奔驰M271发动机中文分析.doc

M271

销售名称
C 180 Kompressor
C 200 Kompressor
C 230 Kompressor
C 200 CGI
设计名称
M271 E 18 ML
M271 DE 18 ML
发动机型号
271.946
271.940
271.948
271.942
排量
1796 cc
缸径
82 / 85 mm
压缩比
10
9.5
9
10.5
气门
4
火花塞
1
喷射/点火形式
SIM 4 LKE
SIM 4 LDE
功率 kW (PS) at rpm
105 (143) at 5200
120 (163) at 5500
141 (192) at 5800
125 (170) at 5300
扭矩 Nm at rpm
220 at 2500 - 4200
240 at 3000 - 4000
260 at 3500 - 4000
250 at 3000 – 4500
油耗 L/100 km/h NEFZ
8.4
8.6
9.2
7.8 (SP)
Sulfur-free

缸体
缸体使用铸铝，缸套使用铸铁，可以维修一次.

发动机被设计成基础排量displacement of 1796 cc.

105 kW/143 HP in C 180 Kompressor
120 kW/163 HP in C 200 Kompressor
125 kW/170 HP in C 200 CGI
141 kW/192 HP in C 230 Kompressor

发动机的命名不再依照排气量，而是根据发动机的输出，机械增压器相比一代发动机更加有效率，而且使得中段扭矩的输出更加理想。

汽缸盖：

KE 与 DE 的汽缸盖是不同的，DE型的汽缸盖如上图，一个进气管有两个进气口, 使用铸铝。而且发动机象M111一样使用四气门，火花塞在中间，DE型的喷油头在两个进气口之间。

活塞

左图是KE型的活塞，右图是DE型的活塞，DE型的活塞为使得浓混合气更加靠近火花塞所以改变了活塞顶部

活塞高度 ：DE 34.9 mm
活塞高度 ：KE 29.9 mm

机油泵

Lanchester balancer：

为了减低2次惯性力（2nd order forces of inertia）所以安装了Lanchester balancer ，Lanchester balancer在安装时需要初始位置，同时Lanchester balancer与机油泵安装在一起。产生的机油压力在2.5至3大气压

反面

部分负荷曲轴箱通风和部分负荷油气分离器 满负荷曲轴箱通风和满负荷油气分离器

曲轴箱通风/油气分离器：

M271 装备两个曲轴箱通风系统:
* 部分负荷曲轴箱通风和部分负荷油气分离器-
* 满负荷曲轴箱通风和满负荷油气分离器
部分负荷曲轴箱通风 （如图）, 上面的黑盖是油气分离器，为防止超压的空气通过管线上安装有单向阀。

注意安装方向
满负荷曲轴箱通风 在气门室盖上。

180° 凸缘

凸轮轴：

M271使用双顶置，双可变正时系统。
DE 发动机的排气凸轮轴是有相位差的，两气门开启不同步，这样使得排气得到了改进。DE 型发动机与KE型发动机的凸轮轴也不相同，它们的凸轮曲线不同。
M271发动机使用与111 EVO 和M137相同的 180° 凸缘,在点火时系统使用(TPO – “True
Power On”)也就是在Ignition ON 时发动机控制单元就知道一缸TDC

皮带驱动：

两种皮带长度：
* 2420 mm (带空调压缩机)
* 2315 mm (不带空调压缩机)

真空泵：

真空泵由排气凸轮驱动，并提供润滑，该真空泵也用于柴油发动机的。

保养：

当前保养间隔如下：
火花塞 80,000 km
空气滤芯 60,000 km检查
更换120,000 km 或 5 年
汽油滤芯在油箱内，等寿命。
机油：到2002年9月每 15,000 km 第一次
后间隔 20,000 km

凸轮轴调整：功能

B2/5 Hot film mass air flow sensor
CAN Control Area Network (data bus)
G3/2 Oxygen sensor upstream of CAT
N3/10 ME-SFI control module
N10/1 Driver-side SAM control module with fuse and relay module
N15/3 ETC control module
Y49 Exhaust 凸轮轴 电磁阀
Y49/1 进气 凸轮轴 电磁阀

对于新型M271发动机装备双可变凸轮机构，新开发的带调整阀的叶片式调整机构，该结构可以保证凸轮轴持续调整，进气凸轮被设计成提前” 30° 曲轴角，而排气凸轮轴被设定成“置后” 40°曲轴角。

与 M111 EVO 对比它有如下优点:

· * 在满负荷的情况下提供更好的扭矩。
· * 降低燃油的消耗
· * 降低尾气的排放
凸轮轴的调整机构由中心螺丝固定在各凸轮轴前端，分别由进气凸轮轴电磁阀(Y49/1) 和排气凸轮轴电磁阀 (Y49).

凸轮轴电磁阀：

它们依据ME-SFI 控制单元的map 操作，它依据PWM 信号工作.

凸轮轴调节器
凸轮轴调节器的机油供给是通过凸轮轴. 一旦电磁阀工作带有压力的机油会通过控制塞进入凸轮轴调节器。控制塞的开度将依据相应的控制决定进入凸轮轴调节器的机油量。实现上述功能是控制塞控制机油通过大小不同的孔来达到的。

凸轮轴正时是应严格依据凸轮轴上的凸缘，如果电磁阀不工作那么凸轮轴调节器的弹簧将凸轮轴复位。

凸轮轴调节器内有一个限位螺丝，防止其内部机构在大约1800 rpm时依靠离心力打开，但当转速比较低时(如:1000RPM)时将依靠液压打开.

请特别注意:
凸轮轴调节器上的字母不同,不要装反:
“A“ 排气 凸轮轴
“E“ 进气 凸轮轴.

EGR:

汽油直接喷射M271发动机(DE型)EGR:

126 Secondary air injection comb. Valve
a Exhaust gas from exhaust side
b Exhaust gas to intake/charge line
B11/4 Coolant temperature sensor
B37 Pedal value sensor
G3/2 Oxygen sensor upstream of CAT
L5 Crankshaft position sensor
M16/6 Throttle valve actuator
N3/10 ME-SFI control module
N10/1 Driver-side SAM control module with fuse and relay module
Y27 Exhaust gas recalculation valve
Y76 Injector

为降低汽油直接喷射M271发动机理论上的高NOx的排放, 所以M271 DE 安装外部EGR阀(Y27)在发动机的前端, 它接受ME-SFI控制单元的PWM信号, 该EGR信号不断的测试,也就是该系统非常强调诊断.

尾气供给给发动机在排气一侧, 是通过二次空气喷射阀. 这样使得空/燃比中的氧气含量降低, 所以发动机内部燃烧温度就会降低使得尾气中NOx含量的降低, 同时由于空气量中含有尾气成分所以ME-SFI控制单元将降低燃油喷射的量, 使得发动机降低燃油消耗.

当发动机在分层燃烧时尾气含量将依据发动机的负荷与转速, 最大达到28%.

这个含量大约是现在发动机的两倍 (如: M112发动机).

a 尾气从排气侧
b 尾气流入进气歧管
c 插头
d 插头盖
e 阀室

外部EGR:
通过(Y27 flat-seat valve)的工作测量尾气流量, 它将依据发动机控制单元中的map 工作.
工作条件:
· 水温在 60 到110 °C之间
· 发动机转速 < 3500 rpm
· 部分负荷
内部EGR:
该发动机不仅有外部EGR而且有内部EGR. 根据气门的重叠角, 也就是两根凸轮轴的相对位置, 将尾气循环的比例控制在4%到12%之间, 这样发动机总共的尾气循环比例可以高达35%.

二次空气喷射:

126 Secondary air injection combination valve
128 Check valve
a Vacuum supply from intake manifold
b Injected air from intake/charge air
c Injected air from cylinder head
B2/5 Hot film mass air flow sensor
B11/4 Coolant temperature sensor
G3/2 Oxygen sensor upstream of CAT
L5 Crankshaft position sensor
M16/6 Throttle valve actuator
N3/10 ME-SFI control module
Y32 Secondary air inj. switchover valve

为了满足排放要求, 所以新型M271安装了二次空气喷射, 所需的空气直接通过进气/增压线路通过Secondary air injection combination valve (126)进入排气一侧. 发动机进气歧管的真空通过单向阀控制recirculation valve (Y32)操作secondary air injection combination valve (126) 将增压器加压的空气喷入排气一侧.

再循环阀(Y32)

再循环阀(Y32)通过带有单向阀的管子从进气歧管取得真空, 当它要工作时就会将secondary air injection combination valve (126) 打开将增压器加压后的空气流入汽缸盖和曲轴箱, 并通过汽缸盖流入排气一侧.

Secondary air injection combination valve(126) (左图)
The secondary air injection combination valve (126) 有如下功能:
* 它应保证连接于进气/增压与排气一侧.
* 它应防止排气回流
* 它应防止空气吸入排气口
The secondary air injection combination valve (126) 邻接在:
a 从进气/增压端得到要喷射的气体.
b 喷射空气到汽缸盖排气端.
c 从二次空气转换阀到得到真空
d 二次空气喷射转换阀通风
e 排气到进气端

二次空气喷射转换阀(右图)
二次空气喷射转换阀(Y32) 由ME-SFI 控制单元通过接地控制, 在发动机启动后在满足下列条件后最多工作150秒:
* 水温 > 10 °C < 60 °C
* 发动机转速 < 3000 rpm
* 节气门不是全开
当上述情况发生时二次空气喷射将终止, 直至水温升至60 °C 后在降至40 °C

Secondary air injection combination valve

汽油喷射与点火系统:

1 Control module plug for engine
2 Control module plug for vehicle

Control module SIM 4 LKE/LDE Siemens Integrated Engine control
4 汽缸
* 汽油进气口喷射 LKE
* 汽油直接喷射 LDE
M271 (SIM 4) 的发动机控制系统在M111 EVO 发动机上已经应用. 它已经进一步发展成符合当前最先进的M271的需要.
所有的发动机控制现在集成于发动机控制单元中
在以前的发动机控制单元中, 它通过CAN-C总线系统与其他控制单元进行数据交换. 新型控制单元将通过bi-serial界面与发电机进行联系, 它通过CAN与NOx传感器联系.
由于DE 喷射系统的喷油头能量供给集成于发动机控制单元内, 所以发动机控制单元安装于空气滤芯上以得到更好散热.

KE与DE发动机的唯一不同:
所有车身与方向盘位置的不同将通过制造过程中输入的variant coding加以区分

双处理器概念:
双处理器在控制单元中并行处理, 这样可以实现系统分开进行实时监控 ( 如: 点火与喷油脉冲的输出) 其他功能 (如: lambda控制, 点火点和喷油量的计算) 将延迟进行.

驾驶员适应系统Driver-adaptive control (AAD)
发动机电子加速踏板使用传感器控制已经成为标准,”节气门开度及加速踏板值”, 那么它的特性将反映驾驶员的驾驶习惯, 发动机控制单元将依据驾驶员的习惯调整控制单元内部特性曲线, 使得发动机作出适合驾驶员的调整.

发动机的诊断
从新开发的诊断系统将监测所有的输入输出信号. 除此之外还将通过诊断链监测执行单元和相关部件, 出于服务目的系统还通过相同方式监测排放系统在符合EU 4与美规车上当排放系统有故障时“Check Engine”将亮起.

.

M271发动机的燃油供给与喷油系统

W203车型

17 油轨
40 膜片减噪阀
51 接口
55/1 带燃油压力调整阀的燃油滤芯(W211在油箱内)
75 油箱
M3 燃油泵
Y62 喷油头
a 到燃油滤芯的管线(油箱内)
b到燃油滤芯的管线
c 回油管到suction jet pump
d 到油轨的燃油管线

在W211车型上汽油滤芯已经集成在油箱内, 它通过油箱上的孔通风

油箱的设计与零部件
86 固定螺母
87 止推簧
88 燃油供给模块
89/1 左侧盖
Pin 1 油泵接地
Pin 2 燃油显示传感器
Pin 3 燃油显示传感器
Pin 4 油泵87火
89/2 右侧盖
90 到 A燃油压力管线
91 燃油连接管线
95 Suction jet pump
B4/1 燃油显示传感器, 左
B4/2 燃油显示传感器, 右
B4/3 油箱压力传感器 (I)
M3 燃油泵
A 到汽油滤芯
B 从燃油调整阀返回的
C 从左侧油箱室到燃油供给模块

17 油轨
55/1带燃油压力调整阀的燃油滤芯
75 油箱
L5 曲轴信号传感器
M3 汽油泵
N3/10 ME-SFI 控制单元
N10/1 Driver-side SAM 控制单元
N10/2kA 汽油泵继电器
N73 EIS 控制单元
Y62 喷油头
CAN Data bus (Control Area Network)

汽油泵工作
* Ignition ON: 为防止汽油在汽缸盖上涌出 汽油泵大约工作5秒(可以听到).
* 通过曲轴位置信号得到启动信号.
* 通过TN信号得到发动机运转信号.
汽油泵(M3)通过汽油泵继电器(N10/2kA)供电工作. 汽油泵继电器集成在后SAM 控制单元(N10/2)上. 汽油泵继电器通过ME-SFI控制单元接地加以控制, 汽油泵在后SAM 控制单元上还有一个30 A的保险.

汽油滤芯:

油 轨:

带密封环的喷油头(Y62) 与燃油压力缓冲阀(40)和油压测试接口(51)集成在一起。
M271DE型的燃油系统：

18 vered as in the M271 with port injection from the 2 -stage fuel pump over a pipe system
to the fuel fil ter The diaphragm pressure regulator integrated into the fuel filter serves to
regulate the fuel pressure (predelivery pressure) to approx. 3 – 5 bar.
Excess delivered fuel flows from the pressure governor straight to the return line back into the fuel
tank. The return quantity is required so that the suction jet pump can transport the fuel from the left into油轨
19 汇合点
20 高压泵
20/1 高压泵驱动
55/1 带压力控制器的汽油滤芯
75 油箱
a 汽油滤芯（内部）
b 汽油滤芯（外部）
c 回到 suction jet pump
d 进入frame base之前
e 进入高压泵之前
f 到油轨的高压管
g 高压泵回油管
B4/6 油轨压力传感器
M3 低压油泵
Y74 压力调节阀
Y76 喷油头

低压区
M271发动机燃油通过两级式的汽油泵(M3)通过油管(a, b)流入带有膜片式压力调节器的汽油滤芯(55/1)产生3-5巴的压力并将多余的燃油从压力控制器直接流入回油管(c) 流回油箱Fuel is deli

the right chamber in the fuel tank.
The fuel is routed over an advance line (d) under predelivery pressure over the reunion (19) and a lowpressure
line (e) to the high-pressure pump (20).
This means that the fuel system all the way into the engine compartment is identical with vehicles fitted
with an M271 KE and DE engine.