寶馬利用自然吸氣稀薄燃燒的發(fā)動機提高燃效
寶馬日本通過為“1系”及“3系”配備直噴自然吸氣稀薄燃燒發(fā)動機,使燃效獲得改善。在10·15模式下,3系轎車的6速自動變速箱款配備原來的自然吸氣2.0L發(fā)動機時,燃效為12.0km/L,而此次則提高27%,達到15.2km/L。6速手動變速箱款還新采用了怠速機構(gòu),燃效比原來的12.8km/L提高44%,達到18.4km/L。
德國寶馬2006年開發(fā)的直列6缸渦輪發(fā)動機采用了名為“噴霧引導(Spray-guided)直噴”的方式,并且已配備在3系等車型上。該發(fā)動機按照理論空燃比運轉(zhuǎn),此次以該發(fā)動機采用的噴嘴及燃燒室設(shè)計為基礎(chǔ),實現(xiàn)了稀薄燃燒功能,并將這種設(shè)計應用在了2.0L排量直列4缸發(fā)動機及3.0L排量直列6缸發(fā)動機上。直列4缸發(fā)動機為“N43”型,在日本國內(nèi)配備在1系掀背車、酷派車、Cabriolet、3系轎車、旅行車及酷派車上。6缸發(fā)動機為“N53”型,在日本國內(nèi)配備在3系轎車、旅行車及酷派車上。
噴霧引導方式的特點是具有獨特的燃燒室形狀,利用新開發(fā)的噴嘴呈圓錐狀噴射燃料,并在其圓錐狀燃料分布區(qū)側(cè)面配置火花塞。普通噴嘴在頂端部設(shè)有多個噴射燃料的圓形噴射口,從該處呈直線形噴射燃料。而新噴嘴為了實現(xiàn)圓錐狀噴射,采用與吸排氣閥相同的提升閥(閥體沿直角方向移動離開閥座座面的形式),構(gòu)造不用于原來結(jié)合使用針形閥與噴射口的噴嘴。
提升閥以壓電元件直接按壓噴嘴頂端部,在頂端部生成圓周狀間隙。使燃料呈圓錐狀噴射。即使在活塞上行的壓縮沖程中,缸內(nèi)壓力升高,這種圓錐形狀也不易改變。另外,由于可沿著圓錐狀燃料噴射區(qū)形成空氣漩渦,因此能夠向該區(qū)域供應燃料,形成環(huán)狀濃燃料區(qū)。據(jù)介紹,盡管稀薄燃焼時整體空燃比偏稀,點火比較困難,但此次通過在環(huán)狀濃燃燒區(qū)附近配置火花塞,實現(xiàn)了穩(wěn)定點火。
寶馬日本表示,普通進氣口噴射4閥發(fā)動機不帶可變閥門正時機構(gòu)以及可變閥門提升機構(gòu)時,發(fā)動機的熱效率為23%左右,而此次的新發(fā)動機可達到30%左右。
實現(xiàn)稀薄燃燒功能后,NOx(氮氧化物)的排放量增加,不過此次在尾氣后處理裝置中使用了NOx吸附還原催化劑。據(jù)介紹,寶馬為了在保持8萬km耐久性的同時符合日本等各國的規(guī)定,還改進了催化劑。另外,要對NOx進行還原,需要具備為生成還原劑H2及CO而向催化劑系統(tǒng)供應HC的再生模式,而此次的發(fā)動機由噴嘴提供HC。
關(guān)于配備4缸發(fā)動機的車型,寶馬日本還將轉(zhuǎn)向系統(tǒng)改成了電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng),從而提高了燃效、減小了操舵力?!?/P>
圖1:直列4缸“N43”型。
圖2:燃燒室的形狀。
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