宝马气门弹簧怎么分大小？我来告诉你答案宝马Valvetronic电子气门技术详解

宝马的发动机技术一直代表着当今汽车发动机技术的前沿标杆，宝马为了提高性能、动力、响应能力和燃料经济性，不断将各种新颖的想法应用于量产发动机，其中著名的Valvetronic技术最早出现。宝马发动机在上世纪后期出众，使其他竞争者黯然失色，使宝马无愧于飞机发动机。

首先简短的普及一下引擎。目前的引擎主流技术，还是烧油的，简称内燃机。内燃机都有“缸”（Cylinder）这个概念，每个缸就是一个燃烧室，都有进气气门和排气气门。燃油和空气的混合物在进气门打开后，会吸入缸内，被压缩点燃爆炸，推动引擎旋转，废气再从排气门里面排出去，就完成了一次工作循环，工程师设法让这样的循环不断重复发生，引擎就会一直旋转下去。

为了控制引擎的动力输出（汽油机），引擎工程师在进气道里装了一个阀门，用来控制气流的大小，叫做“节气门”（Throttle Valve），踩下油门，阀门就增加开度，引擎的进气量就多，电脑也会相应多喷燃油，让引擎输出动力提升。

然而，BMW工程师不满足于此，创新设计了一个通过伺服电机驱动的机械机构，可以让进气门打开的幅度在0.25mm~9.70mm内任意调节，专业的说法是“气门升程可变”，这样也起到了控制进气量的效果，燃油喷射相应配合后，就可以调节引擎的输出动力了。

配气系统其实就是一套凸轮杠杆机构，结构原理不难理解。常规的配气系统，凸轮轴直接驱动气门上下运动，造成气门的不断开闭。在Valvetronic系统里，增加了一个“中间推杆”（Inermediate Lever），凸轮轴通过这个中间推杆去驱动气门上下运动。这个中间推杆的初始位置可以被一个“偏心轴”（Eccentric Shaft）控制，这样一来，最终执行出来的气门开闭幅度就会随中间推杆的几何位置而变化。

偏心轴上有一个齿扇结构，一个带蜗杆的电机通过这个齿扇驱动偏心轴，让中间推杆工作在不同的位置，获得不同的气门升程，和开启时间，配合VVT机构（可变气门正时）气门打开时刻也可以得到控制。这样，BMW就建立了一套无敌的气门管理体系，因为气门的升程、开启时长、打开时刻，统统都是可以调节的变量。引擎标定工程师不需要再对一些工况做妥协，完全可以任意摆布进气系统，让引擎始终工作在最佳的工作点。

为了系统精确控制气门升程，电脑必须知道当前的偏心轴角度，因此就用到了一个偏心轴位置传感器，这是一个靠磁力线工作的“霍尔传感器”（Hall Senser），通过检查偏心轴端部的磁轮角度，告诉电脑当前的气门升程，电脑会和期望值对比，如果有差异，电脑就会立刻发出指令，通过电机进行调整修正，目的是始终让气门升程位于一个最佳值。

不过这样的系统也有不爽的地方，除了硬件成本增加之外，就是引擎的软件开发费用和周期，至少相当于一台没有Valvetronic的引擎的5~6倍。因为可管理的变量多了，标定工作和数据变得异常庞大，虽然标定工程师有了一个实现完美的机会，但要真正做到完美无缺，是相当耗时耗脑的。

试验数据显示，气门升程从最小增至最大，只需要不到0.3秒，这么短暂的时间内，你就可以命令引擎输出全部动力，响应非常快。

BMW早在上个世纪末就在旗下的1.8L自然吸气引擎上小试牛刀（BMW 316i），装载了第一套Valvetronic系统，让这台引擎的输出扭矩达到了180Nm（注意，对于自然吸气引擎，扭矩达到引擎排量的90倍以上的话，就是不错的成绩了！），扭矩值高出同行平均水平20%，在欧洲标准燃油测试循环的油耗成绩，低于平均水平15%，不需要使用高品质汽油，就可以全面超越其他对手在高品质汽油下的油耗和排放成绩。此外，引擎极好的动力响应性，让BMW的乐趣倍增，这种“跟脚”的感觉伴随BMW的运动基因，成为一个大卖点。

看到这里，相信各位都明白了Valvetronic的优势了。当然，在使用了可变气门系统的BMW引擎里，仍然可以见到节气门，这是出于以下几个考虑：

1、在怠速工况这种需要小负荷控制的时候，还是需要节气门的参与。因为BMW在Valvetronic系统里用的是直流有刷电机，位置控制精度有限，不适合做小角度下的高精度控制（否则成本很高！）

2、某些特殊工况下，Valvetronic系统也需要节气门配合，完成引擎控制。

3、可变气门系统失效后，就需要启动节气门模式作为备用方案，车主还可以把车开到维修站。

PS：值得注意的是，按照国内驾驶工况，BMW Valvetronic电机寿命基本是10~13万公里，很多更换Valvetronic电机的案例都发生在这个里程区间，其中连同偏心轴传感器一起更换的也不在少数。

Valvetronic II与Valvetronic I的区别

就负荷原理而言，Valvetronic II与Valvetronic I相同，都是通过改变气门结构、更改伺服电机和对Vanos单元的调整范围进行了系统优化。两者主要区别是：

1、中间推杆上用于偏心轴的滑动轴承被一个“滚柱轴承”（Roller Cam Follower）替代，从而减小了气门机构内的摩擦。

2、中间推杆的导向更准确，结构更精简，现仅需一个用于引导和支撑中间推杆的弹簧。

3、气门机构的移动质量减少了13%。

4、改善了进气门的行程范围，最大行程增至9.9mm，而更重要的最小行程降至了0.18mm。

Valvetronic III与Valvetronic II的区别

相对于II代，Valvetronic III又作出如下改进：

1、伺服电机的安装位置与以前不同，例如I6引擎，现在伺服电机安装在曲轴箱顶（Crankcase Head）的中间位置。

2、偏心轴传感器不再位于偏心轴上，而是集成至伺服电机内，原理仍为霍尔电磁感应作用。

3、伺服电机由有刷更改为无碳刷直流电机，最小可调节范围进一步缩小。