奔驰M274发动机简介(上)
◆文/福建 林宇清
新一代4缸带直喷和涡轮增压技术的汽油发动机M274(图1)取代了发动机M271EVO，这一全新的发动机在提高功率、扭矩和舒适型的同时，执行更严格的二氧化碳排放限制。为便于了解,
按发动机的组成和工作原理，将其分为以下若干系统逐一介绍。
图1 M274发动机
图2 M274汽缸盖一、机械系统
该系统包括了发动机的主要机械部件和机构，如汽缸盖、凸轮轴调节、曲轴箱等。
1.汽缸盖
与M271EVO一样，M274的汽缸盖(图2)依旧采用四气门设计，并改进和优化了凸轮轴、调节器和进气门的工作，以满足均
质直接喷射的要求。
2.凸轮轴调节机构
新型锻造的进气和排气凸轮轴调节器(图3)是采用液压旋转驱动方式的叶片式调节器，实现了对正时更加迅速的无级调节。凸轮轴无级调节最多40°曲轴转角，即进气调节器提前最大30°曲轴转角，排气调节器延迟最大40°曲轴转角。这样，气门重叠角可在较宽的限制范围内变化，从而优化了发动机扭矩，改善了排
气特性。另外，由于调节器质量更小，使调节更迅速和更精确。
1.控制阀；1/1.阀体；1/
2.控制柱塞；1/
3.回缩弹簧；2.凸轮轴调节器；
悍马自行车多少钱奔驰r级旅行车3.进气凸轮轴；Y49/1.进气凸轮轴电磁阀；Y49/2.排气凸轮轴电磁阀。
图3 凸轮轴调节器
图4 凸轮轴调节器控制原理福克斯三厢2014款
凸轮轴调节由发动机控制单元(ME)控制，根据发动机转速和负荷，ME通过PWM信号促动凸轮轴电磁阀，然后推动控制柱
塞，这样，来自凸轮轴油道内的油压就会进入与凸轮轴相连的叶片型调节器，推动调节器旋转，实现凸轮轴调节，如图4所示为凸轮轴调节器控制原理。
B6/15.进气凸轮轴霍尔传感器；B6/16.排气凸轮轴霍尔传感器；B11/4.冷却液温度传感器；B28/7.节气门促动器下游的压力传感器；B70曲轴霍尔传感器；N3/10.发动机控制单元；Y49/1.进气凸轮轴电磁阀；Y49/2.排气凸轮轴电磁阀。
图5 链条传动
图7 曲轴箱通风系统
图6 M274曲轴箱
图8 曲轴连杆机构
3.链条传动
凸轮轴由带齿链条驱动，链条传动(图5)包括两个导轨和一个
涨紧轨，由于导轨和涨紧轨不与正时箱盖罩接触，因而显著降低
了噪音。
1.进气凸轮轴调节器；
2.排气凸轮轴调节器；
3.带齿链条上部导轨；
4.涨紧轨；
5.液压链条张紧器；
6.带齿凸轮轴链条；
7.曲轴齿轮；
8.机油泵带齿链条；
9.机油泵带齿链条导轨；10.带齿链条导轨；30.机油泵；Y49/1.进气凸轮轴电磁阀；Y49/2.排气凸轮轴电磁阀。
4.曲轴箱
M274的曲轴箱(图6)由铝合金压铸而成，由于多重横向和纵向支撑的设计，曲轴箱的硬度较高。该装配有两个曲轴
箱通风系统(图7)：部分负荷通风系统和全负荷通风系统。
1.曲轴；
2.正时箱盖罩；
3.曲轴轴承盖；
4.机油滤清器；
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5.挡油板；
6.曲轴轴承盖螺丝；30.机油泵。
1.机油分离器通风管；
2.机油分离器；
3.发动机通风管；
4.通风阀；
5.漏
出气体出口；Y58/2.部分负荷通风系统电磁阀；A.部分负荷通风系统；B.全负荷通风；C.大气压。
(1)部分负荷通风系统
通风从机油分离器开始到增压空气分配管，安装在部分负荷通风管上部分负荷通风系统电磁阀(Y58/2)
保持常开状态。在减速模式下，由ME促动该电磁阀，关闭从曲轴箱至增压空气分配管的部分负荷通风管。(2)全负荷通风系统
通风从机油分离器开始至进气管，通风气体从排气侧排出，从而可高效且精确地分离机油。位于全负荷通风管上的加热器元件(R39/2)由ME控制，一旦外界气温降到7℃以下，ME就会促动R39/2，防止通风系统结冰以及相应的发动机损坏。
5.曲轴连杆机构
曲轴通过采用中空铸造显著降低了质量，并带有4个平衡器；连杆长度增加了8.7mm；活塞直径增加了1mm，但质量并未因此而增加；压缩行程从85mm减小至73.7mm。这些改进使曲轴箱连杆机构(图8)与燃烧系统和喷油嘴的位置可以更好地相匹配。
1.活塞；
2.平衡轴；
3.曲轴。
6.皮带驱动
与M271EVO相比，M274取消了动力转向泵，这样，曲轴
皮带轮的驱动范围缩小为制冷压缩机、发电机、冷却液泵。这些部件由一根低维护的多楔V型皮带驱动，如图9所示，该皮带由带涨紧轮的自动皮带涨紧器涨紧。
图9 皮带驱动
图11 M274低压系统
图10 多火花点火系统
图13 燃油高压系统
宝马山地车报价1.导轮；
2.皮带涨紧器；
3.曲轴皮带轮；40.冷却液泵；
A9.制冷剂压缩机；G2.发电机
二、点火系统
传统点火系统采用单火花点火，即在每次点火循环内产生一次火花。为确保点燃混合汽，M274采用了高能点火线圈，火花持续时间较长，且每个点火循环可使用多次火花，该系统叫多火花点火系统(图10)。多火花与单火花点火的开始方式相同，最初会对线圈充电，使其产生初级电流，在点着火点的瞬间，充电电流切断，从而产生火花。但是在多火花模式下，线圈不会完全放电，系统会对线圈中的次级电流进行测量，该次级电流的大小取决于线圈的充电水平。如果该电流降至阈值以下，则线圈的电控装置会再次提供充电电流；当达到阈值时，初级电路断开，再次
感应出高电压，产生另一次火花，之后的火花也以相同的方式产生。多火花点火能够降低燃油消耗量。
A.保压时间；
B.点火周期；
C.再充电临界点；
D.再断电临界点；
E.点火时刻；i1.初级电流；i2.次级电流；V.运转电压。
三、燃油供应系统
M274的燃油供应系统由低压回路和高压回路组成，低压回路提供燃油压力，经高压回路压缩至200bar(1bar=105Pa)左右的高压后，两个回路的组成部件及相应的工作原理如下。
1.低压回路
燃油泵控制单元促动燃油泵，产生4.0～6.7bar的燃油低压，经燃油滤清器过滤杂质和吸收不规则的压力波动后，输送至
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高压泵，最大输送量为130L/h，如图11所示为M274低压系统原理图。需要注意的是：在实车中燃油泵和滤清器集成为一体。
55.供油模块；55/2a.燃油滤清器；55/2b.溢流阀；55/2c.止回阀；75.燃油箱；75a.左侧吸油喷注泵；B4/7.燃油压力传感器；M3.燃油泵。
2.高压回路
高压泵为单柱塞泵，位于汽缸盖的后部，图12所示为高压泵结构示意图，由进气凸轮轴驱动，根据直喷的需求，将低压燃油压缩至200bar左右，并输送至油轨，然后通过喷油嘴以高压喷入缸内燃烧，燃油高压由油轨上的压力传感器监测，然后将相应的
信号传送至ME,ME再通过CAN总线将信息传输至燃油泵控制单元，用于调节油压。此外，在高压泵上集成了一个流量控制阀，用于调节进入高压泵的燃油量，其功能相当于进油节流阀(比例
阀)，图13所示为燃油高压系统。
19.燃油高压泵；19/1.挺杆；19/2.低压连接接头；19/3.限压阀；19/4.低压脉
动缓冲器；19/5.阀针；19/6.活塞；19/7.密封形环；19/8.高压排出阀；19/9.高压连接；Y94.流量控制阀；A.存在高压的区域；B.存在低压的区域。
19.燃油高压泵；19/1.挺杆；19/2.低压连接接头；19/3.限压阀；19/4.
低压脉动缓冲器；19/5.阀针；19/6.活塞；19/7.密封形环；19/8.高压排出阀；19/9.高压连接；Y94 流量控制阀；A.存在高压的区域；B.存在低压的区域。
图12 高压泵
3.低压紧急运行
当高压回路出现故障而无法建立高压时，低压紧急运行启用(图14)。此时，燃
油低压升高到4.5～6.7bar，流量调节阀不通电并因此打开，燃油通过调节阀进入油
轨，喷油嘴促动的时间延长，发动机功率降低，最大车速为70km/h。
图14 紧急运行
图15涡轮增压器
图16 涡轮增压功能原理图
四、进气系统
M274采用了带空气冷却的涡轮增压器(图15)，以增加进气压力，因此，提高了输出
功率和扭矩。
50/1.增压压力控制风门；50/2.增压压力控制风门真空组件；50/3.消音器；Y101.排空转换阀；A.冷却液供给管；B.冷却液回流管；C.发动机油供油管；D.发动机油回油管。
1.增压功能
废气通过排气歧管进入涡轮增压器，用于驱动涡轮；增压器的压缩机叶轮通过一根轴与涡轮刚性连接，从而以相同速度被带动。当空气流向压缩机入口时，就会被压缩并带来温度升高，然后进入增压空气冷却器，冷却增压空气。增压器上的消音
器可以减少增压过程中产生的气流噪音，并抑制增压压力的变化。该涡轮增压的最大增压压力为1.1bar，图16所示为涡轮增压功能原理图。
2.增压压力控制压力转换器
增压压力控制压力转换器(Y31/5)位于在正时箱盖上方，由ME根据特性图和负荷促动。其结构和原理如图17、18所示，在电磁阀未被促动的情况下，通道1和3相通，即通道3通大气。当电磁阀被促动时，固定板由线圈吸出，并且密封橡胶块关闭通风口，通道2和3之间的连接被打开，这样从进气歧管到真空单元之间的真空就被建立，图19所示为真空供应原理图。
12.增压空气分配管；50.涡轮增压器；50/1.增压
压力控制风门(增压限制阀)；50/2.增压压力控制风门真空单元；50/3.消音器；110/1.空气滤清器壳；110/2.增压空气管；110/3.通向增压空气冷却器的增压空气管；110/4.增压空气冷却器；110/5.通向节气门促动器的增压空气管；B17/8.增压空气温度传感器；B28/6.节气门上游的压力传感器；B28/7.节气门下游的压力传感器；B28/15.压缩机叶轮上游的压力传感器；M16/6.节气门促动器；Y31/5.增压压力控制压力转换器；Y101.排空阀；A.排气；B.进气(未过滤)；C.进气(已过滤)；D.增压空气(未冷却)。
(未完待续)
图19 真空供应原理图
图17 转换阀结构
图18 电磁阀工作原理
1.大气；
2.来自进气歧管的真空；
3.到真空室
的接口；a.固定板；b.回缩弹簧；c.外壳；d.螺线管(线圈)；e.插头接口；f.橡胶块。
1.空气入口；
2.来自进气歧管的真空供应；
3.到关闭阀的接口；
4.插头接口；A.电磁阀通电；B.电磁阀未通电。
11.真空泵；12.增压空气分配管；12/1.真空罐；50.涡轮增压器；50/2.增压压力控制风门真空单元；Y31/5.增压压力控制压力转换器；Y101.排空阀；A.来自真空罐的真空供应；B.用于控制增压压力控制风门的真空。
图16 涡轮增压功能原理图