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  • 2024年09月30日 星期一

    寶馬從“心”變革 用模塊化開創(chuàng)發(fā)動機新時代

    發(fā)布時間:2015-11-05 09:01:57  來源:中國網(wǎng)汽車  作者:王庭  責任編輯:王庭

      中國網(wǎng)記者王庭 北京、德國慕尼黑報道 提到寶馬,多數(shù)人首先想到的是當今享譽全球的汽車豪華品牌,讓無數(shù)人著迷的車輛動力性及操控性,以及承載著許多人對車輛的追求和夢想。確實對于明年就已經成立百年的寶馬品牌來說,這些印象是寶馬在車型上不斷追求和研發(fā)理應獲得的榮譽。

      但是除了旗下車型本身之外,我們同樣應該向每一輛寶馬車型搭載的發(fā)動機致敬,因為是它們將寶馬的“基因”最直接的傳達給駕乘者。寶馬英文BMW是Bayerische Motoren Werke AG的縮寫,而這其中Motoren就有發(fā)動機的意思。實際上寶馬是一個以制造飛機發(fā)動機起家的廠商。雖然之后轉為生產汽車,但是品牌的出身,讓寶馬對于發(fā)動機技術“嗅覺”一如既往。,甚至寶馬在慕尼黑的全球總部大樓,都采用發(fā)動機四缸造型。

      每一代寶馬汽車發(fā)動機都會基于BMW高效動力策略進行不斷的開發(fā)和改進,在駕駛樂趣和燃油消耗兩個方面不斷設立新的基準。據(jù)不完全統(tǒng)計,在全球兩大權威發(fā)動機評選中,寶馬發(fā)動機獲獎次數(shù)遠超同級對手奔馳和奧迪。長期在發(fā)動機技術上保持領先,也是寶馬在汽車領域引以為豪的方面。寶馬每一次在發(fā)動機方面技術革新,都會掀起汽車在動力性能方面新的時代。

      對于寶馬最新推出的新一代B系列發(fā)動機,同樣具有劃時代意義。這其中不僅體現(xiàn)在發(fā)動機本身技術和性能提升,更是引入以氣缸單元為基礎的模塊化生產和研發(fā)理念。此次中國網(wǎng)記者有幸去德國探訪寶馬動力“本源”,近距離參觀全新B系列發(fā)動機生產過程,親身感受這款注定將在寶馬品牌歷史上留下濃重一筆的全新發(fā)動機,究竟有何神奇之處。

      何為模塊化發(fā)動機?

      模塊化對于汽車生產平臺來說并不陌生,目前已經被多家汽車廠商采用。模塊化設計概念是指在不同功能或相同功能不同性能、不同規(guī)格的產品進行功能分析的基礎上,劃分并設計出一系列功能模塊,通過模塊的選擇和組合可以構成不同的產品,以滿足市場的不同需求的設計方法。

      更直白的以汽車為例,就是在先期將各個模塊單獨開發(fā)完成后,具體到車型時,專注于模塊組合,無需操心模塊內部的問題。其目的是擴大零部件共用范圍,從零部件平臺內共用到跨平臺共用,提升規(guī)模效應,降低成本。

      但時發(fā)動機模塊化相對于整車來說,難度明顯更高。一方面發(fā)動機相比汽車來說,體積小且功能相對單一,所以這就決定發(fā)動機可模塊化不容易操作。另一方面發(fā)動機內部結構非常精密,也就對模塊之間的匹配度要求更高,一旦為此投入更高的加工和裝配成本,那也失去模塊化的意義。所以雖然很多車廠已經開始車型模塊化,但是在寶馬之前卻鮮有發(fā)動機模塊化成功的案例。

      目前主流的發(fā)動機模塊化技術,主要是兩種思路,一種是采用相同的缸數(shù)和布局形式,擁有相同的缸徑和行程, 通過匹配不同的增壓單元來實現(xiàn)動力上的差異化,此外發(fā)動機的大部分部件都可以通用。這種思路的優(yōu)勢是模塊化操作較為簡單,但是劣勢也是顯而易見的,缸數(shù)和布局都已經確定,發(fā)動機可變化的“彈性量”很小,所以模塊化真正的規(guī)模優(yōu)勢,體現(xiàn)的并不明顯。

      另一種是不同型號發(fā)動機都采用相同口徑、相同沖程、相同缸間距、相同排量的氣缸單元,通過缸數(shù)決定排量與動力輸出。理論上從單缸到16缸都可以通過氣缸單元的疊加來實現(xiàn),真正體現(xiàn)出模塊化的優(yōu)勢,但是從技術上來說也更有難度,寶馬模塊化即采用這一技術。目前看已經可以實現(xiàn)從3缸到6缸之間模塊切換,這也再次證明寶馬在發(fā)動機領域高人一籌的技術實力。

      寶馬如何實現(xiàn)發(fā)動機模塊化?

      作為發(fā)動機模塊化最重要的氣缸單元,寶馬將單獨氣缸的排量設定為500毫升。之所以定在500毫升,寶馬是之前經過一系列計算和測試,最終發(fā)現(xiàn)這一排量的氣缸可以將發(fā)動機的聲學特性、振動特性、工作效率和機械摩擦保持在一個相對完美的平衡狀態(tài),單缸馬力可以設定為50到70匹馬力,最大扭矩可以設定為60到100牛米。

      同時由于采用以氣缸單元為基礎的模塊化,所以寶馬新的B系列3, 4, 6缸汽油發(fā)動機之間有超過60%的部件可以共享,柴油版3,4,6缸機也同樣如此。此外,模塊化汽、柴油發(fā)動機發(fā)動機之間也有30%到40%的零部件可以共享。

      這樣大大提升了發(fā)動機生產靈活性和效率,降低了生產成本。對于寶馬新的B系列發(fā)動機來說,基本采用B3X或者B4X的標號,這里面的3和4就是發(fā)動機的氣缸數(shù),所以通過搭載發(fā)動機的標號就很容易通過排量=0.5L×氣缸數(shù),算出發(fā)動機的排量

      對于模塊化來說,最大的問題就是由于考慮其通用性,所以需要在一些方面進行匹配方面妥協(xié),但是在寶馬B系列發(fā)動機上,發(fā)動機數(shù)據(jù)和效能并沒有因為模塊化而受到影響。并且包括BMW 雙渦管單渦輪增壓、高精度燃油直噴和Valvetronic電子氣門系統(tǒng)等寶馬發(fā)動機三大核心技術依然得到保留。同時還對存在老款N系列發(fā)動機的一些問題進行明顯改進,這也是寶馬推行發(fā)動機模塊化的前提。

      發(fā)動機模塊化后生產過程有何特別之處?

      全新的模塊化3,4,6缸發(fā)動機家族擁有標準化的設計、較高的零部件通用率和統(tǒng)一的共線生產流程。這對于工廠來說一方面可以實現(xiàn)生產不同排量、不同結構發(fā)動機共線生產。以寶馬慕尼黑工廠為例,可以實現(xiàn)三缸和四缸,橫置和縱置四種類型發(fā)動機共線生產。所以發(fā)動機模塊化后,發(fā)動機廠能夠以非常高的效率大批量生產發(fā)動機,同時,也能夠非常靈活的小批量生產特殊版本的發(fā)動機。

      另一方面還可以靈活排產,幾乎所有發(fā)動機生產可以在不同發(fā)動機類型和各個發(fā)動機工廠進行協(xié)調,生產調整變得非常靈活。可以根據(jù)每一個工廠的具體情況進行生產流程的優(yōu)化,同時也能對市場發(fā)展和消費者需求做出快速的反應。

      模塊化生產優(yōu)勢還體現(xiàn)在能有效幫助控制新建發(fā)動機工廠的建設成本,此外在全球所有發(fā)動機生產工廠,采用同樣的生產工藝,同樣數(shù)據(jù)指導,保證發(fā)動機品質全球一致性。而發(fā)動機維修效率也將有所提高,維修成本明顯降低。

      寶馬發(fā)動機的先進性和品質把控還體現(xiàn)在各種工藝中。例如寶馬蘭斯胡特發(fā)動機工廠擁有全球第一個零排放鑄造車間,采用了先進的砂芯成型技術,能夠使發(fā)動機內燃殘留物的排放降低98%,同時提升發(fā)動機效率。

      更為環(huán)保的是應用新型的無機環(huán)保黏合劑替代傳統(tǒng)的有機黏合劑制造砂芯,使生產過程中有害物質的排放接近于零。鑄造過程中超過90%的工藝沙可以回收再利用。作為發(fā)動機缸體主要材料的鋁部件,應用液態(tài)鋁加速固化技術,能夠有效提升部件剛性,從而提升壓縮比和能量密度。

      值得一提的是,寶馬是全球首家將電弧噴涂技術用于量產車型進行氣缸內壁噴涂的汽車廠家,取代了傳統(tǒng)的內部鑲嵌鑄鐵襯套技術。涂層是由一種超薄的液態(tài)金屬顆粒層構成,對于發(fā)動機氣缸內壁保護,可以保持發(fā)動機整個生命周期。該項技術能夠有效降低發(fā)動機油耗,并能延長發(fā)動機使用壽命。

      發(fā)動機模塊化后,鑄造車間也可以在同一生產線鑄造不同系列發(fā)動機,生產更加靈活。而鑄造一個六缸發(fā)動機缸體可以直接分割為兩個三缸發(fā)動機,生產效率提升明顯。這些都模塊化后帶來的生產效率提升。

      發(fā)動機組裝完成后將100%進行冷測試,采用電機牽引,對發(fā)動機力矩、點火及傳感器進行測試。以及通過注入一定空氣量測試缸內壓力,進行100%密封測試。

      中國網(wǎng)記者了解到,7年前寶馬就已經開始設計發(fā)動機模塊化生產,正是基于這種技術上的自信,成就寶馬全面推行發(fā)動機模塊化的底氣。目前大量B系列1.5L和2.0L發(fā)動機,已經搭載到寶馬在海外新生產車型上。性能提升成本降低,寶馬在發(fā)動機領域實現(xiàn)所有車企一直以來的夢想。所以說寶馬全新模塊化B系列發(fā)動機的推出,具有跨時代意義并不為過。

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