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剖析丰田凯美瑞轿车发动机新技术
来源:汽车与驾驶维修  作者:佚名  2015-04-21 07:52:02



    2015年1月上市的广汽丰田凯美瑞轿车,搭载了6AR-FSE发动机。该款发动机的喷油系统采用了缸内直喷+进气口喷射的形式,进气系统配备了广角相位调整机构。由于这2项技术的应用,发动机在未增加排气量的情况下,动力性能有了大幅度提升(图1)。下面就针对这款发动机的技术特点进行简要的介绍,希望读者能够借此对发动机的前沿技术有所了解。

    1.喷油系统
    丰田公司将缸内直喷+进气口喷射的组合方式称为D-4S系统。在该系统中,发动机控制单元通过测量发动机的进气量,确定基本喷油量,然后再根据其他传感器的信号,确定发动机的工作状态。对于不同的工作状态,2种喷油器的喷油相位和喷油量均不相同。喷油控制的目标是,最大限度地优化混合气的燃烧。
      (1)分层燃烧
    混合气的分层燃烧可以加速其燃烧过程,提高燃烧效率。发动机冷启动后,为了尽快实现分层燃烧,在排气行程即将结束、进气门尚未开启时,便将燃油喷入进气口。这样,当进气门打开时,已初步挥发的燃油便立即被吸六气缸。此外,在压缩行程将要结束时,缸内喷油器还要喷射一部分燃油,这样形成的分层混合气,在火花塞附近区域比其他区域浓(图2)。这可使点火提前角减小,从而提高废气温度。废气温度提高后,可快速加热催化剂,并明显改善尾气排放性能。

      (2)均质燃烧
    为了优化混合气的燃烧,在做功、排气和进气行程中,发动机控制单元都会精确控制进气口喷油器的喷油量和喷油相位。此外,发动机控制单元也会在进气行程前期,控制缸内喷油器的喷油量和喷油相位(图3)。在车辆行驶中,发动机控制单元会结合或单独使用2种不同类型的喷油器,来产生最佳的均质混合气。这种喷油系统避免了单一缸内直喷系统常见的颗粒物排放问题。在车辆行驶中,喷油系统可利用喷射燃油的蒸发效应,冷却压缩空气,从而同时提高进气效率和输出功率。

      (3)怠速喷油
    发动机暖机后,怠速运转时,缸内喷油器停止工作。在这种情况下,采用进气口喷油方式,保证混合气的稳定燃烧,从而使发动机能够非常安静地运转。
      (4)喷油扇面的优化
D-4S废止了老式缸内直喷系统中所采用的涡流形成方式,进气端口改进为高流量型(图4),这种系统更能体现直喷的优点。D-4S燃油喷射系统采用高压单缝喷嘴型喷油器,这种喷油器可使燃油更好地雾化,并使其扩散至更广的扇形区域内。控制系统在最佳时刻将燃油喷入燃烧室,从而使燃油最大程度地与空气混合。由于提高了燃油喷射的扩散性,所以实现了均质混合气、高性能和高动力输出。

      (5)喷油器的特点
    缸内喷油器的密封件采用了特氟隆材料,与缸盖接触部位使用隔振垫,以降低喷油器噪声,并提高密封性能进气口喷油器总成采用O形圈+挡圈方式,降低工作噪声、提高静音性能并确保紧固件的气密性。此外,进气口喷油器还采用高雾化的12孔长喷嘴。这样,既优化了进气口内的气流,又降低了燃油粘附量,从而提高了燃效并减少排放。
    2种喷油器都对移动部件和电磁线圈进行了优化(图5),以实现燃油喷射量动态范围的扩展和零件优良的高温性能,从而提高燃效并减少排放。

      (6)高压油轨
    高压油轨使用铸铁制成(图6),油压传感器安装在油轨总成上。喷油器和油压传感器与油轨的连接,采用金属对金属的密封连接,以确保行车安全。安装缸内喷油器的每个位置上都装有卡箍,它们向喷油器施加恒定的弹簧力,可在发动机启动期间油压较低的状态下,防止燃烧室气压施加在喷油器上的冲击力使其移动。这些卡箍在降低振动和噪声的同时,还提高了喷油器的密封性能。

      (7)密封圈的安装
    在安装缸内喷油器的密封圈时,必须使用专用工具SST.首先将带有密封圈的护套装在喷油器的喷头上,然后用手指将密封圈向下推入喷油器的凹槽内(图7)。然后将SST缓慢地滑到密封圈位置,并保持5s以上,使已经被撑大的密封圈恢复到原有的尺水最后检查并确认密封圈未划伤、变形或从喷油器凹槽中凸出。

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关键词:凯美瑞

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