單渦輪雙渦管

單渦輪雙渦管就是將一個渦輪增壓器的氣流在經過渦管時分為兩股氣流,每股氣流負責3個缸。同時與雙渦輪相比,單渦輪的設計也減低了排氣脈衝相互干擾的情況。 單渦輪雙渦管設計的發動機在新BMW X6和新BWM5繫上提供。該引擎與335i、740i/Li等車型裝備的3.0L雙渦輪增壓引擎(N54B30)相比,只採用了一顆經過TwinPower最佳化的單渦輪增壓器,TwinPower簡單的說雙進氣道,N55B30就是由N54B30的雙渦輪每三個汽缸各自驅動一個渦輪進化成了每三個汽缸各自通過一個渦輪進氣管路共同驅動一個渦輪(能夠減輕發動機自重和降低油耗)。

簡要概述

單渦輪雙渦管增壓器結構跟普通的渦輪增壓器大同小異,可以簡單理解為在普通渦輪的廢氣入口處增多了一條廢氣通道,不同的是渦輪是由兩個通道的廢氣驅動。

增加了缸內直噴和Valvetronic氣門控制技術,雖然動力輸出參數稍有降低(相對於740i/Li上326馬力的高輸出版),但峰值扭矩的爆發更早,燃油經濟性更佳。

相同缸體

儘管N54B30和N55B30擁有相同缸體結構和排量設定,但與套用兩個小尺寸渦輪增壓器的N54B30引擎不同是,535i GT的N55B30使用了一個全新研發的渦輪增壓器便達到了雙渦輪增壓的效果,而在寶馬N52/53等自然吸氣引擎上廣泛裝備的Valvetronic氣門控制技術也首次出現在渦輪增壓的N55系列引擎上,全新設計的控制系統可以更加迅速和靈敏的對氣門正時和參數進行調整。

功率數值

在多項全新技術的支持下,N55B30的225kW(306hp)/5800rpm的最大功率在數值上與N54系列相同,但400Nm的最大扭矩在1200rpm就能實現,並一直持續5000rpm(N54B30的最大扭矩為400Nm/1300–5000rpm,高輸出版本為450Nm/1500–4500rpm)。如此優秀的動力參數,在8速自動變速箱的幫助下,讓塊頭並不輕盈的535i GT擁有了6.3秒的0–100km/h加速成績。

Repose引用德國的排氣管改裝理念與技術,嚴格把控改裝排氣管時的每個環節,並且對用戶所提出的疑問會作全方面系統的介紹,這也是Repose一直堅持引用德國技術的原因之一。

技術剖析

新款的BMW引擎的渦輪增壓版都引進了雙渦管技術,但是意義非常曖昧,並未有完善的中文技術分析。我並不懂汽車技術的專業術語,但是對機械非常感興趣。在近來找到的英文資料的基礎上,用我自己的理解,在此闡述一下這項技術的原理。不完善的地方請大家指教。

組成結構

首先雙渦管指的是排氣渦管。等於一個渦輪組由一個進氣增壓渦輪,連線兩個排氣渦輪組成。這個結構的好處在於可以充分利用可變氣門正時技術來根據不同轉速下氣缸的吸排氣延遲來進行氣門操作。

先說明單管排氣的問題在哪裡。以一個V6引擎做例子。在曲軸轉動兩周的情況下,六個氣缸都會先後經歷吸氣壓縮點火排氣四個衝程。每個衝程需要曲軸轉動半周來完成。給V6的6個氣缸分別按點火順序編號為123456。

曲軸轉動兩周后六個氣缸都會完成一次排氣,則每個氣缸的點火間隔為曲軸轉動的三分之一周,其它同衝程之間的間隔亦是如此。

那么也就是說1號氣缸需要半周才能完成的排氣衝程,在三分之一周之後,二號氣缸的排氣門便會打開並進入排氣衝程。如果只有一個排氣渦管,所有廢氣經過排氣歧管進入排氣渦管推動葉片之前都會聯通在一起,而在葉片的阻力形成的高尾壓下,一部分從二號缸排出來的廢氣會回流進一號缸。

(嚴格來說是高尾壓致使1號缸排氣不完全,這也是BMWV8引擎會採用雙渦輪+雙渦管的原因)對引擎有一定了解的朋友肯定知道在小排量車型里,排氣管會提高阻力,增加尾壓,用以對引擎進行一定的增壓補助,提高在低轉速區段的功率以及扭矩。但是在高轉速區段,排氣的不完全會嚴重影響氣缸接下來的吸氣質量。

調整氣門

同時,在高轉速下,氣流會有遲滯現象,可變氣門正時技術就是用於根據轉速來調整氣門的操作延時,來提供更加充分的吸排氣。但是在上面提到的排氣時段的重疊下,排氣門的延遲關閉只會導致更多的廢氣從2號缸回流到1號缸,所以排氣門並不能通過操作延時使氣缸充分排氣。

使用雙管排氣技術之後,上述的135號氣缸會使用1號排氣渦管,246號則會連線到另一條排氣渦管。曲軸轉動兩周,使用同一個渦管的有三個氣缸,這三個氣缸進入排氣衝程的間隔為曲軸轉動三分之二周。這個時間長於排氣所需的半周。即使有氣門延遲,這個間隔也足夠允許1號缸在二號缸開始排氣之前關閉排氣門了。雖然尾壓依然會存在,但是在六分之一周的排放之後再次打開的3號氣缸面對的尾壓比起但排氣渦管的渦輪會低得多。在這種技術下,氣缸排氣更充分,可變正時氣門也可以更加充分的調整操作延時。通過這樣的結構,使得在使用同樣增壓比的渦輪的情況下,提高引擎的輸出馬力,改善排氣不充分的問題。

當然這種機構會使零件更多,提高維護成本,但是看看前後的馬力對比,這個機構提供的增幅效果是顯著的。

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