BMW电子气门系统的工作原理揭秘

（1）BMW的Valvetronic系统 在传统的配气相位机构上增加了一根偏心轴、一个步进电动机和中间推杆等部件，其相关部件的结构及布置如图1-53和图1-54所示，该系统借由步进电动机的旋转，再在一系列机械传动后很巧妙地改变了进气门升程的大小。

当踩踏加速踏板时，信号以电子、数字方式传送给发动机气门上端的步进电动机。步进电动机接到信号后会作适度转动，经由一套额外加的轴、活塞顶上的摇臂和挺杆改变进气门开启的深度，驾驶人加速踏板踩得深，进气门便开得大，加速踏板踩得浅，进气门便开得小。

当凸轮轴运转时，凸轮会驱动中间推杆和摇臂来完成气门的开启和关闭。当电动机工作时，蜗轮蜗杆机构会首先驱动偏心轴发生旋转，然后中间推杆和摇臂会产生联动，偏心轴旋转的角度不同，最终凸轮轴通过中间推杆和摇臂顶动气门产生的升程也会不同，其工作过程如图1-55所示。在电动机的驱动下，进气门的升程可以实现0.18～9.9mm的无级变化。

图1-53 BMW的Valvetronic系统

传统发动机都是利用控制节气门机构来改变进入气缸的空气流量的，并通过监视空气流量来决定喷油量，驾车时踩油门其实就是在控制节气门的开度。这种控制方式由于存在“泵气损失（Pumpingloss）”，而造成很大的能量损失。电子气门发动机去除了节气门也就去除了“泵气损失”，各种标准测试结果都显示，电子气门发动机可以比传统发动机节省10%以上的耗油量。另外，由于没有了节气门的阻碍，新鲜空气进入也更为顺畅，燃烧更加充分，废气排放更少。这种进气门升程功能可以控制吸入发动机的空气量，将功率损失保持在极低的水平。

在行驶过程中，Valvetronic电子气门技术为宝马驾驶带来了更高的燃油经济性、更低的废气排放、更佳的响应和更高水准的运转平稳性。电子气门技术的另一重要优点是，踩踏加速踏板时发动机产生反应的时间加快。传统发动机以加速踏板控制节气门的方式，加速踏板踩下节气门打开，还要等待空气流入填满进气歧管之后，才会大量进入发动机气缸，产生所需要的动力。而电子气门发动机加速踏板踩下时可直接控制加大进气门开启深度，大量空气立刻流入发动机气缸，产生所需要的动力。电子气门发动机进气门开启深度最浅仅为0.25mm，最深可以到9.7mm，相差近40倍，而从最浅变化到最深，电子气门整体机构所需要的反应时间大约只要0.3s。

图1-54 双凸轮轴可变气门正时系统（Double-VANOS）的结构

BMW的Valvetronic技术已经覆盖了旗下的多款发动机，包括目前陆续推出的涡轮增压新动力。该技术能够让发动机对驾驶人的意图更迅捷地反馈，同时通过发动机管理系统对气门升程的精确控制，实现了车辆在各种工况和负荷下的最佳动力匹配。

BMW的这项技术已经十分成熟，而且通过不断的优化，Valvetronic技术也突破了转速的限制，可以应用在M-power的V8双涡轮增压发动机上。保证在正确的时间使气门升程处在合适的位置是这项技术的最大难点，但是它的确做到了对发动机进行更为精准和细致的调控管理。(www.xing528.com)

图1-55 BMW的Valvetronic系统的工作过程

（2）双凸轮轴可变气门正时系统（Double-VANOS） 双凸轮轴可变气门正时系统是应用在BMW M3上的世界首创技术。此控制系统的优点是可以根据发动机运行状态，通过凸轮轴精确的角度控制对进气门和排气门的气门正时进行无级调节，并且不受加速踏板位置和发动机转速的影响。在实际驾驶中，这意味着在发动机转速较低时可以提供充足的转矩，而在高转速范围内则可达到最佳的功率。此外，Double-VANOS（双凸轮轴可变气门正时系统）可极大地减少未燃烧的残余气体，从而改进发动机的怠速性能。Double-VANOS（双凸轮轴可变气门正时系统）根据加速踏板和发动机转速控制转矩曲线，进气和排气气门正时则根据凸轮轴上可控制的角度按照发动机的运行条件进行无级的精准调节，其结构如图1-56所示。

图1-56 宝马的双凸轮轴可变气门正时系统（Double-VANOS）的结构

在低发动机转速时，移动凸轮轴的位置，使气门延时打开，提高怠速质量并改进功率输出的平稳性。在发动机转速增加时，气门提前打开：增强转矩，降低油耗并减少排放。发动机转速高时，气门重新又延时打开，为全额功率输出提供条件，其控制过程如图1-57所示。

Double-VANOS（双凸轮轴可变气门正时系统）还控制循环返回进气歧管的废气量以增强燃油经济性。系统在发动机预热阶段使用一套专用参数以帮助三元催化转换器更快达到理想工作温度并降低排放。整个过程由车辆的汽油发动机电子控制系统（DME）控制。

图1-57 双凸轮轴可变气门正时系统（Double-VANOS）的控制过程