奔驰轿车3.5L—V6汽油机解析（二）

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（接上期）

气计算已证实，与进气道上述优化相结合，长度可两级调节的进气管能获得最佳的扭矩特性曲线形状，特别是对动态运行范围不会产生不利的影响。图16示出了这种可调式进气管的两种运行状况：①开关阀板关闭时，形成长进气管，其中空气振荡特性有利于增大进气量，从而能获得高的低转速扭矩；②开关阀板打开时，形成短进气管，其简短的进气途径能确保在高转速范围内达到高的比功率。

通过模拟计算、调整尺寸和不断地改进空气系统中的细部结构，使得充气系数改善了大约12%。为了同时也能考虑到部分负荷的需求，采用进气滚流阀使进入汽缸的充量形成滚流运动来改善燃烧品质。如图17所示，滚流阀板位于进气管到汽缸盖进气道的过渡部位附近，从图中可以真实地看到滚流阀板是怎样定位的。随着转速和负荷的提高，当无需进气滚流时，它可全部打开并下沉到进气道壁面中而不会干扰进气空气的流动，以减少进气流通阻力。而在部分负荷时要使用滚流阀产生明显的充量滚流运动，这种滚流流动在压缩行程过程中将逐步蜕变成紊流（图18）。图19示出了在某个部分负荷工况点滚流阀对汽缸中充量滚流数及其所导致的紊流变化曲线的影响，其中在对燃烧稳定性有重要影响的范围内大约700。曲轴转角时紊流值几乎增大了一倍。对燃烧所产生的有利影响示于图20，在图示的运行工况点燃烧持效期最多可缩短30。曲轴转角，这反映在进一步提高了残余废气适应性和较小的循环波动，并最终反映在所力求的节油效果上（图21）。

5 发动机管理和燃油喷射

发动机管理系统是与系统供应商博世公司共同合作开发的。在以扭矩为基础进行控制和调节的M9.7电控系统中综合了当今所应用的软件结构（图22），以满足控制和监测燃烧和废气品质的要求。不言而喻，集成了所有应用的诊断功能，这是废气排放法规所要求的，也是全球市场维修和保养所必需的。

用于防盗锁和为连结变速器操纵的控制与监测功能的安全编码则是标准的。如图23所示，发动机电控单元被固定在发动机上，并被集成在发动机罩中，而发动机罩则是根据进气管和汽缸盖罩外形来设计的。在这种情况下，电控单元的连接电路的设计已注意到路程尽量短，以尽可能减少干扰影响（电磁兼容性）。点火级集成在由德尔福公司供应的点火线圈中，它被直接布置在火花塞上方。

在当今对汽车发动机要求越来越高的严峻形势下，人们致力于尽可能提高汽油发动机的经济性，并降低其废气排放，其中对燃油喷射过程的控制和调节是最重要的课题之一。除了提高燃油喷束的品质之外，还必须大大提高其安装的自由度，以适应发动机进气管的设计，这对于V型发动机的设计而言尤为重要。

例如在这种M272-V6汽油机上，从发动机横剖视图上可看到，由于在V型夹角内布置了长度可两级调节的进气管，在进气管与汽缸盖之间的间隙中喷油器的安装空间受到很大的限制，而喷射油束又必须与汽缸盖中的进气道形状和进气门位置很好地匹配，因此无论是喷油器的本体的长度还是喷束的方位和锥角都要求有很大的选择自由度。

为此，这种M272-V6汽油机选用了西门子VDO公司开发的新一代Deka-7型汽油喷油器，它针对未来欧V和特超低排放汽车（SULEV）废气排放标准要求进一步优化喷束品质的同时，还为汽油发动机开发者提供了更大的选择自由度，从2003年9月起在意大利（2004年7月起在美国开始）生产。它是在已广泛应用的前一代Deka-4型汽油喷油器的基础上采用新结构并改进了材料，不仅明显地提高了燃油喷束品质，质量也足足减轻了35%，而且更重要的特点是其所具有的选择自由度。在燃油喷束品质特性相同情况下，有3种喷油器本体长度变型：60.4mm（长型），48.4mm（标准型）和34.5mm（短型）（图24）；而喷油嘴针阀体的长度也有3种变型：标准型，加长10mm和加长15mm，它们彼此之间能够相互自由组合，这就给发动机开发商提供了很大的自由度，有助于发动机进气管道的优化设计，即使在燃油分配管与进气管之间的安装空间非常小的情况下也能满足喷束起点进一步向进气道内移动的要求，喷油器这样的位置布置有助于减少燃油润湿壁面，特别是能在冷起动阶段减少燃油的聚集，具备减少在这种临界运转阶段HC排放的潜力。

M272-V6汽油机选用了长型喷油器本体与特长型喷油嘴针阀体组合的Deka-7型汽油喷油器，它采用通用的12Q标准电阻的新型线圈体，通过优化磁回路成功地增大了磁通量，而且由于实现了高效的磁回路循环而减轻了质量。鉴于未来的汽车电路，新一代喷油器与合适的电控单元相组合也能用于42V电压运行。

新一代Deka-7型汽油喷油器是为所有的汽油机燃油和含甲醇燃料而设计的，并以典型的0.3～0.5MPa压力工作。喷油器内所有与燃油接触的喷射阀零件都用不锈钢制成，其所形成的喷束（图25）可在3种形状中选择：①单锥形喷束（锥角10°～30°）；②双锥形喷束（喷束夹角15°～30°）；③偏转的单或双锥形喷束（偏转角5°～25°）。

M272-V6汽油机选用了偏转的单锥形喷束，其偏转角度和喷束锥角按发动机设计要求而定。这种喷油器从1.2ms极短的喷油脉宽开始就能达到线性喷油量特性的要求，其动态流量范围（动态最小与最大线性喷油之比）能完全满足发动机最低稳定怠速和高功率的要求。

6 废气系统

为了获得高效的废气后处理系统，除了可应用的系统标准部件之外，还必须适应所搭载车型的边界条件。在新款SLK轿车情况下，就所要求的运动型轿车噪声设计而言，通常的前消声器被安置在差不多汽车中心位置的地板下，而且整个装置被设计成带有交叉点的双管路和相应设计的后消声器，此外还能满足未来欧V排放标准限值的要求，并且整个系统具有达到特超低排放汽车（SULEV）排放要求的能力。

（1）废气系统的总体方案

为满足上述要求确定了如图26所示的整个废气系统。所选择的废气管道直径及其双管路之间交叉部位的位置，均按照有利于针对扭矩要求的发动机设计原则来确定的。

废气后处理系统的总体方案是按照系统将附加引入二次空气工作而需要较大的流通能力设计的，并通过优化引入部位，将适当的二次空气质量引入排气道，以满足废气后处理的需要。（未完待续）

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