捷豹/路虎Ingenium I42.0L汽油发动机技术解析（二）

计 实

四、润滑系统

1. 润滑系统部件

润滑系统部件如图12所示，Ingenium I42.0L汽油发动机配备了可变流量机油泵和由电磁阀控制的活塞冷却机油喷射器（PCJ）。可变流量机油泵为润滑系统提供了根据发动机负载和转速改变输出体积的能力。来自泵的体积流量经过调节，以减少未被充分利用便流回储罐的机油量，从而减少了发动机上的寄生负载并提供节油效益。

┃ 图12 润滑系统部件

2.可变流量机油泵

带一体式真空泵的可变流量机油泵部件分解图如图13所示，叶片型真空泵与机油泵串联驱动。机油泵工作原理示意图如图14所示，机油泵是一个带偏心安装的控制环（2）的叶片泵（6），偏心控制环由经过校准的控制弹簧（4）固定在位。通过移动偏心安装的控制环的位置，可调整输油特性。如需调整位置，机油压力将施加到控制环表面（3）上，然后作用在经过校准的控制弹簧（4）的张力上。当机油压力大于控制弹簧张力时，控制环顺时针移入叶片泵的中心。这将减小偏心率，减少机油泵输出。通过启用电磁阀，可对机油泵的体积流量进行电子调节。电磁阀作用在滑阀上，使压力机油进入控制环室，从而以电子方式控制机油泵的体积输出。控制电磁阀由来自ECM 的脉宽调制（PWM）信号控制。为确保机油泵输出正确，机油压力传感器向ECM 提供压力反馈。机油泵输出在所有发动机转速和负载下无级可变，输出经过不断调整，以适应润滑油供应要求的当前需求。当激活VCT执行器或活塞冷却喷射器等系统时，对润滑回路供应提出了更高需求。ECM 调整泵的体积输出，以在需要时满足这些需求。机油泵电磁阀：占空比越低，机油泵的体积流量越大。如果出现电气故障，此功能允许机油泵仍提供经过调节的润滑油供应。注意： Ingenium I42.0L汽油发动机将使用Castrol EDGE Professional E 0W-20 发动机润滑油。

┃ 图13 可变流量机油泵部件分解图

3.活塞冷却机油喷射器（PCJ）

活塞冷却机油喷射器为活塞和活塞销提供冷却和润滑。可变流量机油泵通过汽缸缸体中的钻孔向喷射器供应加压的发动机机油。机油供应由一个活塞冷却机油喷射器电磁阀控制，该电磁阀由PCM 控制。该电磁阀可根据发动机转速和负载打开和关闭机油供应。在冷启动后以及预热过程中，由于活塞冷却喷嘴禁用，加热过程得以改善。由于活塞散热量减少，排放得以减少。活塞冷却喷嘴可在整个发动机转速和负荷范围内，根据需要启用和禁用。注意： 活塞冷却喷射器电磁阀是常开的，并由PCM 电动关闭。如果电磁阀电路发生任何电气故障，则意味着机油将会供应至活塞冷却喷射器。

┃ 图14 可变流量机油泵工作原理示意图

五、冷却系统

1.可变冷却液泵

Ingenium I42.0L汽油发动机有一个热管理系统，旨在缩短冷启动后的预热阶段，并对产生的热量进行引导以提高效率。辅助热管理系统的主要新技术为：

◆可变冷却液泵

◆电控节温器

对冷却液泵加以控制以提供最佳流量，以支持来自发动机部件的所有冷却请求。如图15所示，冷却液泵内有一个导流罩，导流罩在叶轮上滑动，可防止将水泵送到发动机周围。泵产生内部压力，用于移动导流罩。泵的每次旋转都会产生压力。然后，在电磁阀的控制下，这个压力被转移至导流罩总成或泄漏回冷却液系统。因此，如果泵不旋转，导流罩就不会移动。该电磁阀具有12V电源供应，PCM 在接地侧通过PWM 对其进行控制。从0%～100% 流量的所有请求均可在大多数发动机转速下实现，从而实现发动机的全面热管理策略。泵内的压力作用在壳体中的回位弹簧上。没有来自PCM 的信号时，该电磁阀将会打开，因而，导流罩在弹簧力的作用下返回其底座位置，使泵产生全流量。注意： 如果冷却液泵不旋转，则在连接至线束时导流罩将不工作。冷却液泵必须旋转才能产生用以移动导流罩的内部压力。

在发动机冷启动过程，叶轮完全由导流罩盖住，因此冷却液不会泵入发动机汽缸缸体。随着部件预热，流量请求分5个阶段增大。对冷却液泵加以控制以提供最小流量，以支持来自发动机部件的所有冷却请求。在冷却液温度达到最佳开启温度85℃ 后，导流罩将移至其最远位置，从而在节温器管理的温度控制下实现最大泵送。

共计有5个不同的流量，分别从0（零流量）至4（全流量）。从0%～100%流量的请求均可在大多数发动机转速下实现，从而实现整个发动机热管理策略。

冷却液流速

◆0 级 = 无流量

◆1 ～ 3 级 = 中间流量

◆4 级 = 全流量

随着冷却液温度上升，电磁阀占空比会降低，进而使得冷却液流量降低。在以下液流频谱的各端，观察到以下导流罩位置和传感器电压：

◆0 级= 0%、冷却液流= 100%、电磁阀占空比= 4V

◆4 级= 100%、冷却液流= 0%、电磁阀占空比= 1V

可变冷却液泵受到控制，以提供支持来自发动机系统的所有冷却请求所需的最小流量。冷却液流的级别由PCM 持续改变：

◆0 级用于初始发动机冷启动后的前几分钟

◆1 级和2 级用于发动机预热阶段，最高不超过75℃

◆2 级、3 级和4 级用于温度超过75℃ 之后（2 级为发动机怠速，3级和4 级用于行驶条件下）

多种条件会影响冷却液泵导流罩的位置。

┃ 图15 可变冷却液泵

（待续）