电子气门技术Valvetronic

简介：

BMW的6缸动力单元不仅比所有竞争对手的产品更轻，而且还提供出色的输出功率和性能。这在很大程度上归功于BMW特有的全可变Valvetronic电子气门控制，此系统可根据油门踏板位置无级调节气门开度并控制时间。

在传统的发动机上，输出功率的控制几乎完全依靠节气门对进气进行“节流”而实现，在此过程会不可避免地损失一部分动力。与之相比，Valvetronic电子气门控制技术能够使发动机负荷变化和循环管理需求降到最低，从而确保了极高的燃油利用率以及更出色的发动机响应速度。其它优点还包括提高了发动机运转平稳性以及最大程度地降低了废气排放。

采用镁铝合金曲轴箱并配有第二代BMW Valvetronic电子气门的BMW直列6缸动力单元通过整体系统更加紧凑的结构达到了更高的发动机转速。从而，通过气门的操作确保了更快的加速度，使驾驶者踩踏油门踏板的动作得到更快的响应，并且在各个挡位下形成更大的速度储备。

在汽油发动机上，宝马的Valvetronic技术可以说是现今最好的可变气门技术。

技术原理：

宝马应用Valvetronic技术的发动机是世界上第一个没有节气门（也称节流阀，英文叫throttle butterfly）发动机。 　　

“节气门”是在发动机进气支管里一个长得像蝴蝶形状（节气门英文叫throttle butterfly，butterfly就是蝴蝶的意思）的一个气门阀。 　　

那么减掉节气门有什么优点呢？这个优点就是省油。各种测试结果都显示Valvetronic发动机可以比传统发动机节省7%以上的燃油消耗量。要了解没有节气门的发动机为什么会省油，我们必须先了解传统的发动机的油门是如何工作的。当你踩油门加油时，你可能感觉到发动机加油了，但是事实你踩油门踏板并不是直接增加喷入发动机汽缸的油量，而是改变了进气管节气门开关的大小，从而改变进入汽缸的空气量，汽车的喷射供油系统监测通过节气门的空气量的多少，才决定喷入多少油量，这就是油门控制发动机的方式。这样设计主要是希望在不同的油门开度，不会改变油气混合比例，以免造成熄火。

那么没有节气门的发动机为什么会省油呢？在你轻踩油门时，节气门只是稍微开启，然而同时活塞动作往下拉，企图从接近关闭的进气管吸入空气，这时节气门和活塞之间会形成真空，外界的大气压力对于活塞的动作形成很大的抵抗力，大大消耗能量，发动机转速越低，节气门就关得越紧，造成的能量损失就越大。所以Valvetronic发动机减去节气门就可以节省耗油量，特别是在低转速的时候。传统发动机中，进气管中的空气经过节气门，再经过汽缸顶的进气阀门才进入发动机汽缸中。进气阀门是由正时皮带、凸轮轴来控制开关时间，进气阀门开启深度不管转速高低始终保持固定。

而Valvetronic发动机，顾名思义，Valve是阀门tronic是电子控制的意思。省掉节气门后，发动机直接由电子控制进气阀门的开启深度来控制进气量。整体机构解释起来其实是挺复杂、挺专业的，大体来说，传统发动机在踩油门时的信号是以机械的方式传送，控制进气管的节气门。Valvetronic发动机在踩油门时的信号是以电子的方式传给发动机进排气阀门顶上的步进电机。步进电机接到信号后会作适度转动，经由传动轴、活塞顶摇臂、挺杆改变进气阀门开启的深度，油门踩得越浅，进气阀门就开得越浅，油门踩得越深，进气阀门就开得越深。Valvetronic发动机省掉节气门，以电子的方式直接控制进气阀门调整进气，这样的设计除了省油之外的另一重要优点，就是油门反映时间加快。传统发动机以油门控制节气门的方式，踩油门、节气门打开，还要等待空气流入填满进气支管之后，才会大量进入汽缸。而Valvetronic发动机踩油门直接控制进气阀门开启深度，大量空气立即进入汽缸。

Valvetronic发动机进气阀门开启深度最浅0.25mm，最大达到9.7mm差38.8倍。而从最浅变到最深所需要的反应时间只要0.3秒。宝马的Valvetronic发动机是在英国的一个全新的发动机厂生产制造，整个Valvetronic系统是个预先组装好的模块，可以直接加装在发动机汽缸顶。宝马宣称应用Valvetronic技术的发动机比传统发动机效率提升14%，但不完全是Valvetronic技术的功劳。宝马表示，其中7%是来自Valvetronic技术，3%是来自减少摩擦损失，4%则是6挡自动变速器的功劳。不过因为Valvetronic发动机多加了许多进气阀门控制机构，也多了机械接触和摩擦，反而在超过6000转时，发动机的效率和平顺度并不好。 　　

Valvetronic引擎利用软体与硬体的组合来取代传式的节气门构造。Valvetronic 一字有电子控制取代传统的机械控制气门机构的意思。 　　

Valvetronic修改进气门的正时与升程，Valvetronic 系统有一支与传统式引擎一样的凸轮轴，而且有还有一支偏心轴与滚轴及顶杆的机构，并由步进马达所带动著，藉由接收来自油门位置的信号，步进马达改变偏心凸轮的偏移量，经由一些机械传动间接地改变进气门的作动。 　　

传统式的气门机构与 Valvetronic 机构的比较燃油喷射系统监视著经有流通节气阀的空气流量，来决定引擎燃烧时所须要的燃油量，也就是说当节气阀打得愈开时，流入燃烧室的空气也就愈多。在较轻的节气门时，节气阀部分甚至接近关闭。在活塞仍在运转时，部分的空气进入进气歧管，这时在燃烧室与节气门之间的进气歧管存在部分的真空，吸力与泵浦抵抗的活塞，浪费能量，工程师将这个现象称为“泵浦流失”（Pumping loss），当怠速运转，节气门只开启一部分，因此有更多的能量损失。 　　

改进马达的螺旋齿轮改变偏心轴的旋转量，带动中摇臂并传统的凸轮轴互连动著，再压传至摇臂最后才压下气门。 　　

Valvetronic 能藉由减少气门的升程，并且进入燃烧室的空气量，将泵浦流失减至最低。 　　

与传统式的双凸引擎来比较，Valvetronic 利用一支附加的偏心轴、步进马达和一些中置摇臂，来控制气门的启开或关闭，假如摇臂压得深一点进气门就会有较高的升程，Valvetronic就是有办法自由控制著气门升降，长进气就是大的气门升程，短进气就是小的气门升程。

优点：

在 Valvetronic 引擎冷却水流经汽缸盖，可减少约60%温度。　　

水泵浦大小只须原来的一半，减少动力损失约60%。　　

动力方向油快速地被加热，减少液压泵浦的动力使用。　　

装置水泵浦及动力泵浦在同一轴上，及在冷却与机油间的热交换器，减少温度30%。