寶馬新型雙渦輪增壓直噴式直列六缸汽油機(jī)

寶馬公司在相隔20年之后，第一次重新引入了帶渦輪增壓的汽油機(jī)。通過(guò)將第二代汽油直噴（高精度噴油）與兩種緊湊型渦輪增壓器相結(jié)合，成功地克服了迄今為止渦輪增壓器存在的兩項(xiàng)缺點(diǎn)：高油耗和遲緩的響應(yīng)特性。

渦輪增壓汽油機(jī)在寶馬公司已經(jīng)有很長(zhǎng)的歷史。1973年推出的寶馬2002渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)是世界上第一臺(tái)帶渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的量產(chǎn)轎車。十年后，波拉巴姆寶馬公司的乃爾孫·皮奎特以一臺(tái)渦輪增壓的汽車贏得了一級(jí)方程式賽車冠軍稱號(hào)。
渦輪增壓明顯的缺點(diǎn)是高油耗和遲緩的響應(yīng)特性，成為寶馬公司自從上世紀(jì)80年代末以后放棄了開發(fā)其他渦輪增壓汽油機(jī)的原因。

通過(guò)新技術(shù)的采用，成功地排除了經(jīng)典渦輪增壓技術(shù)的缺點(diǎn)。油束主導(dǎo)（Sprayguided）的第二代汽油直噴燃燒方法通過(guò)燃油在氣缸內(nèi)的蒸發(fā)使燃燒室得到冷卻，從而得以明顯地提高了壓縮比，并提高了效率，使得全負(fù)荷特性在自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)的水平提高了一步。由于在增壓器上采用了耐高溫的材料，明顯地降低了通過(guò)混合氣加濃來(lái)降低廢氣溫度的必要性。同時(shí)，采用了轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較小的小型增壓器。使得相應(yīng)特性也有所改善。

開發(fā)目標(biāo)

寶馬直列六缸增壓汽油機(jī)的目標(biāo)定得很高。在適當(dāng)?shù)靥岣甙l(fā)動(dòng)機(jī)功率的同時(shí)，特別要求明顯地提高扭矩。當(dāng)時(shí)要求努力將其最大扭矩提高到4.0L排量的八缸發(fā)動(dòng)機(jī)所能達(dá)到的水平，而且要求在一個(gè)明顯較寬的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)都達(dá)到這樣的扭矩

直列六缸發(fā)動(dòng)機(jī)的重要優(yōu)點(diǎn)是它的運(yùn)行平穩(wěn)性和旋轉(zhuǎn)平衡性。這些特點(diǎn)使得它沒(méi)有不平衡的慣性力和慣性力矩。為了充分地發(fā)揮這些優(yōu)點(diǎn)，將這臺(tái)渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速定在了7000r/min這么一個(gè)自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)的高水平上。特別重要的是，克服了經(jīng)典渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的缺點(diǎn)。

為了廣泛地應(yīng)用于寶馬公司的車型型譜中，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的體積大小和重量提出了附加的挑戰(zhàn)。
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發(fā)動(dòng)機(jī)概念

增壓的六缸汽油機(jī)新方案的基礎(chǔ)是2004年推出的新一代直列發(fā)動(dòng)機(jī)。

這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)是一個(gè)新型發(fā)動(dòng)機(jī)系列的第一個(gè)代表，它除了其他特點(diǎn)以外，特別是因?yàn)槿勺兊臍?/span>

通過(guò)大量的仿真計(jì)算，對(duì)進(jìn)氣和增壓空氣管道進(jìn)行了優(yōu)化。這些管道短小而粗大，彎頭很少，所以使流動(dòng)阻力達(dá)到了最小化。
因?yàn)閷?duì)于渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，不要求可變進(jìn)氣管長(zhǎng)度，所以塑料進(jìn)氣管比在自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)中簡(jiǎn)單一些。而壓力管在高溫區(qū)域是用鋁合金制成的，其余部分則用塑料制成。集成了空氣濾清器的進(jìn)氣系統(tǒng)消聲器裝在進(jìn)氣系統(tǒng)的上面，與發(fā)動(dòng)機(jī)固定在一起。
在設(shè)計(jì)增壓空氣冷卻器時(shí)，借助于廣泛的計(jì)算，在冷卻速率和壓力損失之間進(jìn)行了折中。

2.計(jì)算機(jī)輔助的設(shè)計(jì)過(guò)程

高達(dá)1050℃的廢氣溫度導(dǎo)致了很高的熱交變載荷，因而導(dǎo)致了極高的渦輪應(yīng)力。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中進(jìn)行了大量的計(jì)算機(jī)輔助工程（CAE）工作，其目的是在準(zhǔn)備階段暴露薄弱環(huán)節(jié)并排除之。