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曾经号称地表最强发动机之一的，沃尔沃B4204T27发动机，考虑到各位同行能找到的参考学习资料不多，整理此文，和大家一同分享，仅供参考。 发动机设计与功能元件位置 侧视图（进气端）  电子冷却水泵 节气门 起动电机 曲轴齿轮 空调压缩机 交流发电机 真空泵 燃油泵 油加注点 侧视图（排气端）  真空调节器 压缩机 谐震盒 涡轮增压器 催化转化器 旁路执行器 Volvo 的 Drive-E 发动机  1 气缸盖 2 气缸体 3 中间部分 4 油底壳 不同零件之间的表面以称为 RTV 矽胶（室温硫化矽橡胶）的矽基密封剂密封，缸体及气缸盖之间使用四层金属垫片处除外。 气缸体  气缸体 底板 铸铁衬板 铝涂层 铸钢衬板强化件 概览 Volvo 的全新 Drive-E 发动机在发动机零件方面有许多共同部分，例如：曲轴、机油泵、油底壳、发电机和空调压缩机。其他零件则相似，例如发动机缸体及电机平衡模块。 发动机重量 Volvo 的柴油及汽油发动机皆具有高压铸成连杆。发动机底板具有铸钢内衬及铸铁强化件。柴油及汽油发动机缸体完全相同，但柴油发动机的本体高度较高，铸钢衬垫较重。该铸造方法结合独特设计，形成轻量的强大建构。发动机缸体仅需两种款式，唯一区别为主轴承直径。改成全新 Drive-E 发动机可节省 30-50 kg 的重量。 发动机摩擦力 为了尽可能降低轴承尺寸，曲轴由锻钢所制成。已使用全新专利定位楔改善底板对齐发动机缸体。如此可改善主轴承的直度与圆度。活塞直径是通过使用固定衬套而减至最小。不同汽油发动机款式具有类似的活塞，只有活塞顶部针对不同的压缩比而有不同的加工。动力较低的汽油发动机活塞较短。汽油发动机款式使用相同的活塞环，所有柴油发动机款式使用相同的活塞环。全部汽油和柴油款式上的活塞销皆涂覆类钻碳膜 (DLC)。改良的活塞与气缸孔镀膜以及滚子轴承凸轮轴意味着 Drive-E 发动机的内部摩擦力低。 气缸盖和气门系统 气缸盖的设计以 Volvo 的五缸及六缸发动机为基础。主要变化涉及降低摩擦力、增加特定输出以及为汽油和柴油发动机建立共用介面。汽油发动机气缸盖必须能够承受极高的热负荷，因此由抗热铝合金制成。与柴油发动机共享的横向冷却概念，可提供优异且一致的冷却效果。 汽油 汽油发动机具有一个 VVT 电磁阀（可变气门正时）系统，具有免维修 DLC 涂层的机械挺杆。凸轮轴前端轴承为滚子轴承，以便减少摩擦力。凸轮轴由铸铁制成，其在与 DLC 涂层挺杆滑动接触结合使用方面为最佳材料。 柴油 柴油发动机经过热处理，以改进材质的强度和温度限制，进而承受 190 bar 的气缸压力和高动力输出。柴油发动机具有重量减轻且材质硬度增加的钢制凸轮轴。  来自 VEA 系列的汽油发动机气缸盖分为两部分，具有共同加工的凸轮轴轴承凸轮架盖及集成式盖。凸轮轴的前轴承位置并非滑动轴承而是滚子轴承，以尽可能减少集成深度及摩擦力。如需更多信息，请参阅标题“气门系统”。  活塞铸入主要包含铝和矽的轻金属合金中。顶环凹槽由铸铁环架保护，以抵抗活塞所承受高压。顶部有用于进气门和排气门的凹槽。活塞已通过上方的减重凹陷以及对连杆的梯形表面在重量方面进行最佳化。甚至连活塞销亦已进行重量最佳化。将其长度额外缩短不仅能尽可能减少销重量，还有助于降低活塞重量。为了控制活塞温度，有一个由油压控制的可控活塞冷却。欲启动的冷却量是由一个已进行校正以获得最佳油耗及低排放的模型来控制。 为了尽可能降低磨损及摩擦力： 活塞裙部包覆着石墨聚合物，其有助于承受极度负载，同时避免在冷起动时出现活塞噪音 活塞销滑动表面涂覆 DLC 气缸内衬表面在总装厂内，通过最佳化搪磨程序抛光 活塞环的切向力已减少 活塞环以低摩擦涂层包覆  为了在不影响油耗的情况下承受增加的负载并减少摩擦力，已研制新的环套件。 1 上压缩环高度 1.2 mm，为硝化不锈钢环。环上以 PVD* 技术包覆，可同时降低摩擦力并形成良好的耐磨特性。 2 下压缩环高度1.2mm，以灰口铸铁及磷化表面铸成。 3 油控制环为高 1.5 mm 的铸铁两件式环，具有和内衬贴合的锥形配套表面。如同上方压缩环，表面为 PVD 涂层*。 *PVD（物理气相沉积）是一种表面处理方法，在引入活性气体时，通过离子化均匀旋转的金属表面而建立。此程序在极低真空和 400-600 °C 温度下进行。这会形成薄而强力粘合的涂层。  直接喷射汽油提供如低油耗、低排放及高动力等优点。 喷射在 3-20 MPa (30-200 bar) 之间的高压下，于气缸内直接进行。为了达到高压，会使用一个由排气凸轮轴驱动的机械式燃油泵。燃油泵可在高压下供油给燃油共轨。燃油会分布至由发动机控制模块 (ECM) 控制的喷射器上。 来自高压泵的多余燃油会返回到高压泵入口。因此，燃油系统中没有连接至油箱的独立回油管路。至气缸的喷油是通过其一方式：
 分层燃烧 喷油发生在压缩冲程的下半段。当所有吸入的空气未完全参与燃烧时，一部分的空气会用于分离和浓缩最佳化学计量的空气-燃油混合物(14.7:1)至火花塞及活塞燃烧室，进而产生稳定的燃烧。 （冷却液温度/催化剂温度）在较低温的情况下，亦会在起动电机序列期间使用半分层燃烧。 在起动电机已启动且燃油压力已达到至少约 3 MPa (30 bar) 时，会使用分层燃烧。当发动机已起动时，发动机运作模式会在须进行催化剂加热时转变为半分层燃烧。分层燃烧可在温度高于 -20°C 的全部状况中使用。 至火花塞及活塞的燃油空气混合物浓缩是通过进气口及燃烧室形状所产生的气流以及相对于活塞的燃油喷射器位置而发生。当燃烧已开始时，燃油空气混合物比例为30:1，或甚至对于整个气缸更为稀薄。 半分层燃烧 喷油会通过两次喷射而发生。第一次发生在进气冲程前半段，另一次在压缩冲程后半段。燃油量经过分配，使最大量的燃油在进气冲程及其余压缩冲程期间喷出。如此可在低高峰压力及低温的情况下提供横向且稳定的燃烧，进而产生低NOx排放物。通过矮墙冲击及稀薄燃油-空气混合物的高效燃烧(波长>1)，HC排放量亦低。 半分层燃烧在发动机起动后于催化转化器加热过程中使用。当发动机冷却液处于工作温度且催化转化器已加热约 30 秒时（冷却液和催化转化器皆为低温时），处于此操作模式下的时间可以是从 0 秒起的任意时间。发动机控制模块 (ECM) 计算时间时采用的重要参数，包含来自催化转化器的信号以及催化转化器温度计算模型。当催化转化器温度够高时，发动机运行模式会变更为均质燃烧。 均质燃烧 相较于传统的进气口喷油，其喷油则发生在进气冲程上半段。进入的空气通过燃由蒸发而冷却。如此可提供爆震耐受性。 直接喷油亦可稍微提供墙壁冲击进而导致低HC排放。均质燃烧用于行车周期期间，上述情况除外。 杂项
增压系统  要制造在极低转速下具有高扭力的发动机，我们选择使用由曲轴皮带驱动的压缩机。压缩机的工作范围为发动机的 0-3500 r/min。该比率表示在曲轴端 3500 r/min 下，压缩机可提供 23000 r/min。在发动机转速高于 3500 r/min 时，压缩机始终通过电子离合器进行机械性分离。 
压缩机由Ean制造，并根据罗茨原理运作。罗茨压缩机基本上是一个活塞泵，将转子之间袋子的空气量从入口移动到出口而无内部压缩。压缩机另而通过将发动机当前可使用的更多空气推进进气歧管以产生增压。如此可进而产生较进气歧管中目前的大气压力更高的压力。 压缩机通常直接自怠速时接合以确保有良好反应（不适用于 ECO+ 启动时）。此外，接合/脱离是根据扭力请求而严格控制。如果传送至发动机控制模块 (ECM) 的扭力请求超过 130 Nm，且同时发动机转速低于 2400 r/min 则会接合。如果扭力请求降低至小于 90 Nm 则会脱离。 当转速高于 2400 r/min，压缩机仅在涡轮可单独提供超过需要时才啮合。当转速的高扭力要求高于 2600 r/min，不启动压缩机。不过若以低转速加速时，可开启开关，提前启动压缩机。当发动机转速高于 3500 r/min，压缩机通过电子式离合器，维持机械式脱离。 离合器 为了将压缩机从曲轴脱离，有一个电磁离合器。该离合器的设计与空调压缩机离合器非常相似。在未通电状态下，离合器是由复位弹簧脱离。在压缩机机械连接时，是由延迟点火来尽可能确保接合平顺，而并控制离合器接合滑移大约半秒钟。该控制信号（自订的 PWM 信号）开始发出强烈信号，以便将电磁离合器快速移动至接合位置。之后信号强度会降低，以便在该动作期间允许离合器轻易滑移。PWM 信号的确切样式取决于相关参数，如速度、温度及老化程度。 该汽油发动机装配含电动压缩机旁路的废气门涡轮。涡轮增压器是以来自发动机冷却液回路及来自发动机机油的冷却液进行冷却。涡轮增压器是通过真空系统利用来自机械真空泵的真空进行控制，并通过真空调节器控制。这样的系统与压力控制系统截然不同，其可在忽略可用增压压力的情况下控制废气排泄阀。如此可提升精确度、更快速控制，并可在适当的时间打开废气排泄阀，这在之前是无法控制的。例如，催化转换器可通过在怠速时打开废气排泄阀而达到更快速加热。然后废气可以在不被涡轮机减缓速度的情况下通过涡轮壳体。废气则会少许降温并减少功率损耗。未经调节发生在废气排泄阀关闭时。在真空系统中发生故障的情况下，会利用 ETA 及节气门的辅助，避免气流并进而避免危险的发动机转速。 为了在节气门关闭时再循环空气，有一个再循环泄压阀。该阀由电动控制，类似于在B6304T发动机上所使用的旁通阀。在进气歧管(增压压力)进行升压的情况下且当节气门踏板被快速松开时，即会累积增加的压力增并导致噪音(脉冲)。泄压阀任务是将此压力引导返回涡轮增压器的入口侧。 这表示涡轮速度得以保持并可立即获得增压压力，同时降低噪音。空气被再次引导返回质量空气流量传感器与涡轮压缩机之间，以免影响测得的质量空气值。ECM可利用12V信号控制该阀门的开/关位置。 |
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