2019款寶馬新X5新技術(shù)剖析（一）

楊明

一、動(dòng)力傳動(dòng)系

G05 上的新增項(xiàng)目滿足 2018年8月問世的歐 6d-TEMP 排放標(biāo)準(zhǔn)。這是通過噴射系統(tǒng)的進(jìn)一步改進(jìn)（噴射壓力增大至最高35000kPa）或者發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻方式的改進(jìn)（分段冷卻）來實(shí)現(xiàn)的。柴油發(fā)動(dòng)機(jī)則采用了改版的選擇性催化劑還原系統(tǒng)（SCR）。

1.G05 動(dòng)力傳動(dòng)系變型 （如圖1所示）

G05 于 2018 年 11 月投放市場(chǎng)，推出以下車型，如表1所示。

之后還會(huì)額外推出以下車型:

◆BMW X5 sDrive40i 搭 配B58B30M1 發(fā)動(dòng)機(jī)

◆BMW X5 xDrive30i 搭 配B48B20O1 發(fā)動(dòng)機(jī)

◆ BMW X5 M50i 搭配 N63B44T3發(fā)動(dòng)機(jī)

◆B M W X 5 x D r i v e 4 5 e iPerformance 搭配 B58B30M1 發(fā)動(dòng)機(jī)

◆BMW X5 xDrive 25d 搭 配B47D20T1 發(fā)動(dòng)機(jī)

2.F15/G05 動(dòng)力傳動(dòng)系區(qū)別（如表2所示）

二、發(fā)動(dòng)機(jī)

1.B58TU 發(fā)動(dòng)機(jī)（如圖2所示）

發(fā)動(dòng)機(jī)的特點(diǎn):

◆分段冷卻

◆集成在氣缸蓋上的排氣歧管

◆單件式鏈條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

◆高壓噴射裝置，最高壓力達(dá)35000kPa

2.N63TU3 發(fā)動(dòng)機(jī)（如圖3所示）

發(fā)動(dòng)機(jī)的特點(diǎn):

◆帶有動(dòng)力激發(fā)功能的廢氣渦輪增壓器

◆采用旁通管的間接增壓空氣冷卻

◆高壓噴射裝置，最高壓力達(dá)35000kPa

◆數(shù)字式發(fā)動(dòng)機(jī)電子系統(tǒng)（DME）8.8T

3.B57 發(fā)動(dòng)機(jī)（如圖4所示）

B57 發(fā)動(dòng)機(jī)的特點(diǎn):

◆一次和二次節(jié)溫器

◆噴射壓力達(dá) 250000kPa的共軌系統(tǒng)

┃ 圖1 G05傳動(dòng)系

表1 G05車型

表2 F15/G05 動(dòng)力傳動(dòng)系區(qū)別

┃圖2 B58TU 發(fā)動(dòng)機(jī)

┃圖3 N63TU3 發(fā)動(dòng)機(jī)

┃圖4 B57 發(fā)動(dòng)機(jī)

◆高壓和低壓廢氣再循環(huán)

◆數(shù)字式柴油機(jī)電子系統(tǒng)（DDE）8.32

4.其他信息

產(chǎn)品信息:

有關(guān)發(fā)動(dòng)機(jī)的詳細(xì)描述請(qǐng)參見下面的產(chǎn)品信息:

◆B38/B48TU 發(fā)動(dòng)機(jī)的產(chǎn)品信息

◆B58TU 發(fā)動(dòng)機(jī)的產(chǎn)品信息

◆N63TU3 發(fā)動(dòng)機(jī)的產(chǎn)品信息

◆B57 發(fā)動(dòng)機(jī)的產(chǎn)品信息

◆B57 Super 超級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)的產(chǎn)品信息

三、發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械機(jī)構(gòu)

采用汽油發(fā)動(dòng)機(jī)和“傳統(tǒng)制動(dòng)系統(tǒng)”的車輛需要一臺(tái)真空泵來增大制動(dòng)踏板壓力。在采用汽油發(fā)動(dòng)機(jī)和 DSCi 制動(dòng)系統(tǒng)的車輛上，則無須真空助力，因?yàn)樵?DSCi 制動(dòng)系統(tǒng)中，制動(dòng)踏板壓力的增大是通過液壓實(shí)現(xiàn)的。圖5所示的是帶集成真空泵的 B58 發(fā)動(dòng)機(jī)和不帶集成真空泵的B58TU 發(fā)動(dòng)機(jī)。

四、進(jìn)氣和排氣系統(tǒng)

1.汽油發(fā)動(dòng)機(jī)

（1）汽油顆粒過濾器

B58TU發(fā)動(dòng)機(jī)的汽油顆粒過濾器如圖6所示。

┃ 圖6 B58TU 發(fā)動(dòng)機(jī)的汽油顆粒過濾器

在歐6c中，對(duì)顆粒物質(zhì)量 PM 和顆粒物數(shù)量 PN 的極限值進(jìn)行了更嚴(yán)格的限定。其原因在于，現(xiàn)代汽油發(fā)動(dòng)機(jī)多采用直接噴射，因而不能像進(jìn)氣管噴射那樣，產(chǎn)生均勻的燃油空氣混合氣。這樣一來，在燃燒的過程中就會(huì)產(chǎn)生更多的顆粒物。為了滿足嚴(yán)格的排放規(guī)定，G05 的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)將根據(jù)具體的法律要求和國(guó)家規(guī)定為每個(gè)功率等級(jí)配備一個(gè)汽油顆粒過濾器。

根據(jù)具體的發(fā)動(dòng)機(jī)功率等級(jí)，顆粒過濾器在排氣裝置內(nèi)的定位是不同的，如圖7所示。

┃ 圖5 B58 發(fā)動(dòng)機(jī)和 B58TU 發(fā)動(dòng)機(jī)

┃ 圖7 B58TU 發(fā)動(dòng)機(jī)和 N63TU3 發(fā)動(dòng)機(jī)的汽油顆粒過濾器

┃ 圖8 汽油顆粒過濾器再生策略

根據(jù)實(shí)際駕駛方式以及維護(hù)保養(yǎng)狀態(tài)，汽油顆粒過濾器的設(shè)計(jì)里程數(shù)約為 240000km。達(dá)到設(shè)計(jì)里程后，必須更新過濾器（包括殼體）。為此，必須拆開排氣裝置，安裝新的過濾器殼體。有關(guān)負(fù)荷狀態(tài)的信息可以通過維修車間信息系統(tǒng) ISTA進(jìn)行查詢。

（2）再生策略（如圖8所示）

為確保廢氣背壓低于規(guī)定的極限值，隨著汽油顆粒過濾器灰分負(fù)荷的增加，再生循環(huán)也會(huì)變得頻繁。一旦功率下降超過 30%，DME就會(huì)在組合儀表中激活一條故障信息。

在達(dá)到最大行駛里程時(shí)，會(huì)生成一條故障記錄，可以通過維修車間信息系統(tǒng) ISTA讀取該記錄。除此以外，還會(huì)在CBS數(shù)據(jù)中預(yù)告汽油顆粒過濾器的更換，如圖9所示。

如果系統(tǒng)不能主動(dòng)執(zhí)行再生，則會(huì)在中央信息顯示屏上用一個(gè)感嘆號(hào)和附加的文字提示駕駛員:

◆簡(jiǎn)短文字:“汽油顆粒過濾器需要執(zhí)行再生”

◆長(zhǎng)文本:“不能執(zhí)行汽油顆粒過濾器的再生。盡可能通過一次長(zhǎng)距離行駛，使車輛移動(dòng)約30min的時(shí)間，以便執(zhí)行再生。更多信息參見用戶手冊(cè)?！?/p>

在汽油顆粒過濾器灰分負(fù)荷達(dá)到最大的情況下，不能再通過燃燒消除灰分。這會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)功率的逐步下降。在行駛結(jié)束后會(huì)在中央信息顯示屏上出現(xiàn)一個(gè)扳手圖標(biāo)以及文字提示:

◆ “動(dòng)力傳動(dòng)系故障 - 可以繼續(xù)行駛?！?/p>

┃ 圖9 針對(duì)汽油顆粒過濾器的更換的 CBS 提示

這樣一來，就可以保證車輛前往維修車間，并且更換汽油顆粒過濾器。

2.柴油發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣再循環(huán)

低壓廢氣再循環(huán)涉及以下組件（如圖10所示）:

◆低壓廢氣再循環(huán)冷卻器

◆低壓廢氣再循環(huán)閥

◆廢氣濾網(wǎng)

低壓廢氣再循環(huán)最大的優(yōu)點(diǎn)在于，廢氣在經(jīng)過廢氣渦輪增壓器和柴油顆粒過濾器之后才會(huì)被移除。這樣一來，可以減少?gòu)U氣渦輪增壓器的廢氣能量損失。除此以外，通過低壓廢氣再循環(huán)也可以在較高發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷條件下實(shí)現(xiàn)廢氣再循環(huán)，并且在很大的發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷范圍內(nèi)減少氮氧化物。因此，可以始終以很高的效率驅(qū)動(dòng)渦輪增壓器。

通過采用低壓廢氣再循環(huán)，可以獲得如下優(yōu)勢(shì):

◆提高渦輪上的廢氣質(zhì)量流量，繼而提高效率

◆提高壓縮機(jī)上的體積流量

◆增大增壓壓力，并且增加氣缸充氣

低壓廢氣再循環(huán)不僅能夠提高渦輪增壓器的效率，而且能提高發(fā)動(dòng)機(jī)的總體效率。從而在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行方面產(chǎn)生以下優(yōu)勢(shì):

◆優(yōu)化耗油量

◆減少二氧化碳排放

◆提高廢氣渦輪增壓器的動(dòng)態(tài)特性和響應(yīng)特性

3.柴油發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣再處理

S C R 系統(tǒng)（選擇性催化劑還原）是B M W的一項(xiàng)高效動(dòng)力措施，能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)代化柴油機(jī)車輛的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。在SCR系統(tǒng)中，借助一種噴射到廢氣中的還原劑（AdBlue）將氮氧化物含量降至最低。在此過程中，不會(huì)對(duì)實(shí)際的燃燒產(chǎn)生任何影響，因此可以保證柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的高效率。

通過 AdBlue，廢氣中所含的氮氧化物（NOx）會(huì)被選擇性地轉(zhuǎn)化為氮?dú)猓∟2）和水（H2O），同時(shí)不會(huì)產(chǎn)生任何有害的副產(chǎn)品。

在此過程中，使用一種人工合成的水性尿素溶液，即 AdBlue 進(jìn)行轉(zhuǎn)化，溶液裝在一個(gè)或者兩個(gè)附加液罐中。其投放量取決于廢氣質(zhì)量流量。DDE 和 SCR 控制單元會(huì)配合 SCR催化轉(zhuǎn)換器前后的氮氧化物傳感器，確保精準(zhǔn)的投放量。

表3概括了哪些車型（歐盟規(guī)格）中使用了哪代 SCR。

有關(guān)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣再處理更多的信息參見產(chǎn)品信息“柴油排氣系統(tǒng)”。

┃ 圖10 B57D30O0 發(fā)動(dòng)機(jī)低壓廢氣再循環(huán)

表3 使用SCR情況

（待續(xù)）