2.汽缸盖和链传动
包括燃烧室形状和独特的中央布置喷油器在内的汽缸盖基本结构型式与老机型相同(图48),但是汽缸盖内的冷却水流动导向是完全重新设计的。被称之为双层无液力节流的冷却水套有针对性地提高了冷却水的流动速度和热量散发,优化了汽缸盖的冷却,因此即使发动机功率更高了,但却避免了诸如燃烧室顶面或气门鼻梁等高热负荷区域的温度升高。
每排汽缸的双顶置凸轮轴是针对减轻质量进行设计的。进排气凸轮轴相位调节器都是液压无级调节的,调节范围为40°曲轴转角。虽然发动机功率提高了,但是凸轮轴相位调节器经过重新开发,其外形尺寸明显缩小,如此紧凑的结构型式使得能够采用两级链传动(图49)。一级传动链以1:1.34的传动比传动中间链轮,再由其以1:1.5的传动比通过两条短的二级传动链分别传动各自的进排气凸轮轴相位调节器。二级链传动的张紧轨道和液压链条张紧器均布置在轨道内侧,结构空间的利用是最佳的。所有的配气正时链条均采用节距为8mm的齿形滚柱链条,从而获得了极其轻声的运行。
链传动中的第4根链条同样也是齿形链,用于传动全新开发的无级调节的叶片式机油泵。这种机油泵按特性曲线场调节以两级压力运行,在特性曲线场低负荷范围内以0.2Mpa机油压力低水平运行,此时冷却活塞的机油喷嘴关闭,而在高负荷转速范围内则开启喷机油冷却活塞。
3.热管理和燃油系统
分成三个阶段的热管理使得在暖机和从80℃到105℃运转温度时发动机冷却水可停止流动,而车内采暖设备的供暖可与此无关地任意开启,即发动机暖机运转时在冷却水循环回路关闭的情况下仍能够1 00%地供暖。出于降低质量的原因,节温器、水泵皮带轮及其叶轮和冷却水管道都是用塑料制成的。
M276直喷式汽油机的喷油系统同样也是在原有M2720任直喷式机型所应用的喷油系统基础上进一步开发而成的。按需调节的单柱塞高压燃油泵以插接式油泵的形式安装在右排汽缸后端的传动罩盖内。由于油泵的供油量通过供油始点调节方式实现按需调节,因此进入燃油的热量很少,以至于可取消对燃油进行冷却。
正如燃油管那样,燃油浸润的零件的材料选择也继承了老机型所用的材料(主要是不锈钢)。系统压力最高为20MPa,而且在整个特性曲线场范围内几乎保持不变。压电喷油器虽然从2006年起就已进入市场,但此次又经过全新开发,其主要的开发目标是减小所必需的安装空间。
4.空气系统
新鲜空气通过安装在发动机侧面的空气滤清器吸入,经过紧随其后的热膜空气质量流量计和发动机正面的电子节气门进入谐振进气管。为了使进气空气质量符合发动机运行工况扭矩和功率的需求,谐振进气管和谐振室是按发动机特性曲线场进行调节的,其调节功能如图50所示,位于V形夹角中间和谐振阀后面的调节机构(圆筒形转阀)可将相应的“谐振”室彼此接通或断开。该转阀按特性曲线场来操纵,在从2000r/min到4250r/min的较低和中等转速范围内负荷较高时是关闭的,而在其余特性曲线场范围内则不操纵而打开着。谐振阀在较高负荷范围内从3200r/min转速起开始动作被打开,而其余特性曲线场范围内则不动作。
5.燃烧
奔驰公司自从2006年开始就在CLS 350 CGI轿车上应用第二代直喷式汽油机,其特点是:①燃油喷射采用压电喷油器“A”型喷油嘴和锥形油束;②燃油压力20Mpa;③稀薄分层充量燃烧;④外部废气再循环。
从那时起,这种直喷式汽油机就显示出令人信服的燃油消耗值,而在为第三代缸内汽油直接喷射进行燃烧开发时,燃烧过程基本上是从以下两方面进行进一步开发:①通过优化燃烧重心位置(指混合汽燃烧放热50%时的曲轴转角)以及应用快速多火花点火提高废气再循环的适应性来扩大稀薄分层充量燃烧的应用范围;②通过应用压电喷射技术,特别是其多次喷射和最小喷油量的能力,开发出更多的运行模式来扩展稀薄分层充量燃烧可应用的特性曲线场范围。
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