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宝马公司的Valvetronic电子气门技术  

2008-10-07 23:55:15|  分类: 气门技术 |  标签: |举报 |字号 订阅

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  引言:提高发动机效率是各大汽车厂商不懈的追求。当可变气门正时已经从豪华高性能轿车逐步走向了家庭轿车时,下一步发动机进气系统的发展方向是什么

  提高发动机效率是各大汽车厂商不懈的追求。当可变气门正时已经从豪华高性能轿车逐步走向了家庭轿车时,下一步发动机进气系统的发展方向是什么

  当前人们关心的问题是全球变暖,减少CO2排放是汽车厂商要面对的问题,而其问题的关键所在就是发动机技术。发动机是汽车的动力源泉,如何提高其动力、降低油耗和减少废气排放,是所有汽车制造商花费巨大精力研究的课题。今天一些汽车厂商已经推出了超越可变气门正时系统的进气机构,如宝马公司推出的Valvetronic电子气门。电子气门是宝马公司的一项革命性技术,它利用软件和硬件的组合来取代传统发动机进气系统的节气门结构,从而成为了一款没有节气门的发动机。

  1992年,宝马推出了气门无级调节管理——Double-VANOS双凸轮轴可变气门正时系统,是应用在BMW M3上的世界首创技术。此控制系统的优点是可以根据发动机运行状态,通过凸轮轴精确的角度控制对进气门和排气门的气门正时进行无级调节,并且不受油门踏板位置和发动机转速的影响。在实际驾驶中,这意味着在发动机转速较低时可以提供充足的扭矩,而在高转速范围内则可达到最佳的功率。此外,Double-VANOS双凸轮轴可变气门正时系统可极大地减少未燃烧的残余气体,从而改进了发动机的怠速性能。

Valvetronic结构

  2001年,Valvetronic电子气门的推出使宝马动力单元的效率进一步提高到更高的水准。Valvetronic,从字面理解就是气门Valve加tronic电子控制,直接靠电子控制进气阀门开启的深度来控制进气量。

  Valvetronic电子气门是具有可变进气门升程控制功能的气门驱动系统,发动机的进气完全由无级可变进气门升程控制,不再需要以往对于内燃式汽油发动机来讲必不可少的节气门。

  那么取消节气门后如何控制进入气缸的空气量呢?BMW的工程师以人的呼吸来模拟发动机进气进行思考:当身体需要大量空气时,人会做比较深而长的呼吸,而当身体不需要太多空气时,人的做法不是把鼻子或嘴巴塞住来调节吸气,而只是很简单地做比较短而浅的呼吸。电子气门技术就是通过改变吸气过程的长短来改变进气量。

  当踩踏油门时,信号以电子、数字方式传送给了发动机阀门上端的步进马达。步进马达接到信号后会作适度转动,经由一套额外加的轴、活塞顶上的摇臂、挺杆改变进气阀门开启的深度,驾驶人油门踩得大,进气阀门便开得深,油门踩得小,进气阀门便开得浅。

  传统发动机都是利用控制节气门机构来改变进入气缸的空气流量,并通过监视空气流量来决定喷油量,驾车时踩油门其实就是在控制节气门的开度。这种控制方式由于存在"泵气损失"(Pumping loss),而造成很大的能量损失。电子气门发动机去除了节气门也就去除了"泵气损失",各种标准测试结果都显示,电子气门发动机可以比传统发动机节省10%以上的耗油量。另外,由于没有了节气门的阻碍,新鲜空气进入也更为顺畅,使燃烧更加充分,废气排放更少。这种进气门升程功能可以控制吸入发动机的空气量,将功率损失保持在极低的水平。

  在行驶过程中,Valvetronic电子气门技术为宝马驾驶者们带来了更高的燃油经济性、更低的废气排放,以及更佳的响应和更高水准的运转平稳性。

凸轮轴调节单元

  电子气门技术的另一重要优点,是踩踏油门时发动机产生反应的时间加快。传统发动机以油门控制节气阀的方式,油门踩下节气阀打开,还要等待空气流入填满进气歧管之后,才会大量进入发动机气缸,产生所需要的动力。而电子气门发动机油门踩下时可直接控制加大进气阀门开启深度,大量空气立刻流入发动机气缸,产生所需要的动力。电子气门发动机进气阀门开启深度最浅0.25mm,最深可以到9.7mm,相差近40倍,然而从最浅变化到最深,电子气门整体机构所需要的反应时间大约只要0.3s。

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