同时也具备非常高的耐磨性。

 

“单涡管”涡轮增压器和电动控制增压限制阀

 

M282发动机具有“单涡管”涡轮增压器和电动控制增压限制阀。在速度和闭环控制的精度方面,电动促动器与气动闭环控制相比,具有很大的优势。为减小增压压力,通过打开增压压力控制阀,使得用于驱动涡轮的废气流,通过旁路被转移,涡轮增压器的废气温度设计为950℃,电气旁通阀被集成在压缩机叶轮的外壳中。

 

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可变流量机油泵

 

可变排量机油泵能够根据发动机润滑和冷却需求调整泵油量,主动控制使机油流和压力满足发动机需求,从而消除过量机油流并降低发动机曲轴上的负载,以便节省燃油。与传统的定量机油泵相比,可变排量机油泵能够在NEDC循环下实现1-2%的节油效果。

 

注:文章中引用数据和图片来源网络


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