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宝马开发喷雾引导直喷自然吸气发动机
 
慧聪网   2006年5月12日8时52分   信息来源:日经BP社    

    德国宝马日前宣布开发成功了采用压电喷射阀的喷雾引导(Spray-guided)式直喷直列6缸稀薄燃烧发动机,并表示今后将阶段性地扩大配备车型及其市场。与原来的进气口喷射发动机相比,在最大输出功率略有提高的同时,可将燃效改善10%。

    宝马曾在2006年2月举行的日内瓦车展上公开过采用压电喷射阀的喷雾引导式直喷发动机,不过当时展出的是采用三元催化剂的涡轮过给发动机,并未采用稀薄燃烧,而是在理论空燃下工作。而且也未配备现有“3系”等使用的镁铝合金气缸体,使用的是铝合金气缸体。

    新发动机是一款排量为3.0L的自然吸气发动机,气缸体使用与现有3系等相同的镁铝合金产品。因此缸径及冲程与现有发动机相同,均为88×85mm。宝马认识到直喷稀薄燃烧发动机存在较大的潜在燃耗,运转区域较小,而且采取NOx(氮氧化物)对策的成本也很高,因此在原来的发动机上采用了能够在以理论空燃比工作的进气口喷射发动机上使用的可变阀门正时提升机构“Valvetronics”。在此期间,该公司还一直在开发直喷发动机,从而为新发动机的开发提供了很大帮助。

    喷雾引导方式与先前发表的涡轮发动机一样,均在燃烧室的顶部配置压电式喷射阀,在其旁边的排气阀一侧设置点火火花塞。压电式喷射阀具有喷射压力及响应性高的特点,在吸气及压缩行程中以最大20MPa(200个大气压)的压力最多喷射3次燃料。分3次喷射燃料的原因是:第1次是为了降低吸气温度、提高填充效率,第2次是为了呈圆锥状形成燃料区,而第3次则是为了在点火火花塞附近形成易于点燃的浓燃料区。

    涡轮发动机的压缩比为10.2,而新发动机则从原型发动机的10.7大幅提高到了12。这一数值与戴姆勒·克莱斯勒在同一届日内瓦车展上发表的“CLS350CGI”配备的喷雾引导式直喷稀薄燃烧发动机的12.2大体相近。

    与现有3系等配备的进气口喷射发动机的最大不同是:并未配备Valvetronics,而是只采用了可变阀门正时机构“双VANOS”。稀薄燃烧发动机具有能够减少泵吸损失的效果,因此要是配备旨在获得相同效果的Valvetronics,成本将会增加,而优点相对较少。

    最大输出功率为200kW(272hp)/6750rpm,与原型发动机相比,此时产生的转数高150rpm,输出功率高7hp。其它规格方面,最大扭矩为315N·m/2750rpm,与原型发动机相同,阀径在吸气侧为32.4mm,比原型发动机小1.8mm,而排气侧没变,仍为29.0。另外,发动机重量为168kg,比原型发动机增加7kg。

    配备的催化剂为NOx吸附还原催化剂。NOx吸附还原催化剂在燃料中的硫磺浓度较高时,就会吸附SOx(硫磺氧化物),性能容易变差。而新发动机虽然燃效改善效果不大,不过由于在催化剂中大量添加了HC(碳化氢),在输送排气时增加了催化剂的再生次数,从而也可支持硫磺浓度较高的汽油。    

图1:采用压电喷射阀的喷雾引导式直喷直列6缸稀薄燃烧发动机

图1:采用压电喷射阀的喷雾引导式直喷直列6缸稀薄燃烧发动机

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图2:喷射系统及点火系、排气系

图2:喷射系统及点火系、排气系

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图3:缸头、气缸体的分解样品

图3:缸头、气缸体的分解样品

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作者:林达彦 
 
 
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