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剖析豐田凱美瑞轎車發動機新技術
來源:汽車與駕駛維修  作者:佚名  2015-04-21 07:52:02

    2015年1月上市的廣汽豐田凱美瑞轎車,搭載了6AR-FSE發動機。該款發動機的噴油系統采用了缸內直噴+進氣口噴射的形式,進氣系統配備了廣角相位調整機構。由于這2項技術的應用,發動機在未增加排氣量的情況下,動力性能有了大幅度提升(圖1)。下面就針對這款發動機的技術特點進行簡要的介紹,希望讀者能夠借此對發動機的前沿技術有所了解。

    1.噴油系統
    豐田公司將缸內直噴+進氣口噴射的組合方式稱為D-4S系統。在該系統中,發動機控制單元通過測量發動機的進氣量,確定基本噴油量,然后再根據其他傳感器的信號,確定發動機的工作狀態。對于不同的工作狀態,2種噴油器的噴油相位和噴油量均不相同。噴油控制的目標是,最大限度地優化混合氣的燃燒。
      (1)分層燃燒
    混合氣的分層燃燒可以加速其燃燒過程,提高燃燒效率。發動機冷啟動后,為了盡快實現分層燃燒,在排氣行程即將結束、進氣門尚未開啟時,便將燃油噴入進氣口。這樣,當進氣門打開時,已初步揮發的燃油便立即被吸六氣缸。此外,在壓縮行程將要結束時,缸內噴油器還要噴射一部分燃油,這樣形成的分層混合氣,在火花塞附近區域比其他區域濃(圖2)。這可使點火提前角減小,從而提高廢氣溫度。廢氣溫度提高后,可快速加熱催化劑,并明顯改善尾氣排放性能。

      (2)均質燃燒
    為了優化混合氣的燃燒,在做功、排氣和進氣行程中,發動機控制單元都會精確控制進氣口噴油器的噴油量和噴油相位。此外,發動機控制單元也會在進氣行程前期,控制缸內噴油器的噴油量和噴油相位(圖3)。在車輛行駛中,發動機控制單元會結合或單獨使用2種不同類型的噴油器,來產生最佳的均質混合氣。這種噴油系統避免了單一缸內直噴系統常見的顆粒物排放問題。在車輛行駛中,噴油系統可利用噴射燃油的蒸發效應,冷卻壓縮空氣,從而同時提高進氣效率和輸出功率。

      (3)怠速噴油
    發動機暖機后,怠速運轉時,缸內噴油器停止工作。在這種情況下,采用進氣口噴油方式,保證混合氣的穩定燃燒,從而使發動機能夠非常安靜地運轉。
      (4)噴油扇面的優化
D-4S廢止了老式缸內直噴系統中所采用的渦流形成方式,進氣端口改進為高流量型(圖4),這種系統更能體現直噴的優點。D-4S燃油噴射系統采用高壓單縫噴嘴型噴油器,這種噴油器可使燃油更好地霧化,并使其擴散至更廣的扇形區域內?刂葡到y在最佳時刻將燃油噴入燃燒室,從而使燃油最大程度地與空氣混合。由于提高了燃油噴射的擴散性,所以實現了均質混合氣、高性能和高動力輸出。

      (5)噴油器的特點
    缸內噴油器的密封件采用了特氟隆材料,與缸蓋接觸部位使用隔振墊,以降低噴油器噪聲,并提高密封性能進氣口噴油器總成采用O形圈+擋圈方式,降低工作噪聲、提高靜音性能并確保緊固件的氣密性。此外,進氣口噴油器還采用高霧化的12孔長噴嘴。這樣,既優化了進氣口內的氣流,又降低了燃油粘附量,從而提高了燃效并減少排放。
    2種噴油器都對移動部件和電磁線圈進行了優化(圖5),以實現燃油噴射量動態范圍的擴展和零件優良的高溫性能,從而提高燃效并減少排放。

      (6)高壓油軌
    高壓油軌使用鑄鐵制成(圖6),油壓傳感器安裝在油軌總成上。噴油器和油壓傳感器與油軌的連接,采用金屬對金屬的密封連接,以確保行車安全。安裝缸內噴油器的每個位置上都裝有卡箍,它們向噴油器施加恒定的彈簧力,可在發動機啟動期間油壓較低的狀態下,防止燃燒室氣壓施加在噴油器上的沖擊力使其移動。這些卡箍在降低振動和噪聲的同時,還提高了噴油器的密封性能。

      (7)密封圈的安裝
    在安裝缸內噴油器的密封圈時,必須使用專用工具SST.首先將帶有密封圈的護套裝在噴油器的噴頭上,然后用手指將密封圈向下推入噴油器的凹槽內(圖7)。然后將SST緩慢地滑到密封圈位置,并保持5s以上,使已經被撐大的密封圈恢復到原有的尺水最后檢查并確認密封圈未劃傷、變形或從噴油器凹槽中凸出。

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關鍵詞:凱美瑞

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