带你走进奔驰发动机核心技术世界之进气系统

当今的发动机技术革新较快，而且新的发动机型号不断推出，对于一线工作人员来说如何快速熟悉一款发动机的控制原理是一个挑战。

希望借助这些共性知识，让大家日后在接触新的发动机时能更快的上手。

将会通过几篇 章进行介绍。

小编

涉及内容如下：

进气系统

点火系统

喷油系统

冷却系统

曲轴箱通风系统

油箱通风系统

一、进气系统

关于进气量的识别:

汽油发动机是根据进气量的多少,再按照14.7:1的比例来调整喷油量的大小的,因此，进气系统的任务之一就是计算近来的空气量。

可以通过两种方式来进行评估

1.通过压力传感器与温度传感器计算

2.通过空气流量计进行计算

通过进气压力传感器进行计算：（以270发动机为例）

空气的压力=空气的温度X空气分子数（质量）X比例系数；

因此，空气的质量=压力÷空气温度÷比例系数；

在M270中，有4个压力传感器。

ME内部压力传感器（图中没有）：

用于识别大气压力，可用于识别海拔高度，并根据此数据调整喷油量。

B28/5：

空气滤清器后压力传感器：用于识别空气经过滤清器后的压力。该数据用于与ME内部压力传感器进行对比，如果偏差过大，说明空气滤清器堵塞。入气量降低，会导致涡轮增压器因为负荷减少而超速运转，从而导致损坏。

因此，ME会调低发动机功率。

B28/6：

涡轮增压器后压力传感器：用于识别涡轮增压器后的压力。该数据用于与空气滤清器后压力传感器进行对比，再参照当前的转速信号来监控与判断涡轮增压器的效果。

B28/7：

节气门后压力传感器：识别进气岐管的压力。该数据用于与进气岐管温度传感器B17/9一起，计算实际进入发动机的空气量。

在正常怠速的情况下，该压力值为300mbar左右。

通过空气流量计进行计算：（以272发动机为例）

通过熱丝上被带走的热量，结合进气温度传感器，能算出流入的空气量。HFM传输频率信号（frequency）至ME，频率信号依引擎进气量不同而变化，此信号用来决定喷油量。感知器具有一个弓行的凹槽，防止外物进入受到损坏。

空气流量计在着车后并不能马上投入使用，因此，为了检测冷车着车后的进气量，需要使用额外的传感器——进气岐管压力传感器，正常怠速时，以272发动机为例，压力大至上在340mbar左右。倘若在空气流量计之后出现了漏气，那进气岐管压力传感器的读数会增高。

涡轮增压：

提高发动机的动力，最重要的手段之一是提高进气量，自然吸气的发动机只能通过提高排量来达到目的，而涡轮增压发动机则可以在排量不变的情况下，通过压缩空气来提高进气量。根据不同的车辆配置，增压量可以在0.6~1.5bar （M270为例）

在废气岐管端，废气通过涡轮并带动其旋转，而在进气端，旋转的涡轮压缩着空气。被压缩的空气，温度会升高，反而密度就降低了，因此，需要空气冷却器把温度降下来，提高空气的密度，即提高进气量。

在M270中，废气旁通翻板在发动机熄火时是开启的（弹簧推开）。当有真空作用于真空触动器，真空克服弹簧推力，并把旁通翻板关闭。此特性刚好与M271 EVO, 275的涡轮增压控制相反（旁通翻板熄火时关闭，打开翻板需要通过正压力推开翻板），

当旁通阀关闭时，所有的废气排出车外都需要通过涡轮，因此，加速涡轮的旋转。当旁通阀开启时，排气都通过旁通阀流过，没有废气推动涡轮旋转。

需要增压时：

ME触动增压调节电磁阀Y77/1开启（不通电时，该阀处于关闭状态），来自真空蓄压罐（由真空泵提供真空）的真空作用于涡轮增压真空触动阀，从而关闭翻板。通过调整翻板的角度,可以调整不同的增压效果，而这又是由ME电脑通过PWM信号触动Y77/1来实现的。

不同工况下的增压设置：

下图：

怠速或低负荷，发动机转速低，翻板关闭但也基本没有增压效果。

下图：

中等负荷，ME调整翻板的角度以调节增压压力。

下图：

全负荷，ME调整翻板的角度以调节增压压力，甚至限制增压压力继续升高。

增压的时候，如果驾驶员突然丢开油门踏板，节气门就会关闭，增压的空气就会撞在节气门上，容易导致节气门的损坏，也容易导致涡轮增压器受气压冲击而发出异响，因此，当油门踏板丢开后，需要有一个通道快速的把增压的空气卸掉。此功能由减速阀Y101来实现。正常时，该阀关闭，当需要时，ME控制阀门开启（纯电控电磁阀），则被增压的空气（涡轮增压器之后的空气）就会通过该阀回流至未被增压的空气进气管中（涡轮增压器之前的进气管）。

节气门与油门踏板：

节气门促动器(M16/6) 中的促动马达(M16/6m1)根据ME的预设值将节气门(1) 的开启角度不断从0°调节至90°。调节脉冲宽度调制信号的典型耗电量约为1 A, 但最高可能约为9A。为保护输出级, 约30 秒后电流被限制为6 A。

节气门中有两个位置传感器用于监控节气门翻板的开度，分别是电位计M16/6r3和M16/6r4。

随着节气门翻板位置的变化，两个电位计的输出信号呈反向。

内有两个电位计作为位置传感。且：

M16/6r3 (Sensor 1)：为主信号，0.5~4.5V

M16/6r4 (Sensor 2)：为辅助检测信号，4.5V~0.5V。

电子节气门功能：

对比传统的机械节气门，电子节气门不仅仅只是受到驾驶员的油门踏板位置控制，而且还会考虑到挡位，驾驶风格，油门变化程度，巡航控制等影响，进行适当的调节。

4种功能模式：

a.正常节气门驱动模式

b.节气门变化缓冲模式

c.倒挡行驶模式

d.适应性油门踏板模式

A.正常节气门驱动模式

根据油门踏板传感器, ME根据特性图促动节气门促动器(M16/6)，为此，ME使用脉冲宽度调制(PWM)信号促动节气门促动器中的促动马达(M16/6m1)。如果未激活限制功能(如定速巡航控制请求)，则节气门的开启角度仅由油门踏板位置确定。

B. 节气门缓冲功能

ME根据以下信号控制缓冲功能：

1. 油门踏板传感器, 油门促动速度(快, 慢)

2. 曲轴传感器, 发动机转速

3. 冷却液温度

4. 节气门位置

5. 车速信号

目的：

为了避免在突然释放油门踏板时，节气门迅速关闭导致发动机出现挫动的情况，ME会适当将减缓节气门关闭速度，保证发动机扭矩平稳下降。

C. 倒车行驶模式

当车辆切入到倒挡后，ME会降慢节气门的反应速度，并且限制最大开度为50%，从而保证倒车的安全。

D. 自适应油门踏板的功能

ME控制单元识别油门踏板的促动情况，并在特性曲线之间进行切换。踏板行程超过50% 之后，对于运动风格的驾驶员，会释放大约80% 的发动机负荷；对于稳重型驾驶员，则会释放40%的发动机负荷。当踏板行程超过约90%，二者之间无其它区别。

如果“稳重型驾驶员” 特性启用(如在高速公路上行驶较长距离之后)，则必须首先极为迅速地踩下油门踏板，以获得较高的加速度。

延伸：曾经收到经销商的反馈，客户做完保养后就反映动力下降了，车间对ME的学习值进行了复位就解决了问题。这就跟上面所说的自适应油门踏板功能相关了。

油门踏板传感器：

油门踏板传感器B37，集成了两个霍尔传感器，随着油门踏板的踩下，两个传感的反馈信号是同向增加，但电压值不同（信号1是信号2的两倍）。

上图说明——

Sensor 1: 0.5~4.5V

Sensor 2: 0.5~2V

如果两个传感的信号不匹配，ME就会使用信号较低的作为参考值，同时，节气门的最大开度会降低，同时响应时间都会变长。

电子油门紧急模式

分为以下功能：

a.油门踏板传感器发生故障时的应急运行模式

b. 节气门实际数值电位计1 或2 (M16/6r1, M16/6r2)发生故障时的应急运行模式功能

c. 节气门促动器电机(M16/6m1)发生故障时的应急运行模式功能

d. 应急运行位置的功能

A. 油门踏板传感器发生故障时的应急运行模式功能：

如果一个霍尔传感器发生故障，则系统会切换至第二个霍尔传感器.节气门开度被限制为最大开度的60% 左右.此外，节气门的开启速度是受到动态限制的(节气门延迟开启)。

如果合理性检查结果存在问题或两个霍尔传感器均发生故障，则只有怠速转速仍然受到控制。

B. 节气门实际数值电位计1 或2 发生故障时的应急运行模式功能

如果一个电位计发生故障, 则系统会切换至第二个完好的电位计.为进行比较,将空气流质量用作第二个参数.

如果两个电位计出现故障, 弹簧盒使节气门到达开启角度约为10°的应急运行位置.

C.节气门促动器电机发生故障时的应急运行模式的功能

节气门促动器被断电，弹簧盒使节气门到达开启角度约为10°的应急运行位置。

D. 应急运行位置的功能

节气门处于应急运行位置时, 燃油被切断/重新供至气缸，以将发动机转速限制为约1200 -1400 rpm (怠速下) 或约1800 rpm (驾驶模式下).如果操作制动踏板, 则表示怠速输入。

根据以下因素, ME控制单元通过开启/关闭喷油嘴(Y62) 来启用/停用各气缸：

1.发动机转速

2.制动识别

3.所选择的挡位

凸轮轴位置调节机构：

传统的发动机的配气相位是固定不可调的，因此，这种发动机仅对应于某一个转速效率最高。通过凸轮轴调节机构，进排凸轮轴的位置可以进行40度连续的调节，这也意味着气门的开启/关闭时刻，以及进排气门重叠角可以根据不同的发动机工况进行改变，从而优化了充气效率，增加扭矩及减少排放（内部EGR功能）。

配气相位可调的图示：粉红色曲线为排气门运动曲线；蓝色为进气门运动曲线。当两个曲线交集较小时，有利于尽量多的新鲜空气进入发动机，从而运转平稳(上图,也是紧急模式的位置)；当交集较大时，有利于内部EGR循环，降低排放(下图)。

截取自278+OM642 CBT，进排气凸轮轴在怠速，中等负荷，以及大负荷三种工况下的相位变化：

怠速：

进排气没有重叠角

三元催化器属于预热阶段

较少的新鲜空气，较低的废气排放

中等负荷：

较大的进排气重叠角度

内部EGR功能发挥作用，从而降低氮氧化合物的排放

大负荷：

较小的重叠角

确保较多的新鲜空气进入，和高充气效率

配气相位调节：

凸轮轴调整参与的部件：ME电脑,进气凸轮轴位置传感器,排气凸轮轴位置传感器,进气凸轮轴调节电磁阀,排气凸轮轴调节电磁阀，进气凸轮轴调整机构，排气凸轮轴调整机构。

摆动转子在液压的作用下，可以向前或向后作相位的调整。因此，凸轮轴与之相连。

控制所需要到的参数与控制逻辑：

油压通过凸轮轴内部供应，当发动机停止运转后，机构的内部弹簧会把调整机构推回原始位置，并通过一个锁销进行锁止。该位置为气门重叠角最小的位置，也是紧急模式的位置。

当下一次着车后，发动机建立起了足够的油压，把锁销顶开，此时，调整机构重新进入工作。

机械控制原理：

根据需要，ME调节控制活塞，调整油道的供油方向，以调整凸轮轴。当所需的位置达到后，ME为此调整机构两边的压力均等。

图上半部显示：机油经由机油道进入A区做延迟调整功能

图下半部显示：机油经由机油道进入B区做提前调整功能

扰流翻板：

在进气岐管内喷射燃油的发动机（非直喷发动机），为了能使得混和气

在低转速的情况下依然能有比较好的汽油分布，加入了扰流板机构。

当发动机负荷较低时，流入的空气量少，流速低，混合气进入气缸后不容易充分的混合。

若此时减少进气岐管的截面积，流速增加了，进入气缸的气体会形成垂直方向的环流(tumble，如上图B)，有利于混合气的均匀混合，从而提高燃烧效率，降低油耗。

不同的发动机，其扰流板的机构是不同的，272发动机通过真空触动器22/9和真空源电磁阀Y22/9来控制扰流板——当Y22/9通电时，真空作用于22/9，22/9通过连杆把扰流板从收缩位置拉出（进气道变窄，气流流速增加）。而271EVO的扰流板则是通过电机控制的——每个汽缸两个入口，一个是窄入口，另一个是带有翻板的宽入口，当车辆处于低负荷和怠速时，翻板把宽入口关闭，空气仅从窄入口进入，从而达到增加流速的目的。断电时翻板被弹簧固定在缩回位置。

长短可变进气岐管（M272，M276）

当转速比较慢时，形成的进气压力波波长比较长，为了使得波峰能进入发动机，要用长的进气岐管；转速较快时，波长也较短，因而使用短的进气岐管合适。

M272进气岐管的执行：

ME通过促动切换阀Y22/6来调节进气岐管的翻板开闭，从而调节进气岐管的长短。（发动机熄火时，弹簧的作用下，进气岐管处于短管模式）

短管启用条件：

1.发动机负荷>50%

2.怠速

3.发动机转速>3500rpm

4.发动机熄火后，没有了真空的触动，翻板打开，切换至短管

长管启用条件：

1. 发动机转速<3500rpm

M276的进气岐管：控制进气岐管的长短，有两个触动器工作，一个是进气鼓（红色方框标注，由Y77/3控制真空源以触动），一个是翻板（红色圆圈标注由Y77/2控制真空源以触动）

发动机熄火时，在弹簧力的作用下，气鼓处于开启状态（与右图位置相反），翻板处于关闭状态（与右图位置相同）

怠速或低负荷时：

发动机负荷<50%

翻板关闭（电磁阀无触动）

风鼓开启（电磁阀无触动）

低转速时：

发动机负荷>50%

转速<3200rpm

翻板关闭（电磁阀无触动）

风鼓关闭（电磁阀触动）