BMW的引擎技术一直代表着当今汽车引擎技术的前沿标杆,BMW不断的将各种新奇点子运用于量产引擎,改善性能、动力、响应和燃油经济性,其中大名鼎鼎额Valvetronic技术首当其冲,它让BMW引擎在上个世纪后期出类拔萃,让其他竞争对手黯然失色,令BMW无愧于飞机引擎制造商的家族历史,我来为大家科普一下关于宝马valvetronic发动机进气压力?下面希望有你要的答案,我们一起来看看吧!

宝马valvetronic发动机进气压力(宝马Valvetronic电子气门技术详解)

宝马valvetronic发动机进气压力

BMW的引擎技术一直代表着当今汽车引擎技术的前沿标杆,BMW不断的将各种新奇点子运用于量产引擎,改善性能、动力、响应和燃油经济性,其中大名鼎鼎额Valvetronic技术首当其冲,它让BMW引擎在上个世纪后期出类拔萃,让其他竞争对手黯然失色,令BMW无愧于飞机引擎制造商的家族历史。

首先简短的普及一下引擎。目前的引擎主流技术,还是烧油的,简称内燃机。内燃机都有“缸”(Cylinder)这个概念,每个缸就是一个燃烧室,都有进气气门和排气气门。燃油和空气的混合物在进气门打开后,会吸入缸内,被压缩点燃爆炸,推动引擎旋转,废气再从排气门里面排出去,就完成了一次工作循环,工程师设法让这样的循环不断重复发生,引擎就会一直旋转下去。

为了控制引擎的动力输出(汽油机),引擎工程师在进气道里装了一个阀门,用来控制气流的大小,叫做“节气门”(Throttle Valve),踩下油门,阀门就增加开度,引擎的进气量就多,电脑也会相应多喷燃油,让引擎输出动力提升。

然而,BMW工程师不满足于此,创新设计了一个通过伺服电机驱动的机械机构,可以让进气门打开的幅度在0.25mm~9.70mm内任意调节,专业的说法是“气门升程可变”,这样也起到了控制进气量的效果,燃油喷射相应配合后,就可以调节引擎的输出动力了。

配气系统其实就是一套凸轮杠杆机构,结构原理不难理解。常规的配气系统,凸轮轴直接驱动气门上下运动,造成气门的不断开闭。在Valvetronic系统里,增加了一个“中间推杆”(Inermediate Lever),凸轮轴通过这个中间推杆去驱动气门上下运动。这个中间推杆的初始位置可以被一个“偏心轴”(Eccentric Shaft)控制,这样一来,最终执行出来的气门开闭幅度就会随中间推杆的几何位置而变化。

偏心轴上有一个齿扇结构,一个带蜗杆的电机通过这个齿扇驱动偏心轴,让中间推杆工作在不同的位置,获得不同的气门升程,和开启时间,配合VVT机构(可变气门正时)气门打开时刻也可以得到控制。这样,BMW就建立了一套无敌的气门管理体系,因为气门的升程、开启时长、打开时刻,统统都是可以调节的变量。引擎标定工程师不需要再对一些工况做妥协,完全可以任意摆布进气系统,让引擎始终工作在最佳的工作点。

为了系统精确控制气门升程,电脑必须知道当前的偏心轴角度,因此就用到了一个偏心轴位置传感器,这是一个靠磁力线工作的“霍尔传感器”(Hall Senser),通过检查偏心轴端部的磁轮角度,告诉电脑当前的气门升程,电脑会和期望值对比,如果有差异,电脑就会立刻发出指令,通过电机进行调整修正,目的是始终让气门升程位于一个最佳值。

不过这样的系统也有不爽的地方,除了硬件成本增加之外,就是引擎的软件开发费用和周期,至少相当于一台没有Valvetronic的引擎的5~6倍。因为可管理的变量多了,标定工作和数据变得异常庞大,虽然标定工程师有了一个实现完美的机会,但要真正做到完美无缺,是相当耗时耗脑的。

试验数据显示,气门升程从最小增至最大,只需要不到0.3秒,这么短暂的时间内,你就可以命令引擎输出全部动力,响应非常快。

BMW早在上个世纪末就在旗下的1.8L自然吸气引擎上小试牛刀(BMW 316i),装载了第一套Valvetronic系统,让这台引擎的输出扭矩达到了180Nm(注意,对于自然吸气引擎,扭矩达到引擎排量的90倍以上的话,就是不错的成绩了!),扭矩值高出同行平均水平20%,在欧洲标准燃油测试循环的油耗成绩,低于平均水平15%,不需要使用高品质汽油,就可以全面超越其他对手在高品质汽油下的油耗和排放成绩。此外,引擎极好的动力响应性,让BMW的乐趣倍增,这种“跟脚”的感觉伴随BMW的运动基因,成为一个大卖点。

看到这里,相信各位都明白了Valvetronic的优势了。当然,在使用了可变气门系统的BMW引擎里,仍然可以见到节气门,这是出于以下几个考虑:

1、在怠速工况这种需要小负荷控制的时候,还是需要节气门的参与。因为BMW在Valvetronic系统里用的是直流有刷电机,位置控制精度有限,不适合做小角度下的高精度控制(否则成本很高!)

2、某些特殊工况下,Valvetronic系统也需要节气门配合,完成引擎控制。

3、可变气门系统失效后,就需要启动节气门模式作为备用方案,车主还可以把车开到维修站。

PS:值得注意的是,按照国内驾驶工况,BMW Valvetronic电机寿命基本是10~13万公里,很多更换Valvetronic电机的案例都发生在这个里程区间,其中连同偏心轴传感器一起更换的也不在少数。

Valvetronic II与Valvetronic I的区别

就负荷原理而言,Valvetronic II与Valvetronic I相同,都是通过改变气门结构、更改伺服电机和对Vanos单元的调整范围进行了系统优化。两者主要区别是:

1、中间推杆上用于偏心轴的滑动轴承被一个“滚柱轴承”(Roller Cam Follower)替代,从而减小了气门机构内的摩擦。

2、中间推杆的导向更准确,结构更精简,现仅需一个用于引导和支撑中间推杆的弹簧。

3、气门机构的移动质量减少了13%。

4、改善了进气门的行程范围,最大行程增至9.9mm,而更重要的最小行程降至了0.18mm。

Valvetronic III与Valvetronic II的区别

相对于II代,Valvetronic III又作出如下改进:

1、伺服电机的安装位置与以前不同,例如I6引擎,现在伺服电机安装在曲轴箱顶(Crankcase Head)的中间位置。

2、偏心轴传感器不再位于偏心轴上,而是集成至伺服电机内,原理仍为霍尔电磁感应作用。

3、伺服电机由有刷更改为无碳刷直流电机,最小可调节范围进一步缩小。