宝马为何放弃自然吸气技术?

2014-02-19 17:54:37来源: 车云网

    从N54的推出,到全面放弃自然吸气改用涡轮增压,宝马的举动让不少人“大跌眼镜”。作为自然吸气领域的“教父”,宝马如此毅然决然地“革自己的命”,不得不让人叹为观止。然而仍有人心存疑惑:到底是什么,让宝马在这个关键时期做出了如此举动?

大背景:常规动力技术由自然吸气向直喷增压的转变

    其实这个原因说起来并不玄妙。不仅仅是宝马,全球众多厂商都在进行着类似的转变,只不过别的厂商不像宝马这么“革命性”罢了。这种转变背后的根源,其实是全球性涡轮增压技术的进步。

    从最基础的原理来看,涡轮增压优于自然吸气是毋庸置疑的。自然吸气发动机,为了能优化进气会想尽各种办法,但这些办法放在涡轮增压面前,简直就是九牛一毛——强制进气的进气量和进气效率,相比靠负压进气的自然吸气有着质的提升。进气量增加了,很多东西都可以改善,例如混合气的“压缩比例”(不同于常规的压缩比)可以大幅度提升,从而大幅度改善燃烧效率,实现大功率、低排放和低油耗。另外,由于强制进气,进气量变得更加可控,让一款发动机的可塑性更强(这也就是目前一台宝马2.0T发动机既可以是20i也可以是28i的原因)。

宝马N54发动机

    这些特点早期的涡轮增压发动机也具备。那个时代涡轮增压无法普及,最重要的原因是它在其他方面的缺陷。很多人会想到故障率。这仅存在于早期,因此并非主要原因。最难克服的其实是涡轮增压的迟滞问题。不要小看这一点。迟滞对于赛车和运动车来说无所谓,但对于民用车来说,其“恶心程度”比故障率还夸张。而这个问题,在直喷技术普及之前,一直未能得到根本性的改变。所以在相当长的时间内,很多厂商虽然知道涡轮增压在性能和效率方面优势明显,却一直采取观望态度。这其中自然也包括宝马。

    关注涡轮增压的人会发现,近年来涡轮增压发动机在实际表现上有一个革命性的变化,即迟滞问题得到大幅度缓解、甚至难以察觉。这种变化彻底改变了涡轮增压的命运,让它可以得以迅速普及。而在这种情况下,涡轮增压高性能、高效率、低排放的优势迅速显现。这种优势,是自然吸气以任何方式都不可能达到的。面对这样的革命性变化,“抢得先机”至关重要。宝马显然迅速认识到了这一点。

小背景:宝马选择了在最佳的时机以最佳的方式转变

    从实际情况来看,宝马并不是最早介入直喷涡轮增压的,但目前却是革命最彻底、且实际表现做得最好的。这里面又有什么奥秘呢?除了我们后面将会说到的宝马技术优势以外,还有一个关键因素,即宝马转变的时机把握的非常好。

    涡轮迟滞的问题由来已久,全世界的工程师都在致力于解决这个问题,但数十年来收效并不明显,为何近几年忽然有了质变?这其中有一个很重要的技术与之配合,即缸内直喷技术。

缸内直喷

    我们知道,涡轮迟滞主要表现为涡轮介入前后的动力差巨大。过去,人们一直致力于改善涡轮介入的时点。这没有错,同样也是关键因素。但其实,提升涡轮介入前的动力特性,也是有效缓解涡轮迟滞的方法之一。涡轮增压发动机为何涡轮介入前动力差?因为涡轮增压发动机混合气的“压缩比例”高,所以为了避免爆震,(非直喷)发动机的压缩比必须设计得很低。有了缸内直喷就不一样了。缸内直喷发动机是在压缩行程后喷油的,并且喷油精度更可控。如此一来,压缩行程压缩的仅仅是空气(或者分层燃烧喷射形成的极稀混合气),有效规避爆震问题,可以大幅度提升发动机的压缩比,改善涡轮介入前的动力状况,从而更有效的缓解涡轮迟滞。

在缸内直喷技术的辅助下,涡轮增压获得了前所未有的前景

    显而易见,缸内直喷对于涡轮迟滞的缓解至关重要。而缸内直喷相对而言属于新生事物,有一个逐步成长、成熟的过程。有心人会发现,宝马在向涡轮增压转变的同时,其实也是宝马从缸外喷射向缸内直喷转变的时间点(在此之前的自然吸气发动机均为缸外喷射)。这并非巧合,宝马就是选择在直喷技术趋于成熟的时间点开始实施它的涡轮增压战略的。从目前表现出的情况看,可谓不早不晚、恰到好处。

小结:

    从表面来看,宝马的这个转变是顺应潮流,因为直喷增压取代自然吸气现在已成为一种趋势。这种潮流和趋势背后,是因为涡轮增压与直喷结合后产生的优势,靠自然吸气永远无法达到和超越。当然,也有人说这是受迫于欧洲的排放法规等等。

    然而有心人细琢磨会发现,面对这种潮流和趋势,各路厂商的做法并不尽相同。像宝马这样“180°紧急掉头”的更是绝无仅有。以宝马在发动机技术领域的地位、宝马“180°紧急掉头”后的成功,可以反衬出这一潮流必然性——那些仍对自然吸气抱有幻想的厂商、尤其是以日系为代表的厂商们,是时候该“猛醒”了。这可不仅仅是应对排放法规的事儿,它会实打实地影响到产品的竞争力,而且非常明显。

关键字:技术

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/qcdz/2014/0219/article_8669.html
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