楊 明

新款寶馬G11/G12動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)剖析（三）

楊 明

二、柴油發(fā)動(dòng)機(jī)（如圖14所示）

用于區(qū)分兩款柴油發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)的一個(gè)主要特點(diǎn)是增壓方式不同。寶馬730d使用一個(gè)廢氣渦輪增壓器，而寶馬740d的兩個(gè)串聯(lián)連接的廢氣渦輪增壓器提高了效率和功率。

（一）寶馬730d/Ld（xDrive）車(chē)型發(fā)動(dòng)機(jī)

1.技術(shù)數(shù)據(jù)

寶馬730d/Ld（xDrive）車(chē)型發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)如表9所示，特性曲線如圖15所示。

2. B57發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)亮點(diǎn)

◆ 250000kPa共軌系統(tǒng)

◆ 特性曲線控制式機(jī)油泵

◆ 可切換活塞冷卻

◆ 高壓和低壓廢氣再循環(huán)

◆ 在數(shù)字式柴油機(jī)電子系統(tǒng) DDE內(nèi)集成預(yù)熱控制功能

◆ 新型數(shù)字式柴油機(jī)電子系統(tǒng)DDE 8.32

（二）寶馬740d/Ld（xDrive）車(chē)型發(fā)動(dòng)機(jī)

1.技術(shù)數(shù)據(jù)

寶馬740d/Ld（xDrive）車(chē)型發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)，如表10所示。

2.B57 頂級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)亮點(diǎn)

◆ 250000kPa共軌系統(tǒng)

◆ 特性曲線控制式機(jī)油泵

◆ 可切換活塞冷卻

◆ 兩個(gè)帶 VNT 調(diào)節(jié)器的廢氣渦輪增壓器（高壓和低壓段）

◆ 高壓和低壓廢氣再循環(huán)

◆ 在數(shù)字式柴油機(jī)電子系統(tǒng) DDE內(nèi)集成預(yù)熱控制功能

◆ 新型數(shù)字式柴油機(jī)電子系統(tǒng)DDE 8.32

（三）系統(tǒng)電路圖

柴油發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)電路圖，如圖16所示。

（四）進(jìn)氣和排氣系統(tǒng)

1.進(jìn)氣導(dǎo)管

進(jìn)氣導(dǎo)管如圖17所示。

（1）諧振器

圖14　B57發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)室概覽

表9　寶馬730d/Ld（xDrive）車(chē)型發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)

圖15　B57發(fā)動(dòng)機(jī)滿(mǎn)負(fù)荷曲線圖

表10　寶馬740d/Ld（xDrive）車(chē)型發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)

進(jìn)氣系統(tǒng)內(nèi)空氣柱加速和減速會(huì)產(chǎn)生噪聲。借助潔凈空氣管內(nèi)諧振器的附加容積可抵消約 60Hz 范圍的低頻噪音。

（2）寬帶減震器

超過(guò)廢氣渦輪增壓器的喘震極限時(shí)，會(huì)因壓縮機(jī)側(cè)過(guò)壓較高導(dǎo)致少量壓縮空氣朝進(jìn)氣方向回流。由此會(huì)導(dǎo)致壓縮機(jī)側(cè)過(guò)壓降低并低于喘震極限范圍。由于上述超過(guò)和低于喘震極限的情況以飛快的速度交替出現(xiàn)，由此會(huì)產(chǎn)生 1500～3000Hz的高頻噪聲。通過(guò)寬帶減震器可抵消上述噪聲。

（3）低壓廢氣再循環(huán)

為了不損壞進(jìn)氣系統(tǒng)的塑料部件且向增壓空氣輸送盡可能少的熱量，在將高溫廢氣引入潔凈空氣管前通過(guò)經(jīng)由冷卻液冷卻的廢氣再循環(huán)冷卻器對(duì)其進(jìn)行冷卻。為了防止進(jìn)氣系統(tǒng)被顆粒物所污染，會(huì)抽出柴油顆粒過(guò)濾器后的廢氣。

2.排氣系統(tǒng)

根據(jù)功率等級(jí)使用兩種不同的排氣裝置。兩種不同的排氣系統(tǒng)型號(hào)，如圖18所示。

歐六排氣系統(tǒng)措施：

◆使催化轉(zhuǎn)換器和柴油顆粒過(guò)濾器位于發(fā)動(dòng)機(jī)附近

◆使催化轉(zhuǎn)換器和柴油顆粒過(guò)濾器隔音、隔熱

◆高壓和低壓廢氣再循環(huán)

◆選擇性催化劑還原SCR

3.尾氣排放規(guī)定

G11/G12 的排氣系統(tǒng)針對(duì)將來(lái)的排放法規(guī)指導(dǎo)方針進(jìn)行了相應(yīng)調(diào)整。

1988年，美國(guó)加利福尼亞大氣資源局CARB首次引入了用于監(jiān)控尾氣排放相關(guān)系統(tǒng)功能安全的車(chē)載診斷系統(tǒng)OBD系統(tǒng)。

車(chē)載診斷OBD不僅用于確保新車(chē)注冊(cè)時(shí)符合排放標(biāo)準(zhǔn)，而且還用于在整個(gè)車(chē)輛使用壽命期間監(jiān)控是否遵守法定限值。

圖16　B57發(fā)動(dòng)機(jī)的系統(tǒng)電路圖

圖17　B57發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣導(dǎo)管

圖18　柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣系統(tǒng)

1998年10月，歐盟以法規(guī)形式引入OBD II。與OBD I相比的一個(gè)新特點(diǎn)是可對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控。

圖19展示了歐三至歐六的法定排放標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展情況以及相關(guān) OBD 限值的發(fā)展情況。

4.高壓和低壓廢氣再循環(huán)

廢氣再循環(huán)是一項(xiàng)用于還原氮氧化物 NOx 的發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部措施。在此會(huì)根據(jù)運(yùn)行狀態(tài)將規(guī)定廢氣量與新鮮空氣進(jìn)行混合。

由此減少的新鮮空氣量會(huì)：

◆降低燃燒室內(nèi)的含氧量

◆降低最高燃燒溫度

之前主要在部分負(fù)荷范圍內(nèi)進(jìn)行廢氣再循環(huán)來(lái)還原氮氧化物。將廢氣再循環(huán)程度擴(kuò)展至滿(mǎn)負(fù)荷時(shí)可實(shí)現(xiàn)較高廢氣渦輪增壓器增壓效率，因此僅在充分使用節(jié)氣門(mén)時(shí)才會(huì)進(jìn)行高壓廢氣再循環(huán)。

這會(huì)帶來(lái)以下問(wèn)題：

◆通過(guò)降低允許最大增壓壓力減小了發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩

◆降低了效率進(jìn)而提高了耗油量

低壓廢氣再循環(huán)系統(tǒng)在較高負(fù)荷下也可實(shí)現(xiàn)高效運(yùn)行且不會(huì)存在上述缺點(diǎn)。低壓廢氣再循環(huán)占整個(gè)廢氣再循環(huán)程度的百分比針對(duì)各發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)刻和各發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)單獨(dú)確定并以特性曲線形式存儲(chǔ)在數(shù)字式柴油機(jī)電子系統(tǒng)DDE內(nèi)。

兩個(gè)廢氣再循環(huán)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)（不包括相關(guān)傳感器系統(tǒng)），如圖20所示。

進(jìn)行低壓廢氣再循環(huán)時(shí)會(huì)抽出柴油顆粒過(guò)濾器后的廢氣并通過(guò)廢氣再循環(huán)冷卻器將其輸送至新鮮空氣。

在此將熱膜式空氣質(zhì)量流量傳感器后和廢氣渦輪增壓器前的冷卻廢氣輸送至潔凈空氣。通過(guò)抽出柴油顆粒過(guò)濾器后的廢氣并采用帶有特殊涂層的廢氣渦輪增壓器壓縮機(jī)輪可防止造成損壞。

為了能夠根據(jù)運(yùn)行時(shí)刻對(duì)相應(yīng)廢氣再循環(huán)量進(jìn)行再循環(huán)，必須對(duì)進(jìn)氣與排氣系統(tǒng)間的壓力差進(jìn)行部分調(diào)節(jié)。電動(dòng)操縱的廢氣再循環(huán)閥根據(jù)運(yùn)行時(shí)刻調(diào)整橫截面開(kāi)啟度。通過(guò)選擇性催化劑還原 SCR 催化轉(zhuǎn)換器后的一個(gè)電動(dòng)操縱廢氣積蓄閥，可使廢氣積蓄，從而提高排氣系統(tǒng)內(nèi)的廢氣壓力。通過(guò)同時(shí)調(diào)節(jié)兩個(gè)執(zhí)行元件可在所有運(yùn)行時(shí)刻向新鮮空氣輸送正確廢氣量。

（待續(xù)）

圖19　圖形方式對(duì)比歐洲排放標(biāo)準(zhǔn)限值和OBD限值

圖20　B57發(fā)動(dòng)機(jī)高壓和低壓廢氣再循環(huán)示意圖