文：李寅虎

宝马2系Active Tourer车型技术解读（上）

文：李寅虎

2015年1月6日，宝马2系Active Tourer正式上市，车型代码为F45，首批共推出3款车型，分别为218i 领先型、218i 运动设计套装以及220i 豪华设计套装。很多人认为对于宝马来说这是一款革命性产品，不仅因为其开拓了豪华紧凑级运动旅行车的细分市场，而且因为它打破了宝马车型一贯的前置发动机后轮驱动（或四轮驱动）布局，成为宝马品牌第一款“前置前驱”车型。为了方便广大维修人员对该车的了解，本刊在此对宝马2系Active Tourer车型技术亮点进行解读。

一、发动机

宝马2系Active Tourer（以下称F45）目前上市的3款车型使用了2款发动机，即型号为B38的3缸1.5T汽油发动机和型号为B48的4缸2.0T汽油发动机。新款Bx8系列发动机源自众所周知的N20/N55发动机，均采用了涡轮增压、缸内直喷、Valvetronic以及VANOS技术。由于气缸数较少，因此具有重量轻、内部摩擦小以及所需安装空间小等优点。通过冷却液冷却的铝合金排气歧管是3缸汽油发动机的技术亮点。作为附加高效动力措施，所有发动机均带有节能起停功能和智能化发电机调节功能。

1.正时链条传动机构

Bx8发动机正时机构的特点是，链条传动机构位于发动机动力输出侧（即变速器一侧），这样可通过变速器的惯性显著降低扭转振动，从而降低施加在链条传动机构上的负荷。

由于汽油发动机和柴油发动机（中国市场尚未引进）采用统一的曲轴箱，因此Bx8发动机采用2件式链条传动机构（图1）。下部正时链驱动中间轴链轮，在柴油发动机上，该中间轴上带有高压泵驱动装置，而在汽油发动机上，仅通过中间轴将驱动力矩传至上部正时链。

正时链条始终在未承受负荷的一侧张紧，链条张紧器通过张紧导轨提供张紧力。上部正时链通过一个位于上部链条张紧器内的机油喷嘴进行润滑，而下部正时链则通过曲轴箱内的油雾或滴落的机油确保充分润滑。

此外，组合式机油和真空泵也通过单独的链条由曲轴进行驱动。特别要注意的是，机油和真空泵链轮的螺栓连接件采用左旋螺纹。

2. Valvetronic系统

新款发动机使用第4代Valvetronic系统，调节范围由N20/N55发动机的190°提高至253°，并且可从外部看到更小更强劲Valvetronic伺服电机。改进后的Valvetronic显著减小了所需安装空间（图2），由于更换了进气凸轮轴和偏心轴，因此获得了显著的高度空间。中间推杆和槽板采用新位置后简化了气缸盖内的动力传递。槽板仅通过1个螺栓固定在支撑座上，并通过2个精确接触面固定在气缸盖内。用于中间推杆的回位弹簧支撑在气缸盖与轴颈间，不使用螺栓连接而是采用插接方式。偏心轴像凸轮轴一样采用“复合式”设计。

3.气缸盖

Bx8发动机采用横流冷却式气缸盖，冷却液从较热的排气侧流向较冷的进气侧。其优点是在整个气缸盖内热量分布比较均匀，此外还可以防止冷却液循环回路内压力降低。为了满足较高的负荷要求，Bx8发动机采用了3层弹簧钢密封垫作为气缸盖密封垫（图3）。该气缸盖密封垫采用2种不同的厚度设计，当对气缸盖进行维修时，需使用专用于售后服务的附加密封垫（+0.3 mm），且附加密封垫上没有相应的标记，只能通过零件编号来识别密封垫的厚度。

4.排气系统

在3缸汽油发动机上没有使用双涡管废气涡轮增压器，但是首次使用了铝合金材质的排气歧管，这样可较之钢制歧管减轻重量（图4）。排气歧管和废气涡轮增压器壳体为一个铸件，无法单独更换。由于现在汽油发动机的平均排气温度约为900 ℃，明显高于660 ℃的铝合金熔点，因此必须利用冷却液冷却排气歧管。为此涡轮增压器带有与气缸盖冷却液循环回路连接的冷却通道，通过排气通道与冷却液通道间的薄壁铝合金壳体可确保废气向冷却液良好传热。这样也可缩短发动机的暖机阶段。由于整个涡轮增压器壳体也流经冷却液，因此无需单独的冷却液通道连接涡轮增压器。排气歧管上部通过螺栓与气缸盖连接在一起，下部通过一个夹板进行固定，使用金属密封垫进行密封。进行拆卸和安装工作时要特别小心，否则可能会导致冷却液系统泄漏。

5.电弧丝喷涂工艺

Bx8发动机的气缸套带有LDS涂层（图5）。这种工艺是对具有良好导电性的金属丝进行加热直至其熔化，然后通过高压将熔液喷涂到气缸套上。仅有0.3 mm厚的铁基材料层非常耐磨，可很好地将燃烧室热量传递到曲轴箱并最终传递到冷却液通道。电弧丝喷涂工艺的涂层滑动特性出色，因此发动机内部摩擦更小。但是由于电弧丝喷涂工艺的材料涂层较薄，因此无法对气缸套进行后续加工。

二、变速器

在宝马2系Active Tourer车型上使用了新型的6挡自动变速器GA6F21AW和8挡自动变速器GA8F22AW。这2款自动变速器均采用相同的齿轮组，但所用的离合器配置、淬火工艺、主减速器传动比以及液力变矩器有所不同。

1.特性

新型自动变速器采用了全新研发的机械扭转减振器和带新式阀门的高效液压系统，配合高效的离合器和制动器控制逻辑，实现了良好的行驶性和换挡舒适性。此外，还通过以下措施实现较高的效率：较小的油泵；较低的变速器主油压；粘度较低且油量合理的自动变速器油；较大的挡位间隔；发动机负荷较低时通过三管路控制方式精确调节多片式液力变矩器锁止离合器；为配合发动机节能起停功能，在液压单元内设有电动油泵；怠速滑行设计。其各挡位传动比如表1所示。

2. 结构

GA6F21AW型自动变速器共有5个执行元件，其结构功能如图6所示。制动器B1用于锁止后部行星齿轮组的前部太阳轮；制动器B2用于锁止后部行星齿轮组的行星齿轮架；离合器C1用于连接前部行星齿轮组的行星齿轮架与后部行星齿轮组的后部太阳轮；离合器C2用于连接中间轴与后部行星齿轮组的行星齿轮架；离合器C3用于连接前部行星齿轮组的行星齿轮架与后部行星齿轮组的前部太阳轮。

表1 各挡位传动比

新型自动变速器可直接换入所需挡位，甚至还可以实现跳挡，但只有在所切换离合器或制动器需要改变状态时才会进行直接换挡，否则执行2级换挡，但由于变速器控制系统经过优化，因此通常情况下用户不会对该过程有所察觉。例如，可从4挡直接换入2挡，因为无需切换离合器C1；但无法从5挡直接换入2挡，因为必须切换制动器B1和离合器C1。表2以GA6F21AW变速器为例，展示了各挡所切换的制动器和离合器。

表2 GA6F21AW变速器各挡位工作元件表

3.选挡杆手动解锁装置

如果在已打开点火开关、踩下制动器并按下开锁按钮的情况下，选挡杆仍然锁止于P位置，则可以通过手动方式解锁。为此在选挡杆防尘套下方有一个开锁杆，可使用螺丝刀等对其进行操作（图7）。

三、底盘

1.前桥

F45车型使用了单铰接弹簧减振支柱前桥，其所有组件均经过全新研发（图8）。出色的车桥运动学和较高的刚度可确保灵敏的自转向性能和精确的转向感受，在很大程度上摆脱了驱动形式影响。铝合金转向节和高强度钢制造的横摆臂，可减小非簧载质量。经过摩擦优化的车轮轴承可降低耗油量。后部横摆臂支座采用液压支座设计。

该车采用了负主销偏置距，所谓主销偏置距，指的是回转轴与路面的交点到车轮接触面中心的距离（图9）。在F45上采用负主销偏置距，目的是抵消仅通过一个制动回路制动时围绕车辆垂直轴的偏转力矩。

在F45车型上，只能通过配件部门提供的3种不同角度的转向节来进行车轮外倾校正，每种转向节之间的外倾角度间隔为0.5°。而车轮前束的调节仍可通过转向横拉杆来进行。

2.后桥

F45车型采用了节省空间的模块化结构中心连杆后桥（图10）。车桥工作原理非常适合前驱车辆的动态行驶特性，此外还为布置四驱系统创造了前提条件。后桥的所有组件均经过全新研发，有针对性地使用了高强度钢以提高悬架的刚度，为形成该车辆等级的独特行驶动力性创造了基础。分开布置的减振器和螺旋弹簧降低了车轮罩内的空间要求，可使后排乘客获得出色的空间舒适性，也提高了行李舱有效利用率。经过摩擦优化的车轮轴承可降低耗油量。

当需要进行车轮定位参数调整时，可通过纵摆臂上的支撑座调节前束，通过下部横摆臂上的偏心螺栓调节外倾。

3.制动系统

在F45车型上采用了对角分布式双回路制动系统（X形分布），每个制动回路为对角线位置的前轮和后轮提供制动力，因此即便1个制动回路失灵，也始终有1个前轮和1个后轮进行制动。但由于前轮驱动车辆具有后桥负荷较小的典型特性，仅通过一个制动回路进行制动会产生围绕车辆垂直轴的偏转力矩，因此为了确保足够的行驶稳定性，在F45上采用了负主销偏置距。

F45车型采用了电动机械式驻车制动器，通过动态稳定控制系统（DSC）控制电动机械式驻车制动器（EMF），因此取消了独立的驻车制动控制单元。

4.转向系统

F45车型采用了电动机械式助力转向系统（EPS），能够以可变方式控制转向助力和回位力，因此系统可根据相应行驶状况以最佳方式调节转向和行驶性能（图11）。12 V转向系统的最大助力功率为0.3 kW，通过平行于输入轴的EPS单元产生转向助力。EPS单元由以下组件构成：EPS控制单元、交流电机和变流器（将12 V直流电转化为三相交流电）等。电机将所需转向助力通过蜗杆传动机构传输到小齿轮轴上，因此转向系统工作时具有低摩擦特性。在输入轴旁还有一个壳体通风装置，这样可防止因温度变化形成冷凝物。维修时，可单独更换防尘套、转向横拉杆和转向横拉杆球头，但无法单独更换EPS控制单元或电机。

F45车型中，并非通过转向盘上的独立传感器探测转向角，而是通过EPS控制单元计算转向角。为此，需要对EPS电机内的转子位置传感器信号进行分析，此外在EPS控制单元内存储有齿条几何中心、直线行驶值及转子转动圈数，这些数值用于确定转向角。

转向角也是继进行动态稳定控制的重要参数，因此EPS控制单元通过FIexRay将转向角信息发送给DSC系统。如果无法按照要求精度确定转向角，就会在车速超过18 km/h或60 km/h时接通DSC警告灯。

（待续）