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  • 1 # 只是恰逢少年愁-

    為了提高發動機工作效率同時壓榨更多馬力,寶馬為這臺1.6L渦輪增壓發動機配備了三個法寶——ValveTronic電子氣門、單渦輪雙渦管以及缸內直噴技術。這三項技術在寶馬的N20發動機上已經得到很好的應用,而在更小排量發動機上,這些技術帶來的影響會更加大。

    缸內直噴技術

    首先說說不難理解的缸內直噴技術。缸內直噴技術簡單來說就是把原本普通電噴系統的噴油嘴裝在了每個氣缸的內部,油氣混合效率提升到了更高的水平。缸內直噴系統的出現使得“分層燃燒”技術成為可能,依靠氣缸頂部特殊設計的凹陷,在壓縮過程中使得火花塞附近聚集較濃的油氣混合氣,而周邊區域的油氣濃度相對稀薄,這樣一來就節約了一部分燃油,提升了效率,這種技術具有他的兩面性,在平穩節能的駕駛方式下,他非常“摳門”,力爭讓最少的燃油發揮最大的能量。而在比較運動並需要提速的駕駛情況下,他又會透過直噴快速增強車輛的動力,使加速反應更靈敏,動力也更加強勁。正所謂“好鋼用在刀刃上”。

    寶馬N13發動機採用了德國BOSCH高壓噴射裝置HDE,能根據發動機工況高精度控制燃油噴射。噴射裝置的高壓泵是一個單活塞泵,由排氣凸輪軸透過一個三段凸輪進行驅動,而最新的高壓噴射裝置更是使用了7孔噴射嘴式電磁閥噴射器,可以讓燃油與空氣充分混合,能根據發動機工況進行高精度燃油噴射。

    ValveTronic電子氣門技術

    寶馬的ValveTronic電子氣門技術主要是透過在其配氣機構上增加偏心軸、伺服電機和中間推杆等部件來改變氣門的升程。由於氣門升程可變,所以電控系統會根據發動機的工作狀態及實際需求,自動調整進氣閥們的升程,從而調整發動機的動力輸出,並最佳化燃油消耗。當發動機高速工作時,透過電動機控制蝸輪蝸桿機構,增大氣門開度;當發動機低速工作時,減小氣門開度。

    由於其執行機構是電動機配合蝸輪蝸桿傳動,所以整個過程十分線性,反應極快。電子氣門技術的應用能讓發動機在不同工作狀態下,採用不同的進氣閥門升程,並且透過調整進排氣開合時間,真正達到“無極”調節,使發動機時刻處於最佳的工作狀態,有效提升低速扭矩輸出,增加發動機經濟性,並且改善排放。

    單渦輪雙渦管

    單渦輪雙渦管增壓系統中,將發動機排氣管道按點火時刻分成兩組分別推動渦輪工作,具有更強的脈衝增壓,而且排氣更為充分。相對於普通的渦輪增壓發動機,單渦輪雙渦管發動機有效緩解低速時的遲滯性,使得發動機峰值扭矩的爆發更早,燃油經濟性更佳。那麼為何要使用單渦輪雙渦管而不是直接採用兩個渦輪呢?

    之前寶馬的雙渦輪發動機中,兩個小直徑的渦輪能夠以更低的轉速啟動,使得雙渦輪發動機實現了接近自然吸氣發動機迅速的油門響應。但是由於雙渦輪結構使得發動機的進排氣系統相對複雜,同時無法應用寶馬先進的Valvetronic電子氣門技術。所以工程師想到了一個萬全之策,便是採用兩個渦管來推動一個渦輪,下面介紹一下兩個渦管的工作原理。

    首先要知道四缸發動機的點火順序為1-3-4-2,普通的渦輪增壓器(單渦輪單渦管)的排氣歧管是將所有氣缸的排氣管集合到一起,將廢氣彙集後再去推動渦輪的。不過會有一段時間,不同氣缸的進氣門與排氣門都處於開啟狀態。如果不同氣缸點火間隔中,相鄰的兩個氣缸排氣管相通,那麼在氣門重疊時,會導致廢氣流回前一氣缸。前一氣缸進氣量減少,那麼在下個迴圈的總功率就會下降。

    而在單渦輪雙渦管發動機排氣系統中,將點火相鄰兩個氣缸排氣管道兩兩分開,1和4一組,2和3一組。這樣就可以達到互不影響的目的,能提高各個氣缸的進排氣量,從而有效提高發動機的效率。

    絕非魚和熊掌都可得

    世界上本就沒有完美的東西,發動機也一樣。製造省油,卻動力強勁,平順且輸出線性發動機當然是非常困難的。以寶馬N13發動機來講,小排量渦輪增壓發動機能帶來充沛而持久的扭矩,但卻少了自然吸氣發動機更加漸進而線性的動力輸出。特別是在扭矩平臺之後的高轉區域,N13的100千瓦的最大功率在4400轉就得以釋放,而在此轉速之後功率卻是很緩慢的衰減狀態,因此在臨近紅線的高轉下不如自然吸氣發動機那般暢快淋漓。因而,N13做到了省油和滿足日常駕駛所需的中低轉動力表現,但在趨於運動的高轉領域變得保守了。

    另一個問題是,相比大排量發動機平順性稍欠,小排量渦輪能在加速時透過增加進氣量實現更強的扭矩輸出,從而有堪比大排量發動機的動力感。但在減速時,渦輪不再發揮“鼓風”的作用,少氣缸、小排量的先天性不足被暴露而出,收放間少了那份從容。

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