什麼是電子氣門技術Valvetronic?

1.電子氣門技術Valvetronic

簡介:

BMW的6缸動力單元不僅比所有競爭對手的產品更輕,而且還提供出色的輸出功率和性能。這在很大程度上歸功於BMW特有的全可變Valvetronic電子氣門控制,此系統可根據油門踏板位置無級調節氣門開度並控制時間。

在傳統的發動機上,輸出功率的控制幾乎完全依靠節氣門對進氣進行ldquo;節流rdquo;而實現,在此過程會不可避免地損失一部分動力。與之相比,Valvetronic電子氣門控制技術能夠使發動機負荷變化和循環管理需求降到最低,從而確保瞭極高的燃油利用率以及更出色的發動機響應速度。其它優點還包括提高瞭發動機運轉平穩性以及最大程度地降低瞭廢氣排放。

采用鎂鋁合金曲軸箱並配有第二代BMW Valvetronic電子氣門的BMW直列6缸動力單元通過整體系統更加緊湊的結構達到瞭更高的發動機轉速。從而,通過氣門的操作確保瞭更快的加速度,使駕駛者踩踏油門踏板的動作得到更快的響應,並且在各個擋位下形成更大的速度儲備。

在汽油發動機上,寶馬的Valvetronic技術可以說是現今最好的可變氣門技術。

技術原理:

寶馬應用Valvetronic技術的發動機是世界上第一個沒有節氣門(也稱節流閥,英文叫throttle butterfly)發動機。   

ldquo;節氣門rdquo;是在發動機進氣支管裡一個長得像蝴蝶形狀(節氣門英文叫throttle butterfly,butterfly就是蝴蝶的意思)的一個氣門閥。   

那麼減掉節氣門有什麼優點呢?這個優點就是省油。各種測試結果都顯示Valvetronic發動機可以比傳統發動機節省7百分比以上的燃油消耗量。要瞭解沒有節氣門的發動機為什麼會省油,我們必須先瞭解傳統的發動機的油門是如何工作的。當你踩油門加油時,你可能感覺到發動機加油瞭,但是事實你踩油門踏板並不是直接增加噴入發動機汽缸的油量,而是改變瞭進氣管節氣門開關的大小,從而改變進入汽缸的空氣量,汽車的噴射供油系統監測通過節氣門的空氣量的多少,才決定噴入多少油量,這就是油門控制發動機的方式。這樣設計主要是希望在不同的油門開度,不會改變油氣混合比例,以免造成熄火。

那麼沒有節氣門的發動機為什麼會省油呢?在你輕踩油門時,節氣門隻是稍微開啟,然而同時活塞動作往下拉,企圖從接近關閉的進氣管吸入空氣,這時節氣門和活塞之間會形成真空,外界的大氣壓力對於活塞的動作形成很大的抵抗力,大大消耗能量,發動機轉速越低,節氣門就關得越緊,造成的能量損失就越大。所以Valvetronic發動機減去節氣門就可以節省耗油量,特別是在低轉速的時候。傳統發動機中,進氣管中的空氣經過節氣門,再經過汽缸頂的進氣閥門才進入發動機汽缸中。進氣閥門是由正時皮帶、凸輪軸來控制開關時間,進氣閥門開啟深度不管轉速高低始終保持固定。

而Valvetronic發動機,顧名思義,Valve是閥門tronic是電子控制的意思。省掉節氣門後,發動機直接由電子控制進氣閥門的開啟深度來控制進氣量。整體機構解釋起來其實是挺復雜、挺專業的,大體來說,傳統發動機在踩油門時的信號是以機械的方式傳送,控制進氣管的節氣門。Valvetronic發動機在踩油門時的信號是以電子的方式傳給發動機進排氣閥門頂上的步進電機。步進電機接到信號後會作適度轉動,經由傳動軸、活塞頂搖臂、挺桿改變進氣閥門開啟的深度,油門踩得越淺,進氣閥門就開得越淺,油門踩得越深,進氣閥門就開得越深。Valvetronic發動機省掉節氣門,以電子的方式直接控制進氣閥門調整進氣,這樣的設計除瞭省油之外的另一重要優點,就是油門反映時間加快。傳統發動機以油門控制節氣門的方式,踩油門、節氣門打開,還要等待空氣流入填滿進氣支管之後,才會大量進入汽缸。而Valvetronic發動機踩油門直接控制進氣閥門開啟深度,大量空氣立即進入汽缸。

Valvetronic發動機進氣閥門開啟深度最淺0.25mm,最大達到9.7mm差38.8倍。而從最淺變到最深所需要的反應時間隻要0.3秒。寶馬的Valvetronic發動機是在英國的一個全新的發動機廠生產制造,整個Valvetronic系統是個預先組裝好的模塊,可以直接加裝在發動機汽缸頂。寶馬宣稱應用Valvetronic技術的發動機比傳統發動機效率提升14百分比,但不完全是Valvetronic技術的功勞。寶馬表示,其中7百分比是來自Valvetronic技術,3百分比是來自減少摩擦損失,4百分比則是6擋自動變速器的功勞。不過因為Valvetronic發動機多加瞭許多進氣閥門控制機構,也多瞭機械接觸和摩擦,反而在超過6000轉時,發動機的效率和平順度並不好。   

Valvetronic引擎利用軟體與硬體的組合來取代傳式的節氣門構造。Valvetronic 一字有電子控制取代傳統的機械控制氣門機構的意思。   

Valvetronic修改進氣門的正時與升程,Valvetronic 系統有一支與傳統式引擎一樣的凸輪軸,而且有還有一支偏心軸與滾軸及頂桿的機構,並由步進馬達所帶動著,藉由接收來自油門位置的信號,步進馬達改變偏心凸輪的偏移量,經由一些機械傳動間接地改變進氣門的作動。   
傳統式的氣門機構與 Valvetronic 機構的比較燃油噴射系統監視著經有流通節氣閥的空氣流量,來決定引擎燃燒時所須要的燃油量,也就是說當節氣閥打得愈開時,流入燃燒室的空氣也就愈多。在較輕的節氣門時,節氣閥部分甚至接近關閉。在活塞仍在運轉時,部分的空氣進入進氣歧管,這時在燃燒室與節氣門之間的進氣歧管存在部分的真空,吸力與泵浦抵抗的活塞,浪費能量,工程師將這個現象稱為ldquo;泵浦流失rdquo;(Pumping loss),當怠速運轉,節氣門隻開啟一部分,因此有更多的能量損失。   

改進馬達的螺旋齒輪改變偏心軸的旋轉量,帶動中搖臂並傳統的凸輪軸互連動著,再壓傳至搖臂最後才壓下氣門。   

Valvetronic 能藉由減少氣門的升程,並且進入燃燒室的空氣量,將泵浦流失減至最低。   
與傳統式的雙凸引擎來比較,Valvetronic 利用一支附加的偏心軸、步進馬達和一些中置搖臂,來控制氣門的啟開或關閉,假如搖臂壓得深一點進氣門就會有較高的升程,Valvetronic就是有辦法自由控制著氣門升降,長進氣就是大的氣門升程,短進氣就是小的氣門升程。

優點:

在 Valvetronic 引擎冷卻水流經汽缸蓋,可減少約60百分比溫度。  

水泵浦大小隻須原來的一半,減少動力損失約60百分比。  

動力方向油快速地被加熱,減少液壓泵浦的動力使用。  

裝置水泵浦及動力泵浦在同一軸上,及在冷卻與機油間的熱交換器,減少溫度30百分比。

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