奔馳最新發(fā)動(dòng)機(jī)M256技術(shù)亮點(diǎn)解析

自2016年底梅賽德斯-奔馳宣布將重返直列式六缸發(fā)動(dòng)機(jī)板塊, 隨后代號(hào)為M256發(fā)動(dòng)機(jī)(圖1)橫空出世,，代表了梅賽德斯-奔馳直列式發(fā)動(dòng)機(jī)系列的開始，將取代目前主流的M276發(fā)動(dòng)機(jī),。該款發(fā)動(dòng)機(jī)從誕生起就注入了一系列的創(chuàng)新措施,，例如采用了48V電氣化裝置、可變控制機(jī)油回路,、智能加熱管理系統(tǒng),、汽油微粒濾清器以及取消了皮帶傳動(dòng)等設(shè)計(jì)，這意味著盡管涉及到艱巨的性能目標(biāo),，但也實(shí)現(xiàn)了油耗水平的顯著降低,，且與M276相比，二氧化碳排放減少20%左右,，輸出功率增加15%以上,。全新M256已分別搭載于S級(jí)、E級(jí),、CLS等車型上,。

圖1 M256發(fā)動(dòng)機(jī)

本文講解該款發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)亮點(diǎn)，即各系統(tǒng)及其功能,。為便于了解,，按發(fā)動(dòng)機(jī)的組成和工作原理，將其分為九個(gè)系統(tǒng)逐一介紹,。

一,、兩機(jī)構(gòu)系統(tǒng)

兩機(jī)構(gòu)系統(tǒng)主要包括了發(fā)動(dòng)機(jī)的兩大機(jī)構(gòu)(曲軸連桿機(jī)構(gòu)和配氣機(jī)構(gòu))和其他機(jī)械部件,，如汽缸蓋、曲軸箱等,。

1.汽缸蓋

M256的汽缸蓋由鋁制成,，其與鋯石鑄成合金，能更有效地散熱量,。每個(gè)汽缸四個(gè)氣門,，由于采用了106.7kW/L的高升功率和緊湊型設(shè)計(jì)(汽缸高度為90mm、直徑為83mm),，造成了汽缸蓋的較高熱負(fù)荷,，為此，裝配了特殊的排氣門可降低熱負(fù)荷,。首先, 鈉冷卻式排氣門還用作空心平座閥(圖2),，其優(yōu)點(diǎn)在于顯著提高散熱水平；其次,，較小的排氣門和具有較高導(dǎo)熱性,、較小直徑(螺紋M10)的火花塞使缸蓋能夠獲得更好的冷卻, 從而減少爆震的傾向。

圖2 空心平座閥

2.凸輪軸機(jī)構(gòu)

進(jìn)氣側(cè)和排氣側(cè)各安裝了一個(gè)凸輪軸調(diào)節(jié)器(圖3)，允許兩個(gè)凸輪軸向“提前” 或“延遲” 方向連續(xù)調(diào)節(jié)最多40°曲軸轉(zhuǎn)角,，進(jìn)氣門在上止點(diǎn)(TDC)前4°至TDC后36°曲軸轉(zhuǎn)角的范圍內(nèi)打開,；排氣門在TDC前25°至TDC后15°曲軸轉(zhuǎn)角的范圍內(nèi)關(guān)閉。這樣,，氣門重疊角可在較寬的限制范圍內(nèi)變化,，繼而獲得更經(jīng)濟(jì)的點(diǎn)火正時(shí)，并優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩和改善排氣特性,。

圖3 凸輪軸調(diào)節(jié)器

凸輪軸調(diào)節(jié)功能由發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元(ME)根據(jù)轉(zhuǎn)速和機(jī)油溫度啟用,，機(jī)油溫度對(duì)凸輪軸調(diào)節(jié)所需的油壓(大于1.5bar，1bar=105Pa)有重要影響,。ME通過PWM信號(hào)促動(dòng)凸輪軸電磁閥,，然后推動(dòng)控制柱塞，這樣，來自凸輪軸油道內(nèi)的油壓就會(huì)進(jìn)入與凸輪軸相連的葉片型調(diào)節(jié)器,，推動(dòng)調(diào)節(jié)器旋轉(zhuǎn),，實(shí)現(xiàn)凸輪軸調(diào)節(jié)。凸輪軸位置由霍爾傳感器通過檢測(cè)凸輪軸前部的脈沖輪的位置來識(shí)別,并將信號(hào)傳送至ME分析,，圖4所示為凸輪軸調(diào)節(jié)原理圖,，圖5所示為調(diào)節(jié)器中的機(jī)油流向。

圖4 凸輪軸調(diào)節(jié)原理

圖5 調(diào)節(jié)器中的機(jī)油流向

3.可變氣門升程系統(tǒng)(CAMTRONIC)

M256裝配有梅賽德斯-奔馳進(jìn)氣側(cè)的可變氣門升程系統(tǒng)(CAMTRONIC)，即可變發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí), 可實(shí)現(xiàn)進(jìn)氣側(cè)的兩級(jí)行程轉(zhuǎn)換,?？勺儦忾T升程系統(tǒng)和凸輪軸調(diào)節(jié)器的組合, 可大幅減小低負(fù)荷時(shí)增壓變化損失, 這通過阿特金森(Atkinson) 正時(shí)策略，適用于較大氣門升程和較小氣門升程,。

進(jìn)氣凸輪軸上有6個(gè)機(jī)切凸輪件,，如圖6所示，每個(gè)凸輪件控制一個(gè)汽缸的進(jìn)氣門,；一個(gè)CAMTRONIC促動(dòng)器同時(shí)促動(dòng)2個(gè)凸輪件,。對(duì)于每個(gè)氣門而言，凸輪件本身都是具有兩個(gè)曲面的雙凸輪結(jié)構(gòu),，如果較陡的凸輪部分啟用,，則氣門升程增加且氣門打開較長時(shí)間；如果切換至凸輪較平坦的部分,，則氣門升程縮短且氣門快速關(guān)閉,。此外，凸輪的不對(duì)稱輪廓,，還通過增加的增壓運(yùn)動(dòng)進(jìn)一步穩(wěn)定燃燒,，由此產(chǎn)生的覆蓋在油氣混合物上的渦旋持續(xù)運(yùn)動(dòng)，確保發(fā)動(dòng)機(jī)在盡可能低的負(fù)荷下運(yùn)轉(zhuǎn)更加穩(wěn)定,。

圖6 進(jìn)氣凸輪軸

發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速,、載荷及溫度，通過脈沖寬度調(diào)制(PWM)信號(hào)促動(dòng)CAMTRONIC促動(dòng)器,，從而控制進(jìn)氣門的低升程和高升程之間的轉(zhuǎn)換,。在部分負(fù)荷范圍內(nèi)，進(jìn)氣門通過低升程凸輪輪廓促動(dòng),，因此不會(huì)完全打開且關(guān)閉較早,，短暫的打開時(shí)間與開度較大的節(jié)氣門會(huì)消除部分負(fù)荷范圍內(nèi)對(duì)氣流的阻力,同時(shí)下部氣門升程減少摩擦力，從而有助于提高燃油經(jīng)濟(jì)性,。如果發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速或負(fù)載增加,，那么進(jìn)氣凸輪軸上的凸輪件切換至高升程凸輪輪廓，為此, 相應(yīng)促動(dòng)器被觸發(fā),，氣門挺桿沿凸輪件上的曲線軌道移動(dòng),，受凸輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)和曲線軌道設(shè)計(jì)的作用, 凸輪件沿軸向運(yùn)動(dòng), 高升程凸輪輪廓作用于進(jìn)氣門。曲線軌道上的傾斜部分導(dǎo)致氣門挺桿返回啟動(dòng)位置,。為將凸輪軸復(fù)位到低升程,， 第二個(gè)氣門挺桿移入鄰近曲線軌道并相應(yīng)地復(fù)位，氣門挺桿的位置由促動(dòng)器中集成的霍爾傳感器監(jiān)測(cè),。

4.曲軸箱和曲軸總成

曲軸箱由壓鑄鋁制成,，采用內(nèi)部開發(fā)的NANOSLIDE?技術(shù)進(jìn)行汽缸涂層，汽缸接觸面由梅賽德斯-奔馳專利雙絲電弧噴涂方法加工而成,。該噴涂方法將一層鑄鐵噴涂到預(yù)加工的曲軸箱上,，隨后的精密加工創(chuàng)造極光滑、摩擦優(yōu)化的缸套,，大大降低摩擦損失,，并因其薄度保證了冷卻液套的最佳熱傳遞,，圖7所示為曲軸箱結(jié)構(gòu)圖,。

圖7 曲軸箱結(jié)構(gòu)

曲軸和連桿由鍛鋼制成，其較高的標(biāo)準(zhǔn)輸出功率增加了活塞(圖8)頂部的熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷,，為降低這些負(fù)荷以及活塞頂部的溫度, 活塞裝備了冷卻管,，冷卻裝置集成在機(jī)油回路的熱量管理系統(tǒng)中?；钊敳繙囟鹊南陆? 有助于確保穩(wěn)定的燃燒和降低發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的排放水平,。此外，活塞環(huán)也已受到優(yōu)化,。

圖8 活塞

二、啟動(dòng)系統(tǒng)

M256成功進(jìn)入了48V車載電氣系統(tǒng),，能量存儲(chǔ)裝置使用的是48V鋰離子蓄電池, 儲(chǔ)存電能約為1kWh,。該蓄電池可非常緊湊地集成并與按需供應(yīng)的冷卻和加熱系統(tǒng)結(jié)合在一起。

集成式啟動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)A79內(nèi)部(圖9)是由一個(gè)帶永久勵(lì)磁的三相線圈,、一個(gè)獲取角度位置的解析器和兩個(gè)溫度傳感器組成，作為一個(gè)整體,，A79安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱(9G-TRONIC)之間,，通過螺栓與曲軸剛性連接，其任務(wù)是在驅(qū)動(dòng)軸和48V電氣系統(tǒng)之間交換能量,，它通過兩種不同的方式運(yùn)轉(zhuǎn)：在發(fā)動(dòng)機(jī)模式中, 通過提供的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩可以啟動(dòng)靜止的內(nèi)燃機(jī)以及對(duì)已轉(zhuǎn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)軸進(jìn)行加速,；在發(fā)電機(jī)模式中, 可以產(chǎn)生電能(發(fā)電機(jī))并提供給48V車載電氣系統(tǒng)并為48V蓄電池(G1/3)充電。

啟動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)控制單元即電力電子模塊,，位于齒輪式啟動(dòng)機(jī)(不再安裝使用)的安裝位置,，在集成式啟動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)的三相交流系統(tǒng)和48V車載電氣系統(tǒng)的直流系統(tǒng)之間建立電氣連接。

圖9 發(fā)動(dòng)機(jī)A79分解圖

三、潤滑系統(tǒng)

機(jī)油回路的重要開發(fā)目標(biāo)是凸輪軸的高調(diào)節(jié)性能，即向液壓凸輪軸調(diào)節(jié)器提供所需要的油壓, 以便在怠速時(shí)可按照所需速度進(jìn)行調(diào)節(jié),，這主要是為了減少排放并實(shí)現(xiàn)更高的動(dòng)態(tài)駕駛標(biāo)準(zhǔn),。對(duì)于六缸直列式發(fā)動(dòng)機(jī)，在主要運(yùn)轉(zhuǎn)范圍內(nèi)產(chǎn)生的抑制性平均凸輪軸載荷力矩, 對(duì)油壓水平具有較高要求,。為此,，首次使用了所謂的“SplitOiling概念”(圖10)，這指的是機(jī)油回路使用一個(gè)可變的容積流量葉片式油泵,，永久性地為凸輪軸調(diào)節(jié)器提供穩(wěn)定液壓控制的高壓,，以及為剩余潤滑點(diǎn)提供ME內(nèi)部特性圖控制的低壓。為節(jié)省空間,，低壓管理系統(tǒng)的硬件集成在機(jī)油濾清器模塊中,，電磁閥(Y130)用于調(diào)節(jié)油壓，并促動(dòng)引導(dǎo)式控制柱塞,，后者打開高壓和低壓之間所需的橫截面積,。M256不再有機(jī)油尺，機(jī)油液位通過油底殼中的機(jī)油傳感器監(jiān)測(cè),，然后顯示在儀表盤上,。

四、點(diǎn)火系統(tǒng)

傳統(tǒng)工作模式會(huì)對(duì)點(diǎn)火線圈充電,，且每次點(diǎn)火循環(huán)產(chǎn)生一次點(diǎn)火火花,，即單火花點(diǎn)火。在每個(gè)點(diǎn)火循環(huán)內(nèi), 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在正常工作溫度運(yùn)行時(shí),，點(diǎn)火線圈通常會(huì)被充電,，并生成點(diǎn)火火花。如圖11所示為點(diǎn)火系統(tǒng)曲線,，M256可以使用具有較高能量的點(diǎn)火線圈安全點(diǎn)燃混合氣,，這也適用于冷啟動(dòng)的情況, 從而實(shí)現(xiàn)較長的火花點(diǎn)火持續(xù)時(shí)間；也可以為每個(gè)點(diǎn)火過程使用多個(gè)火花, 而不僅是一個(gè)火花,，該工作模式稱為多火花點(diǎn)火,。與單火花點(diǎn)火相比, 多火花點(diǎn)火使用了更多的火花。這并不是一系列的數(shù)個(gè)單火花一個(gè)接一個(gè)地點(diǎn)火,，而是點(diǎn)火線圈在期間反復(fù)充電以便為火花重復(fù)提供充足的能量,。多火花點(diǎn)火的開始階段和單火花點(diǎn)火一樣，點(diǎn)火線圈從一開始就充電,，直至達(dá)到所需的初級(jí)線圈電流，該電流在點(diǎn)火時(shí)刻中斷,，由此產(chǎn)生火花,。但是, 點(diǎn)火線圈未完全放電,，次級(jí)線圈電流的大小取決于點(diǎn)火線圈充電量，并在點(diǎn)火線圈中進(jìn)行測(cè)量,。如果次級(jí)線圈電流降至閾值以下,，那么線圈電子裝置會(huì)再次提供充電電流，流過的初級(jí)電流大小也會(huì)受到監(jiān)測(cè),，當(dāng)達(dá)到電流閾值時(shí),，則初級(jí)電路斷開, 并再次切換至高電壓生成模式，產(chǎn)生另一次火花,。如圖12所示為發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火順序,，之后的火花產(chǎn)生原理相同。

圖10 SplitOiling概念

圖11 點(diǎn)火系統(tǒng)曲線

圖12 發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火順序

五、燃油供應(yīng)系統(tǒng)

M256的直接噴射系統(tǒng)與M276相同,，由低壓回路和高壓回路組成,，通過油軌進(jìn)行無回流式高壓供給。

1.低壓回路

燃油泵由燃油系統(tǒng)控制單元(N118)促動(dòng),，然后從油箱中抽取燃油，產(chǎn)生大約4～6.7bar的燃油低壓,，并通過燃油濾清器輸送至高壓泵,。燃油濾清器上集成了溢流閥、止回閥和虹吸泵,。溢流閥在約為7～9bar的油壓范圍內(nèi)打開,，卸載的壓力用于驅(qū)動(dòng)虹吸泵,，以便將左半油箱中的燃油抽吸到右半油箱，確保油箱左右兩側(cè)的油量平衡,；止回閥在燃油泵關(guān)閉時(shí),防止燃油壓力下降(降至約4bar以下),。燃油系統(tǒng)控制單元不斷讀取燃油壓力傳感器 (B4/7) 的電壓信號(hào)。用于評(píng)估當(dāng)前的燃油壓力,，并將其與標(biāo)準(zhǔn)的燃油壓力進(jìn)行比較,，據(jù)此促動(dòng)燃油泵，從而使實(shí)際壓力接近于標(biāo)準(zhǔn)壓力,。為確定燃油需求,，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元(ME)對(duì)燃油壓力和負(fù)荷要求進(jìn)行評(píng)估。在燃油壓力約為4～6.7bar 時(shí),根據(jù)需求將燃油輸送功率調(diào)節(jié)在0～130L/h區(qū)間內(nèi),。

2.高壓回路

高壓泵由鏈條驅(qū)動(dòng),，將燃油壓縮至直接噴射所需的約200 bar的高壓, 并通過至6個(gè)噴油器(Y76/1～Y76/6)精細(xì)霧化后噴入燃燒室。高壓泵上有一個(gè)油量控制閥(Y94),，由ME通過脈沖寬度調(diào)制(PWM) 信號(hào)促動(dòng),，可根據(jù)工況調(diào)節(jié)進(jìn)入高壓泵的燃油流量。燃油壓力和溫度傳感器集成在油軌上,，檢測(cè)的當(dāng)前燃油高壓以及燃油溫度,，傳感器的信號(hào)傳送給ME讀取，然后由ME,。通過CAN網(wǎng)絡(luò)傳送至N118分析,，用于調(diào)節(jié)油壓。高壓泵的最高工作壓力為200bar,，只有當(dāng)車輛靜止且換擋桿處于位置“N” 或“P” 時(shí), 壓力才會(huì)降至130bar, 以減少高壓泵的噪音,。如果發(fā)動(dòng)機(jī)在較熱時(shí)關(guān)閉, 高壓回路中的油壓可能會(huì)升高至約250bar， 一旦達(dá)到該閾值,，高壓泵中的閥即會(huì)打開, 隨后壓力降低,，在再次啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí), 壓力迅速降至200bar 的標(biāo)準(zhǔn)工作壓力，圖13所示為高壓油路結(jié)構(gòu)圖,。

圖13 高壓油路結(jié)構(gòu)

3.低壓緊急運(yùn)行

當(dāng)高壓泵有故障而無法建立高壓時(shí),，燃油系統(tǒng)低壓緊急運(yùn)行模式啟用,，油壓維持在4～6.7bar之間，油量控制閥打開,，燃油通過控制閥進(jìn)入油軌,，噴油嘴促動(dòng)時(shí)間延長，發(fā)動(dòng)機(jī)功率降低,，車速最高被限定在70km/h,。

六、渦輪增壓系統(tǒng)

為了獲得最好的響應(yīng)特性以及高發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率,，M256采用了最新開發(fā)的帶氣隙隔熱排氣歧管的“雙渦流技術(shù)” 渦輪增壓器,包括1～3缸和4～6缸的涌流分離裝置,，該技術(shù)顯著減少了增壓變化損失, 并在廢氣流最低時(shí)提供了極好的渦輪增壓器響應(yīng)特性。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于較低的內(nèi)部泄漏率和歧管氣隙隔熱層的連接,，這有助于大大降低排氣歧管的表面溫度,從而消除發(fā)動(dòng)機(jī)“較熱一側(cè)”的熱形勢(shì),，尤其在高動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)或后加熱階段，圖14所示為增壓空氣路徑,。

圖14 增壓空氣路徑

1.增壓壓力控制

廢氣流從排氣歧管沖到渦輪上,，驅(qū)動(dòng)渦輪轉(zhuǎn)動(dòng),。壓縮機(jī)葉輪通過剛性軸連接到渦輪上，以相同的速度被帶動(dòng),。因此,，吸入的干凈空氣經(jīng)葉輪壓縮后進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)。增壓壓力的大小通過控制閥(M16/7)和控制風(fēng)門進(jìn)行控制,。在全負(fù)荷操作時(shí), 產(chǎn)生最大2.2bar的增壓壓力,。為減小增壓壓力, ME根據(jù)控制單元內(nèi)部特性圖和負(fù)荷控制方式激活控制閥, 然后控制閥通過連桿促動(dòng)增壓壓力控制風(fēng)門，后者打開旁通回路(圖15),，使部分廢氣流通過旁路繞過渦輪進(jìn)入排氣管, 從而調(diào)節(jié)增壓壓力并限制渦輪轉(zhuǎn)速,。通過這種方式，可根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的當(dāng)前負(fù)荷需求調(diào)節(jié)增壓壓力,。

圖15 旁通回路

2.旁通減壓功能

在車輛處于減速模式時(shí), 由于慣性的作用, 渦輪增壓器會(huì)繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)一段時(shí)間。因此, 當(dāng)快速關(guān)閉節(jié)氣門時(shí),，一股增壓壓力波會(huì)傳回增壓器葉輪,，產(chǎn)生一個(gè)具有較低輸送量并在壓縮機(jī)葉輪處形成高壓狀態(tài)，導(dǎo)致增壓器的泵動(dòng)(短促的咆哮聲和機(jī)械應(yīng)力),。為了防止出現(xiàn)此現(xiàn)象,，在ME識(shí)別到減速模式時(shí)，就會(huì)促動(dòng)旁通空氣轉(zhuǎn)換閥,從而通過增壓器進(jìn)氣側(cè)的旁通管路快速卸壓,，圖16所示為減速閥剖面圖,。

圖16 減速閥剖面圖

3.電動(dòng)輔助增壓功能

盡管M256使用了大功率的渦輪增壓器, 為在低速范圍下獲得明顯的響應(yīng),，還使用了電動(dòng)輔助壓縮機(jī)，該壓縮機(jī)集成在48V車載電氣系統(tǒng)中,，安裝位置位于發(fā)動(dòng)機(jī)左側(cè),，增壓空氣冷卻器的后面。

增壓壓力取決于渦輪增壓器的轉(zhuǎn)速, 后者由廢氣流驅(qū)動(dòng),。因此在較低轉(zhuǎn)速范圍下增壓器產(chǎn)生的增壓壓力相當(dāng)?shù)?，且僅在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速升高時(shí)增加。當(dāng)駕駛員迅速要求較高動(dòng)力時(shí),， 直到最大的增壓壓力建立為止,，需要一定的時(shí)間才能使發(fā)動(dòng)機(jī)輸出全部動(dòng)力，該行為被稱為“渦輪遲滯”,。為抵消渦輪遲滯并在整個(gè)轉(zhuǎn)速范圍中擁有均勻的較高增壓壓力,，在較低轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)通過輔助壓縮機(jī)生成部分增壓壓力，可使用的增壓壓力最大可達(dá)到450mbar,。

在任何發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下,，ME根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷請(qǐng)求、工作狀態(tài)以及環(huán)境條件計(jì)算目標(biāo)增壓壓力,。由于渦輪增壓器在低轉(zhuǎn)速范圍下無法生成目標(biāo)增壓壓力,，實(shí)際增壓壓力和目標(biāo)增壓壓力之間的壓差通過促動(dòng)輔助壓縮機(jī)來補(bǔ)償,。為此, ME還要計(jì)算輔助壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速和所需增壓壓力。在3 000 r/min的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi), ME通過CAN總線促動(dòng)輔助壓縮機(jī),。在壓縮機(jī)促動(dòng)過程中, 增壓壓力通過節(jié)氣門下游的壓力和溫度傳感器信號(hào)來監(jiān)測(cè),。

4.增壓空氣冷卻功能

增壓空氣冷卻系統(tǒng)可將增壓空氣的溫度保持在70℃以下，冷卻后的空氣密度更高,，因此可增加汽缸進(jìn)氣量,，進(jìn)而提高發(fā)動(dòng)機(jī)功率。此外,，還可降低爆震趨勢(shì)和減少氮氧化合物(NOx)的形成,。水冷式增壓空氣冷卻器與低溫回路1連接，傳動(dòng)系統(tǒng)控制單元根據(jù)需要通過LIN線控制低溫回路循環(huán)泵1(M43/6),，促使回路1中的冷卻液不斷循環(huán),，以防回路中的特定點(diǎn)過熱。冷卻液流量由低溫回路轉(zhuǎn)換閥(Y73/1)進(jìn)行調(diào)節(jié),，為此,，傳動(dòng)系統(tǒng)控制單元根據(jù)需要進(jìn)行促動(dòng)轉(zhuǎn)換閥。渦輪增壓器下游的壓力和溫度傳感器檢測(cè)增壓空氣溫度并將電壓信號(hào)傳送給ME分析,，而低溫回路1中的冷卻液溫度通過低溫回路溫度傳感器(B10/13)檢測(cè),，信號(hào)傳送至傳動(dòng)系統(tǒng)控制單元，圖17所示為低溫回路原理圖,。

圖17 低溫回路原理

七、排氣系統(tǒng)

作為新發(fā)動(dòng)機(jī)系列的成員, 除了安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)旁邊的催化轉(zhuǎn)換器， M 2 5 6 還裝配了最先進(jìn)的汽油微粒濾清器(OPF),，如圖18所示為各部件位置,。催化轉(zhuǎn)換器完全絕緣并具有模塊設(shè)計(jì)，為的是符合更嚴(yán)格的全球排放標(biāo)準(zhǔn),。使用的催化涂層是新開發(fā)的且已對(duì)背壓進(jìn)行了優(yōu)化,，空燃比由ME通過評(píng)估催化轉(zhuǎn)換器上游和下游的氧傳感器信號(hào)進(jìn)行控制。汽油微粒濾清器(OPF) 位于車輛底部中第一膨脹階段,，其工作原理基于柴油微粒濾清器概念，提供顯著減少廢氣中微粒數(shù)量的有效方法,。

圖18 各部件位置

排氣系統(tǒng)被動(dòng)參與增壓變化(圖19), 系統(tǒng)的形狀會(huì)影響廢氣的振動(dòng),，這些振動(dòng)在排氣門打開時(shí)支持燃燒室中廢氣的釋放,，并增加排氣噪音。為此,，借助于可變正時(shí)和風(fēng)門來抑制該現(xiàn)象,，排氣風(fēng)門促動(dòng)馬達(dá)由傳動(dòng)系統(tǒng)控制單元(N127)控制，在各排氣尾管中操作排氣風(fēng)門, 以將排氣系統(tǒng)中的噪音水平最小化,。

圖19 排氣系統(tǒng)

八,、冷卻系統(tǒng)

M256發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻液溫度由ME內(nèi)部的熱量管理系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)和控制,，具有快速達(dá)到最佳工作溫度、減少廢氣排放,、節(jié)約燃油和快速加熱車廂內(nèi)部的優(yōu)點(diǎn),，圖20所示為發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻回路。

圖20 發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻回路

1.電動(dòng)冷卻液泵

電動(dòng)冷卻液泵(圖21)位于發(fā)動(dòng)機(jī)右前部,，排氣系統(tǒng)下方,，由ME通過LIN線信號(hào)促動(dòng)。電動(dòng)冷卻液泵可確保冷卻液在發(fā)動(dòng)機(jī)的高溫回路中按需求循環(huán),。傳統(tǒng)機(jī)械驅(qū)動(dòng)冷卻液泵集成在皮帶驅(qū)動(dòng)裝置中,，由于曲軸驅(qū)動(dòng)齒輪和冷卻液泵葉輪之間的傳動(dòng)比，導(dǎo)致存在一個(gè)關(guān)鍵的不利條件,，其轉(zhuǎn)速與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速密切相關(guān),。這相當(dāng)于高冷卻液流率，例如, 在要求高轉(zhuǎn)速的城市高速公路上行駛或時(shí)走時(shí)停的交通狀況下, 但冷卻液流率低,。相反,，電動(dòng)冷卻液泵獨(dú)立于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行操作。冷卻輸出與冷卻要求匹配,。因此,， 可更快達(dá)到工作溫度并保持恒定。

圖21 電動(dòng)冷卻液泵

2.冷卻液節(jié)溫器

節(jié)溫器的彈性蠟元件受溫度影響會(huì)出現(xiàn)拉伸和收縮，以機(jī)械方式打開和關(guān)閉球形轉(zhuǎn)盤閥,，在溫度約105～118℃時(shí), 球形轉(zhuǎn)盤閥會(huì)完全打開,。另外，還可通過促動(dòng)加熱元件以電子方式打開和關(guān)閉節(jié)溫器,。球形轉(zhuǎn)盤閥具有以下3種狀態(tài),。

(1)關(guān)閉

如果滿足冷卻液溫度約低于102℃、節(jié)溫器加熱元件斷電的條件,，節(jié)溫器的球形閥會(huì)關(guān)閉(圖22),，冷卻液流過發(fā)動(dòng)機(jī)回路、加熱器熱交換器以及渦輪增壓器, 根據(jù)空調(diào)系統(tǒng)的需要,還會(huì)流過乘客艙的加熱器熱交換器,。此時(shí),，發(fā)動(dòng)機(jī)散熱器未集成在冷卻液回路中。以此方式可更快地加熱冷卻液,，使發(fā)動(dòng)機(jī)更快地達(dá)到工作溫度,，從而減少燃油消耗。

(2)混合模式

當(dāng)冷卻液溫度達(dá)到約102℃、節(jié)溫器加熱元件通電時(shí),，彈性蠟元件開始膨脹并促動(dòng)球形轉(zhuǎn)盤閥開啟(圖23),，這會(huì)斷開到發(fā)動(dòng)機(jī)散熱器的連接。球形回轉(zhuǎn)閥的開口橫截面與彈性蠟元件的溫度或冷卻液溫度成正比,，以此方式可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)到發(fā)動(dòng)機(jī)散熱器的冷卻液流量,。

(3)冷卻器模式

如果冷卻液溫度超過約118℃，那么球形閥完全打開,，冷卻液毫無限制地流過發(fā)動(dòng)機(jī)散熱器,。

圖22 節(jié)溫器關(guān)閉

圖23 節(jié)溫器打開

3.風(fēng)扇控制功能

傳動(dòng)系統(tǒng)控制單元通過傳動(dòng)系LIN總線促動(dòng)風(fēng)扇(M4/7)，所有轉(zhuǎn)速都可以在0～100% 的占空比范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié),。如果識(shí)別到促動(dòng)故障,，那么風(fēng)扇馬達(dá)會(huì)以最高轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)，即啟用應(yīng)急模式,。在點(diǎn)火關(guān)閉后,，當(dāng)冷卻液溫度或發(fā)動(dòng)機(jī)油溫度超過規(guī)定的最大值，風(fēng)扇馬達(dá)會(huì)繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)最多6min,。如果蓄電池電壓下降過多,，則風(fēng)扇延遲關(guān)閉會(huì)被抑制。

4.過熱保護(hù)功能

當(dāng)出現(xiàn)超熱負(fù)荷時(shí),，過熱保護(hù)功能啟用,，可保護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)和催化轉(zhuǎn)換器, 防止過熱損壞。ME通過采取以下措施進(jìn)行過熱保護(hù),。

(1)從冷卻液溫度約為90℃ 且增壓空氣溫度約為20℃ 開始,根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷和轉(zhuǎn)速,，將點(diǎn)火角設(shè)置在“延遲” 方向。

(2)根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷和轉(zhuǎn)動(dòng)速度，通過促動(dòng)節(jié)氣門馬達(dá)(M16/6m1)減小節(jié)氣門開啟角度,。

(3)根據(jù)低空氣質(zhì)量, 縮短1～6 缸的噴油器(Y76/1～Y76/6)的噴油時(shí)間,。

九、發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)

為了對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行精確控制,，ME綜合讀取各傳感器和CAN網(wǎng)絡(luò)的信號(hào),，據(jù)此促動(dòng)各執(zhí)行器和反饋?zhàn)陨磉\(yùn)轉(zhuǎn)狀況至CAN網(wǎng)絡(luò)，整個(gè)過程可通過圖24,、25來理解,。圖中箭頭代表控制方向或信號(hào)傳輸方向。CAN總線由兩條平行的導(dǎo)線組成,，具有雙向性,，即能傳輸又能接收信息，不同CAN網(wǎng)絡(luò)之間的通信需要借助中央網(wǎng)關(guān)N73來完成,，即N73確定信號(hào)優(yōu)先權(quán)和轉(zhuǎn)換CAN信號(hào)類型,。這樣，整個(gè)框圖可理解為：ME綜合分析各傳感器和CAN信號(hào),，然后做出相應(yīng)的控制,，并將自身的請(qǐng)求、指令,、運(yùn)轉(zhuǎn)狀況等信號(hào)傳送至CAN網(wǎng)絡(luò),。如：ME接受到N73傳來的啟動(dòng)信號(hào)后，促動(dòng)點(diǎn)火線圈和噴油嘴工作,；另外,，ME又將轉(zhuǎn)速信號(hào)傳送給A1，從而在儀表盤顯示轉(zhuǎn)速值,。此外,，圖中還有LIN線傳輸，如：N127與M4/7之間的通信,，與CAN線一樣具有雙向性,，所不同的是LIN線是單線的，即N127通過LIN線控制M4/7的轉(zhuǎn)速,，而M4/7又將轉(zhuǎn)速信息反饋給N127,。

圖24 ME直通線聯(lián)網(wǎng)框圖

圖25 CAN網(wǎng)絡(luò)框圖