跟着专家学修宝马汽车(3)

2　发动机技术

发动机是汽车的心脏,可见其重要性.宝马汽车之所以性能出众,其发动机功不可没.宝马汽车公司的发动机技术在汽车发动机行业中可以说是佼佼者,油耗低、排放少、功率强、扭矩大及效率高是宝马发动机在全球发动机评选中屡次获奖的重要因素.为了方便广大读者对宝马发动机技术的了解,在此进行简要介绍.

(1)电子气门(Valvetronic)系统

Valvetronic系统是宝马发动机中最为突出的亮点,其工作原理与身体用力时人的行为反应相似.检测设您去散步,身体吸入的空气量是通过肺来调节的.如果此时身体处于静止状态,那么通过肺吸入的空气量肯定不会像用力时那样多,也不会用毛巾堵住嘴来调节空气量.在传统的汽车发动机上,其进气量是通过节气门开度调节的.在宝马发动机上,与传统的发动机不同,其取消了节气门,而是直接控制气门的升程,通过气门直接控制发动机的进气量.如P-V示功图(图16)所示,这一点在技术方面可以找到依据.

名为“正压”的上部区域就是燃油燃烧时获得的功率,名为“负压”的下部区域是气缸换气功率.为了使燃烧后的废气从气缸中排出并将新鲜空气吸入气缸内,这是必须消耗的能量.在Valvetronic系统中,发动机进气过程中,节气门几乎一直完全开启,负荷控制通过气门关闭时刻实现.与通过节气门控制负荷的普通发动机相比,其进气装置内不产生真空,就是说不需要为产生真空而消耗能量.

通过降低进气过程中的功率损失,可以提高效率.在图16中,左侧是功率损失相对较大的普通工作方式,从右侧图中可以看出功率损失较低.

与柴油发动机相比,传统汽油发动机的进气量通过加速踏板和节气门来调节,并在理想混合比(λ等于I)时喷入相应数量的燃油.与分层进气的汽油直接喷射方式相比,进气量在这个系统中通过Valvetronjc系统来调节,并借此实现λ等于1的模式,不需要再使用费用较高且对硫敏感的废气再循环装置.

为了便于大家理解VaIvetronic系统的工作原理,让我们再来了解一下普通发动机工作的示功图.在此以常见的四冲程发动机为例,4个冲程分别是吸气、压缩、做功及排气.

在第1冲程(吸气)中,进气门打开,活塞朝曲轴方向运动.通过燃烧室中存在的真空吸入空气燃油混合气(或在直接喷射汽油发动机上吸入新鲜空气),并在冲程结束时完全充满燃烧室.进气门自动关闭且活塞离开曲轴(压缩冲程),这时空气燃油混合气被猛烈压缩,快要到达上止点(OT)前通过火花塞上产生的火花点燃混合气(点火时刻),燃烧室内的温度和压力急剧升高.活塞被很高的压力重新压向曲轴方向(做功).在下止点(UT)时排气门打开,燃烧气体被从燃烧室中排出(排气).曲轴在4个冲程后总共旋转了720°(2整圈).

四冲程发动机所有状态点图是可用一幅P―V图(图17)显示.

①进气(图18)

活塞朝曲轴方向运动,进气门打开,活塞通过向下运行产生真空,并吸入空气燃油混合气,进气过程在下止点时结束.

②压缩(图19)

进气门关闭,活塞朝上止点方向运动.因为此时容积减小,混合气的压力升高.压缩过程提高了混合气的内能,温度升高.因为压缩进行得很快,所以仅很小一部分热释放到环境中.快要到达上止点前,通过火花塞上的火花点燃混合气(图20),混合气燃烧并同时放出热.这些热量提高了混合气的内能和温度,燃烧室内的压力急剧升高.因此,很大的力作用在活塞上并驱动活塞重新朝曲轴方向运动(过度到作功冲程).

③做功

活塞在气门关闭时朝曲轴方向运动,容积增大且压力降低,膨胀的气体作功.因为没有新的热量加入,内能减少且温度降低.

④排气(图22)

在到达下止点时排气门打开,活塞朝上止点方向运动.通过打开排气门,压力降低到接近外部空气压力的值.在排气冲程结束时,排气门关闭,进气门打开.然后开始一个新的四冲程循环.

这些冲程与曲轴转角有关,因此与活塞和气门位置有关.曲轴转角以度为单位,相对于2个参考点说明：上止点是活塞在气缸中最上部的位置,此处与气门的距离最小.下止点与此相应是活塞在气缸中最下部的位置,此处与气门的距离最大.

(待续)