Mercedes-Benz卡車公司最新一代OM470發動機

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Mercedes-Benz卡車公司最新一代OM470發動機

在2016年的法蘭克福國際車展上，Mercedes-Benz卡車公司展示最新一代的OM470 直列6缸柴油機，新機型融入了許多新的技術，燃油耗降低了約5%。該公司還推出了1款輸出功率為335kW的頂級性能的變型機，經過采用修改過的Power Shift 3 12速變速器可獲得最佳效率，并且改進巡航控制系統、預測動力總成控制駕駛策略，該功能能從空氣動力學獲得額外的好處。

該10.7L 直列6缸柴油機在技術上有較大的改進，吸取了去年推出的更大排量的OM471機型的開發經驗，以及借鑒了緊湊型機型系列的開發技術中獲得借鑒。

該OM470柴油機是由Mercedes-Benz公司生產的最緊湊的大型發動機，它擁有OM471柴油機所有的定義特性，結合強大的設計，具有堅固的鋼活塞、高效傳動裝置，和作為驅動系統的雙頂置凸輪軸、非對稱排氣渦輪增壓器、強力的發動機制動，以及帶壓力提升器的X-脈沖共軌燃油噴射系統。

OM470系列柴油機的頂級機型的輸出功率為335kW，峰值扭矩2200N·m的1個變型機種，發動機升功率為31.4kW，升扭矩為206N·m，在該尺寸類別機型中是最強有力的。

OM470柴油機機型發動機跨越了1個非常廣的功率、扭矩范圍，應用于載貨車和牽引車/半掛車上，適用于大型運輸配送、長途運輸和施工運輸的要求。頂級功率的OM470變型機甚至達到了由具有12.8L排量的OM471機型所覆蓋的功率型譜。

OM470機型還提供了具有相同評級的2種不同的發動機選擇。OM470機型在中、高轉速范圍內提供了較大的功率，并且相比于更大排量的發動機，凈質量減輕達150kg。因此，OM470機型非常適合于對負載特別敏感的運輸應用，如油罐車或載貨車，而OM471發動機適用于長途運輸。

該機型燃油噴射系統繼續延用在噴油器中壓力提升靈活的X-脈沖噴射系統。作為較大排量的OM471發動機，最大軌壓目前已經從90MPa提升到116MPa，可提供最大270MPa的噴射壓力。

與OM471機型相反，考慮到緊湊化設計，7孔噴油嘴的設計被保留，并采用了1個具有更高流量的新型噴油嘴。燃燒室的形狀也是新的，在活塞中有1個Ω形的凹槽，在緊湊型發動機內給定了采用該形狀的條件。

新一代OM470發動機的1個特征是在轉速范圍扭矩和輸出功率可以非?？焖俚纳仙?，同時保持最大轉速不變。發動機最大功率轉速從1800r/min降低到1600r/min。

在轉速1100r/min時，該機型達到最大牽引扭矩，最大扭距范圍覆蓋900～1400r/min。OM470機型在大約轉速為 1000r/min 開始，使具有高敏捷的優良駕駛性能。

由于優化了OM470機型的噴射和燃燒，該發動機對低油耗目標采用了系統設計，通過成熟的選擇性催化還原(SCR)技術和新的SCR催化轉化器，消除了AdBlue尿素消耗，與此前的歐5發動機相比，燃油耗降低約5%左右。

Mercedes-Benz公司進一步發展不對稱進氣原理。在此之前，從4缸機到6缸機廢氣被直接引導到渦輪增壓器中快速增加進氣壓力，扭矩和輸出功率相應提升。從第1缸到第3缸的排氣被分配到廢氣再循環(EGR)，以降低氮氧化物(NOx)排放。采用1個EGR閥門重新定位在排氣歧管的前面，來控制廢氣的分配，這使得整個發動機在特性曲線范圍內持續的改變和高精度的分配，提高熱管理效率和降低EGR率，從而降低燃油耗。

廢氣進入渦輪增壓器后，可以控制EGR率使之與發動機工作特性相協調，這摒棄了用傳感器來調節EGR率的方式，并且下游的EGR控制系統不再必要。

無限制EGR閥門的創新定位更進一步開啟了全新的不對稱進氣方式： 直接來自3個氣缸的廢氣量在燃燒過程可以根據需要從0～100%精確地改變。該EGR閥門不僅控制用于再循環的廢氣流，而且還控制渦輪增壓器。這種技術已經在較大的OM471機型上得到證明。

OM470機型的另一個新功能是燃油系統的非對稱噴射。在正常行駛時，所有6個氣缸的噴油器提供相同數量的燃料，根據所給的負荷和再循環廢氣的比例，在第1缸到第3缸的燃油量可以被持續地減少，同時在第4缸到第6缸的燃料量持續增加。

在極端情況下，噴入第1缸、第3缸的燃油量可能會下降到零，而其他3個氣缸則在滿負荷運轉。這種策略可以減少在廢氣中相應高比例的不完全燃燒碳煙顆粒。

OM470機型還從1個新的不對稱渦輪增壓器中獲得額外的好處，這是由Mercedes-Benz公司開發，并在曼海姆的發動機廠制造的，根據發動機要求量身定制的渦輪增壓器具有突出的效率、最高的質量和耐久性。

該發動機的熱力學特性得到了具體的優化，并在預控制模式中運行。除了提高可靠性之外，效率也得到了提高。Mercedes-Benz公司表示，進行所有變量的精確預控制才能達到效率的最優化，而不是添加單獨的控制系統，以及增加組合運行的復雜性。

替代具有下線控制的傳感器，Mercedes-Benz公司各機型適用于各種支持模式——例如當在高海拔地區或為了催化器再生的目的，車輛以冷態運行。

除了柴油機顆粒過濾器的主動再生之外，所有的控制模式是持續可變的，從而可以使發動機在所有時間內在最佳效率范圍內運行。

最新一代的OM470機型和最新一代較大的6缸直列OM471機型都進一步提高效率。措施包括采用新的低摩擦發動機油、更先進的變速器，以及預期巡航控制系統預測動力傳動控制(PPC)。關于發動機油，Mercedes-Benz公司繼續采用全合成在0W-30和5W-40之間不同粘度等級的多等級低摩擦發動機油。而目前采用的發動機油會降低高溫、高剪切(HTHS)粘度。對于最新一代發動機，Mercedes-Benz公司目前使用具有2.9×10-3Pa·s HTHS的發動機油低摩擦油，降低了發動機在運行溫度中的摩擦損失，可以降低燃油耗。

這種具有極低HTHS粘度的低摩擦發動機油被Mercedes-Benz公司的所有大型發動機所采用。

所有配備了Mercedes-Benz Power Shift3 12速變速器的卡車還受益于進一步優化的變速器，以減少摩擦損失。齒側表面采用新的超精度加工工藝，接觸面積保持在95%左右，以避免滑動摩擦。作為減少摩擦損失的結果，該變速器的固有效率得到實質性的提高。

對于變速組件，Mercedes-Benz公司采用1種新型換檔機構來代替以前的同步換檔機構。首先，該換檔機構加速了第六齒和第七齒之間的切換，同時減輕了質量，變速組件的新型換檔機構是動力總成內定互聯的另一個例子，在發動機降檔期間自動地加大油門而無需發出指令。

該變速器在傳動軸和主軸之間的導向軸承也變得更加堅固，附加的珩磨工藝被應用到軸承的外接觸面，進一步提高了其可靠性和穩健性。

改良的變速器殼體具有額外的油孔和連續的導向條，以確保在變速器必要的最佳點潤滑，這使得可采用相同的油泵而無須增加任何輸出。

該變速器的更換間隔取決于使用的強度，可以實現60萬km的最大更換間隔。

除了新的發動機和變速器技術，驅動策略也對降低油耗作出了重要的貢獻。具有預測動力總成控制系統，該驅動風格被用來將給定地形集成到自動化系統——該卡車以預期的模式滑行、加速和換檔。

具有預測動力傳動控制的新的驅動更加高效，在長時間上坡時，該預期巡航控制的換檔點都有了進一步的優化，Mercedes-Benz公司內部的測試確認具有該新策略，行車時間的變化幾乎可以忽略不計。

戴朝典 譯自Green Car Congress 2016，6

虞 展 校

2016-07-04)