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最全解析BMW 全新B系列发动机

类别:优惠信息时间:2016-07-29 13:02:48

 一扯到类似的话题,大家可能就没什么心情看了,因为专业性知识太多,看也看不太懂。为了躲避长篇大论的专业知识堆砌,我们今天采用问答的方式,这样就不会觉得枯燥了吧?

      

第一问:如何理解所谓的模块化发动机?


宝马将在沈阳生产最新一代三缸、四缸发动机,其中一大特性是“模块化”,你大概听说过模块化平台,模块化发动机还是第一次见吧?简单来说,即是可以拓展出很多机型。以每个缸0.5升的排量为单位,三缸就是1.5升,四缸就是2.0升。

好比单细胞的自我复制,这是发动机设计的新思路。


这样做的好处是,一系列发动机的缸径和冲程都得到统一,零部件供应也变得更协调,而发动机设计则遵循了一套这样的思路,精度更高,性能更稳定。

第二问:新一代发动机能给我们什么实质好处?

 

华晨宝马新发动机工厂投产的全新四缸发动机,缸径和冲程改成82mm、94.6mm,排量增加1cc到了1998cc,数据变化的结果就是气缸活塞的行程长了,随之带来的是发动机扭矩的提升。

曾有人担心进口发动机实现国产后性能会“缩水”,而华晨宝马新发动机工厂规划及项目部门总监葛秉德先生向在场的百余位记者保证:“新发动机工厂所产的全新4缸涡轮增压汽油发动机不会缩水”。

你可以发现发动机从1350rpm就能爆发出290Nm的最大扭矩,这几乎是市面上最早能爆发出最大扭矩的2.0T发动机,同时最大扭矩的输出一直维持到4250rpm,这也是市面上“扭矩平原”最宽的四缸增压发动机。

 

还有必须一提的11.0高压缩比,这说明油耗给力,根据欧洲官网的数据,百公里综合油耗5.5升,二氧化碳排放量降到124g/km,这就是宝马一直倡导的Efficient Dynamics(高效动力)理念。


第三问:先进技术电弧喷涂是怎么发挥“泥质面膜”的功效?

目前很多发动机都用铝合金材质的气缸,但毕竟活塞一上一下的摩擦那叫一个剧烈,铝本身又不耐磨。很多厂家的做法是给气缸内部整上一个衬套,类似于纸质面膜的用法,直接往脸上一贴就好了。但宝马的解决方案是:采用电弧喷涂工艺。


这种工艺的气缸壁涂层仅为0.33毫米,缸套和内壁的距离为“零”。好比泥质面膜,均匀地涂在脸上,与面部贴合为一体。其电弧喷涂工艺之高,保证了涂层的强度是内壁衬套的两倍以上。

涂层薄?强度高?对发动机有什么好处?带给消费者的直接利益是什么?我预感到读者绝对会跑来问上我这么直接的问题,答案是:电弧喷涂“涂完面膜”后,这个气缸壁摩擦系数大大降低,活塞运动更顺畅了,发动机燃油效率自然提升了,当然是直接影响到你的养车成本。它还使发动机重量更轻,导热性更好、使用寿命更长……


第四问:汽油直喷那么多,宝马最新一代发动机的HPI更好在哪?

很多发动机都有直喷技术,但好比你喷水后水滴散落一地一样,不可避免地出现控制不均的现象,而宝马则带来了高精度缸内直喷系统,其压电喷油器能把汽油以200个大气压的压力向缸内喷出,并用电脑精确计算出每次喷油量,消除了燃油被喷射到燃烧室壁造成的浪费。


还得提一句,六孔喷油器上每个孔的直径都是不一样的,这也是能灵活控制喷油量的一大原因,其油雾形态更便于燃烧,给发动机带来的自然就是燃油经济性的提升。

结果是,宝马把发动机喷油所需的时间控制在0.14毫秒,从而使单个燃烧过程可以实现多次燃油喷射,整个过程就像我们去吃自助餐,取餐时少量多次,既能满足自己的食欲,也能做到不浪费食物。之于发动机来说,一切一切都是为了燃烧更充分,之于你来说,一切一切都是为了节省用车成本。

 

效果也是很明显的,拿装备宝马最新一代发动机的218i和220i运动旅行车来举例,前者百公里综合油耗为5.9L,后者为6.5L。


第五问:真不怕三缸振没了宝马的豪华格调吗?

 

“三缸天生比四缸振动”,这是坊间流传的说法,这是真的吗?气缸数量少,而且是奇数缸,在两圈720°的回转行程里,3次点火做功产生的冲击,自然不如多缸发动机的4、6甚至8次高频次点火来的顺畅,但事实真的是和经验一样吗?当然不是!宝马在三缸发动机的发展上方面,同样不遗余力,现在已经率先搭载到宝马1系以及2系旅行车上了,为了保证三缸机的平顺,宝马想出了解决方案。

宝马给全新一代发动机几乎每一个面都增加了隔音罩,甚至油底壳下面也增加了,这直接带来的好处是减少了传到驾驶舱的机油泵、皮带轮、水泵等噪音,这是一件能极大发挥隔音作用的大衣;如同契科夫的《套中人》,主人公用一件大衣把自己包袱起来就和这个世界与世隔绝。


第六问:宝马最引以为傲的Double-VANOS和Valvetronic两项技术牛在哪呢?



Double-VANOS双凸轮轴可变气门正时技术,能根据油门踏板的开度和发动机转速的不同,把握好气门打开和关闭的时机,并且进、排气端都具备调节功能,可以非常好地拿捏发动机进气和排气的时长,从而控制扭矩曲线,不仅可以在较低的发动机转速下获得巨大的扭矩,还能够在较高转速下获得极佳的功率输出,未燃烧残余气体的减少进一步提高了发动机怠速运转的质量。


对比起上一代的产品,第四代Valvetronic各个部件的体积更小更紧凑;新的电机性能更加强劲,整个配气机构的响应速度更快。其他品牌的可变气门技术一般只能分“大开度”和“小开度”两种情况,对气门开度进行有级调节;而宝马的Valvetronic系统可以无级调节气门的开度,使发动机在任何工况下都能有最佳的“呼吸”,能够“时时刻刻”使燃烧达到最佳状态,保证发动机最佳的动力输出的同时降低油耗和排放。

 

第七问:一条“大动脉”贯穿涡轮,有什么效果?


宝马全新一代增压发动机依然使用先进的TwinPower Turbo技术。提到TwinPower Turbo技术,大家就会想到四缸发动机上面的单涡轮双涡管技术;不过由于缸数为奇数的原因,宝马最新的三缸发动机采用了单涡轮单涡管技术,与之匹配的也是世界首创的水冷式全铝合金涡轮增压器!


对宝马来说技术就是一切,就如宝马培训学院李丰老师所说:“宝马减缸数不减技术”。这新型的涡轮增压器全身都由铝合金打造,重量非常的轻。为了使发动机排气更加顺畅,排气歧管和涡轮的壳体采用一体化设计铸造技术,两者均使用全铝合金材质,这种设计更轻更紧凑,真正实现了极致轻量化,同时也减少了构件间发生共振的机会。

动图

现代汽油发动机的平均排气温度约为900℃,明显高于铝合金熔点,为了解决铝合金涡轮增压器的低熔点问题,宝马创造性的在排气歧管壁里开设水道,利用冷却水来为排气歧管和涡轮增压器降温。铝合金涡轮壳体采用双层壁设计,如同涡轮身上长出了一条大动脉,冷却水使涡轮壳外表的温度保持在120℃以下,同时使内部温度不超过350℃。就像在剧烈运动时,身体会产生大量的热,假如身边有人不断给你泼水降温,你的身体就能爆发出更高更持久的能量;水冷的设计可以使涡轮达到更高的增压值,使发动机动力更强劲,同时也能显著提高涡轮寿命。

 

第八问:增压让发动机“膨胀”!宝马是怎么让它“冷静”下来的?

 

首先,新一代发动机采用横流冷却式气缸盖,冷却液从较热的排气侧流向较冷的进气侧,优点是可以让整个气缸盖内的热量分布均匀,还能防止冷却液循环回路内压力降低。


为了对发动机进行更精确的温度控制,新一代发动机加入了热量管理模块,能更快更精确地调整冷却效果。在四缸发动机身上冷却液循环的动力源——水泵,做出了一些变化,相比起上一代发动机,新一代四缸发动机搭载了两个水泵。


其中,上一代发动机的电动水泵变成了机械式水泵来控制发动机冷却水的流动循环来调整工作温度;冷车时,冷却水实现小循环来使发动机迅速升温;正常运转时,冷却水实现大循环来维持温度稳定;乘客需要暖气时便实现空调暖气循环来提供给座舱暖气。 

动图
机械水泵靠发动机曲轴来驱动,可在车辆熄火后便不能在循环冷却液了,在热量管理模块的管理下,电子的小水泵在熄车时也能继续给涡轮“洗个冷水澡”,避免局部积热的危害。

 

可以说,宝马很好地控制了发动机及涡轮增压器的温度,好比给人在运动时需要采取喝水或者往身上泼水的不同降温方式,宝马冷却发动机策略就是:根据不同工况选择适合的冷却循环方式来对不同部位进行冷却,以此来进一步提升发动机的燃油经济性和动力性。

 

第九问:横置前驱的宝马能体现出什么优势?

 

目前,在国内上市的创新BMW 2系运动旅行车和宝马1系使用的都是新一代模块化三缸发动机,但作为宝马传统的后驱车,1系的发动机为纵置安放,而创新BMW 2系运动旅行车则是宝马突破传统推出的全新前驱车型,发动机为横置安放。



从上图可见,蓝色为纵置发动机位置,红色为横置发动机位置。发动机与变速箱从纵置变为横置,占用轴距方向的空间更小,车头和座舱得以前移,增大了乘员舱的纵向空间;由于取消了后驱车型必备的传动轴,如此也增加了乘员舱的高度空间。同时减小了位于后排座椅中央的凸起,不但提升了后排座椅的实用性,也给予后排乘客更加舒适的乘坐体验。

 

宝马在车辆的空间利用方面一向是业界高手,所谓宝马“小车不小”,就是能够通过合理的设计,更大程度的释放有效空间。就像买房时看到的户型,或许建筑面积相仿,但宝马的使用面积和得房率一定能做到更加优秀。这既是一种传统,更是一门学问与水平。

 

第十问:宝马最新一代发动机是怎样引领“轻量化”趋势的?




宝马最新一代发动机通过新材料的运用、新结构的设计及先进的制造工艺等方面,极力将“轻量化”做到极致。


·  新材料的运用


最新一代三缸发动机,采用全球首创全铝水冷涡轮增压器。通过将排气歧管与涡轮增压器外壳采用铝合金材质、一体铸造成型,真正做到了减重、热效率提升和排放降低。


新一代发动机的气门室盖则采用了先进的新型塑料材质,比上一代更轻。


·  新结构的设计


最新一代发动机采用了一体式的曲轴箱,不但省去多个部件之间的连接件,减轻了重量,同时提高了曲轴箱的刚性。数据显示新一代曲轴箱的重量仅为20kg。


·  先进的制造工艺


宝马采用先进LDS电弧喷涂工艺,通过0.33毫米的涂层替代传统缸套,实现了轻质、耐磨、改善燃烧环境。


而无论是曲轴,还是平衡轴,宝马所都采用的锻造工艺都拥有更好的强度、更轻的重量。

 

“轻量化”在改善车辆能耗、减少排放的同时,对于车辆的操控性与驾驶感受却是不小的挑战。全新一代涡轮增压发动机,通过诸多轻量化设计手段,不但将车辆的油耗再次做到了同级标杆,同时也通过减重和降低重心将车辆的操控性能再次提升,真正做到高效动力所倡导的“更少尾气排放,更多驾驶乐趣”。


小结:从一百年前为每一款车设计一台发动机,到三十年前发动机匹配整车,再到当今发动机的模块化设计,宝马推翻了汽车行业的规矩,一系列发动机的缸径和冲程都得到统一,因此零部件供应变得简单许多,而设计业遵循一个思路完成,精度更高、性能更稳定、对零部件设计要求更高,新的机器可以由涡轮压出不同的动力指标,支持横置或者是纵置安放,自由匹配四驱后驱和前驱平台,还能拓展出混合动力等不同方案。N20已经成为了回忆,全新4缸能否青出于蓝?咱们未来再谈。