Mercedes-Benz卡车公司最新一代OM470发动机

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Mercedes-Benz卡车公司最新一代OM470发动机

在2016年的法兰克福国际车展上，Mercedes-Benz卡车公司展示最新一代的OM470 直列6缸柴油机，新机型融入了许多新的技术，燃油耗降低了约5%。该公司还推出了1款输出功率为335kW的顶级性能的变型机，经过采用修改过的Power Shift 3 12速变速器可获得最佳效率，并且改进巡航控制系统、预测动力总成控制驾驶策略，该功能能从空气动力学获得额外的好处。

该10.7L 直列6缸柴油机在技术上有较大的改进，吸取了去年推出的更大排量的OM471机型的开发经验，以及借鉴了紧凑型机型系列的开发技术中获得借鉴。

该OM470柴油机是由Mercedes-Benz公司生产的最紧凑的大型发动机，它拥有OM471柴油机所有的定义特性，结合强大的设计，具有坚固的钢活塞、高效传动装置，和作为驱动系统的双顶置凸轮轴、非对称排气涡轮增压器、强力的发动机制动，以及带压力提升器的X-脉冲共轨燃油喷射系统。

OM470系列柴油机的顶级机型的输出功率为335kW，峰值扭矩2200N·m的1个变型机种，发动机升功率为31.4kW，升扭矩为206N·m，在该尺寸类别机型中是最强有力的。

OM470柴油机机型发动机跨越了1个非常广的功率、扭矩范围，应用于载货车和牵引车/半挂车上，适用于大型运输配送、长途运输和施工运输的要求。顶级功率的OM470变型机甚至达到了由具有12.8L排量的OM471机型所覆盖的功率型谱。

OM470机型还提供了具有相同评级的2种不同的发动机选择。OM470机型在中、高转速范围内提供了较大的功率，并且相比于更大排量的发动机，净质量减轻达150kg。因此，OM470机型非常适合于对负载特别敏感的运输应用，如油罐车或载货车，而OM471发动机适用于长途运输。

该机型燃油喷射系统继续延用在喷油器中压力提升灵活的X-脉冲喷射系统。作为较大排量的OM471发动机，最大轨压目前已经从90MPa提升到116MPa，可提供最大270MPa的喷射压力。

与OM471机型相反，考虑到紧凑化设计，7孔喷油嘴的设计被保留，并采用了1个具有更高流量的新型喷油嘴。燃烧室的形状也是新的，在活塞中有1个Ω形的凹槽，在紧凑型发动机内给定了采用该形状的条件。

新一代OM470发动机的1个特征是在转速范围扭矩和输出功率可以非常快速的上升，同时保持最大转速不变。发动机最大功率转速从1800r/min降低到1600r/min。

在转速1100r/min时，该机型达到最大牵引扭矩，最大扭距范围覆盖900～1400r/min。OM470机型在大约转速为 1000r/min 开始，使具有高敏捷的优良驾驶性能。

由于优化了OM470机型的喷射和燃烧，该发动机对低油耗目标采用了系统设计，通过成熟的选择性催化还原(SCR)技术和新的SCR催化转化器，消除了AdBlue尿素消耗，与此前的欧5发动机相比，燃油耗降低约5%左右。

Mercedes-Benz公司进一步发展不对称进气原理。在此之前，从4缸机到6缸机废气被直接引导到涡轮增压器中快速增加进气压力，扭矩和输出功率相应提升。从第1缸到第3缸的排气被分配到废气再循环(EGR)，以降低氮氧化物(NOx)排放。采用1个EGR阀门重新定位在排气歧管的前面，来控制废气的分配，这使得整个发动机在特性曲线范围内持续的改变和高精度的分配，提高热管理效率和降低EGR率，从而降低燃油耗。

废气进入涡轮增压器后，可以控制EGR率使之与发动机工作特性相协调，这摒弃了用传感器来调节EGR率的方式，并且下游的EGR控制系统不再必要。

无限制EGR阀门的创新定位更进一步开启了全新的不对称进气方式： 直接来自3个气缸的废气量在燃烧过程可以根据需要从0～100%精确地改变。该EGR阀门不仅控制用于再循环的废气流，而且还控制涡轮增压器。这种技术已经在较大的OM471机型上得到证明。

OM470机型的另一个新功能是燃油系统的非对称喷射。在正常行驶时，所有6个气缸的喷油器提供相同数量的燃料，根据所给的负荷和再循环废气的比例，在第1缸到第3缸的燃油量可以被持续地减少，同时在第4缸到第6缸的燃料量持续增加。

在极端情况下，喷入第1缸、第3缸的燃油量可能会下降到零，而其他3个气缸则在满负荷运转。这种策略可以减少在废气中相应高比例的不完全燃烧碳烟颗粒。

OM470机型还从1个新的不对称涡轮增压器中获得额外的好处，这是由Mercedes-Benz公司开发，并在曼海姆的发动机厂制造的，根据发动机要求量身定制的涡轮增压器具有突出的效率、最高的质量和耐久性。

该发动机的热力学特性得到了具体的优化，并在预控制模式中运行。除了提高可靠性之外，效率也得到了提高。Mercedes-Benz公司表示，进行所有变量的精确预控制才能达到效率的最优化，而不是添加单独的控制系统，以及增加组合运行的复杂性。

替代具有下线控制的传感器，Mercedes-Benz公司各机型适用于各种支持模式——例如当在高海拔地区或为了催化器再生的目的，车辆以冷态运行。

除了柴油机颗粒过滤器的主动再生之外，所有的控制模式是持续可变的，从而可以使发动机在所有时间内在最佳效率范围内运行。

最新一代的OM470机型和最新一代较大的6缸直列OM471机型都进一步提高效率。措施包括采用新的低摩擦发动机油、更先进的变速器，以及预期巡航控制系统预测动力传动控制(PPC)。关于发动机油，Mercedes-Benz公司继续采用全合成在0W-30和5W-40之间不同粘度等级的多等级低摩擦发动机油。而目前采用的发动机油会降低高温、高剪切(HTHS)粘度。对于最新一代发动机，Mercedes-Benz公司目前使用具有2.9×10-3Pa·s HTHS的发动机油低摩擦油，降低了发动机在运行温度中的摩擦损失，可以降低燃油耗。

这种具有极低HTHS粘度的低摩擦发动机油被Mercedes-Benz公司的所有大型发动机所采用。

所有配备了Mercedes-Benz Power Shift3 12速变速器的卡车还受益于进一步优化的变速器，以减少摩擦损失。齿侧表面采用新的超精度加工工艺，接触面积保持在95%左右，以避免滑动摩擦。作为减少摩擦损失的结果，该变速器的固有效率得到实质性的提高。

对于变速组件，Mercedes-Benz公司采用1种新型换档机构来代替以前的同步换档机构。首先，该换档机构加速了第六齿和第七齿之间的切换，同时减轻了质量，变速组件的新型换档机构是动力总成内定互联的另一个例子，在发动机降档期间自动地加大油门而无需发出指令。

该变速器在传动轴和主轴之间的导向轴承也变得更加坚固，附加的珩磨工艺被应用到轴承的外接触面，进一步提高了其可靠性和稳健性。

改良的变速器壳体具有额外的油孔和连续的导向条，以确保在变速器必要的最佳点润滑，这使得可采用相同的油泵而无须增加任何输出。

该变速器的更换间隔取决于使用的强度，可以实现60万km的最大更换间隔。

除了新的发动机和变速器技术，驱动策略也对降低油耗作出了重要的贡献。具有预测动力总成控制系统，该驱动风格被用来将给定地形集成到自动化系统——该卡车以预期的模式滑行、加速和换档。

具有预测动力传动控制的新的驱动更加高效，在长时间上坡时，该预期巡航控制的换档点都有了进一步的优化，Mercedes-Benz公司内部的测试确认具有该新策略，行车时间的变化几乎可以忽略不计。

戴朝典 译自Green Car Congress 2016，6

虞 展 校

2016-07-04)