级技师认证辅导-m3发动机基础

联系人：Lucas.Liu@bmw-©2015BMWChinaTraining 宝 信息状态：20151 四冲 基准参 基本概念 发动机结构形 旋转方向规定 点火 质量平衡 .......... 发动机识别号......... 发动机壳体......... 曲轴 气缸 气缸盖 气缸盖密封 油底 曲轴箱通 带有轴承的曲 带有轴承的连 带有活塞环和活塞销的活塞...................................................... 配气机构 凸轮轴.......................... 气门 VALVETRNIC（电子气门调节系统 进气系 排气系 系统构 高压燃油供给系 燃油箱排气装 燃油喷射系 冷却系统......................................................................................... 补液罐.......................... 冷却液散热器......... 冷却液 风扇 发动机油特 机油 溢流 机油滤清 回流关断 机油喷 机油冷却 机油压力开 发动机电气系统 6年ikolsAstOtto申报了采用火花点火以及活塞式传动装置四冲程发动机的专利权。为了表示对他的敬意，将这种发动机命名为奥托发动机（汽油发动机） 1 13356杆56杆77 99111–汽油1–汽油发动活塞通过连杆将作用力和运递到曲轴上。在此过程中将活塞的直线运动转化为转动。活塞持续进行往复运动。活塞的回复点又称为止点因活塞到达止点（TDC）时燃烧室容积最小，到达下止点（BDC）时燃烧室容积最在传统汽油发动机中，汽油和空气的混合气在燃烧室外部混合随后进入燃烧室内。而在现代直喷汽油发动机柴与汽油发动机的另一个不同之处在于点火。柴油发动机的燃油根据温度和压力比例自行点燃。无需使用火花塞。这一不断重复的整个过程分为不同冲程。每个冲程都完成一项独立功能。现在的车用发动机通常带有四个冲 1上止点 1上止点33 发动机的p-V曲线第一冲程进气–进气行2–第一冲程的p-V曲线–压缩行–第二冲程的p-V曲线3

–燃烧过程的p-V曲线 作行程–第三冲程的p-V曲线4–排气行–第冲程的 线5基准参数曲轴位置用相对于两个基准点的角度值表示。在此也称为曲轴转角。两个基准点是活塞上止点和下止点。曲轴转角用TDC或BDC前后多少度来表示。即活塞到达止点前/后的曲轴角度。曲轴旋转720°即转动两圈。 于曲轴转角。这些时刻又称为正时时间，因为通过它们决定发动机的换控制。BDC后40-BDC前45-TDC 上止点下止点12–12–汽油发动机配气相6在整个四冲程过程中，曲轴完整旋转两圈。因此各经过上止点和下止点两次。但是由于例如两次经过上止点时TD7活塞到达BDC后关闭。13气门在其惯性作用下继续流入燃烧室内。活塞向上移动所产生的压力新鲜空气流入时，该作用结束。最迟在该此外还能通过减小新鲜空进气阻力和降低燃烧室温度提高充气效率。通门开启时提高充气效率的问题在于，这种方法只有在特定转速范围内才能达到最佳效果。转速变化时，吸入新鲜空气和排出废气的动力性也会随之变化。因此无法随时根据需要准确控制气门打开或关闭的时动机充。8基本概念14–基本

1上止点1上止点33下止点5 577 行程指是活塞在气缸内上下点间移动的距离。 止点分为上止点（TDC）和下止点（BDC）。到达TDC时，活塞紧靠在气门旁边。此时的燃烧室容积最小。到9指的是行程与缸径之比。根据发动机类型分为长行程发动机和短行程发动机。长行程发动机的行程大于气缸内 即使发机转保持变 塞会断和到上点下点活瞬处静态处于这两个置之间活速度至最值随减最小由于活速度断变，因采用均活速度算。该速度是一个恒定的理论速度，即活塞的平均速度。平均活塞速度通常指的是额定转速时的速度，并用动的准。发动机结构形120多年的内燃机历史中提出过很多种气缸布置方案。在汽车领域内仅保留下来几个标准结构。人们按照安根据气缸的相互位置对气缸布置进行分类。将各气缸的对称轴又称气缸轴线作为基准参数 1直六缸发动机直列发动机特别适于气缸数较少的发动机，通常为二至六缸。其优点在于结构相对简单，特别是在气门调节方V型发动机的气缸通常构成至90°夹角。超过两个气缸时就会对置布置两排气缸，例如八缸发动机的两排气缸各有四气缸每排缸都称为气缸列。V-V V水平对置发动机1°的V19–水平对置发动气缸的对置夹角为15°。每个连杆在曲轴上都有各自的曲柄轴颈。动机称为VVR发动机，也称为W型发动机。为了节省安装空间，主要采用VR型和W型发动机。但是这样会损害发动机的平稳运行性和其它特性。机动车主要采用直列和V型发动机。旋转方向规对发动机进行相关工作时，通常需要注意发动机的旋转方向。发动机分为顺时针旋转式和逆时针旋转式发动（）20–顺时针旋转式发动气缸编号顺站在确定发动机旋转方向时的相同位置，距离最近的是气缸1。随后各气缸向动力输出端依次编号。21–直列发动机的气缸编号顺22-V点 V V型八 V型十二 四冲程发动机完成整个过程（进气、压缩、作功、排气）时，曲轴转动整整两圈即720°转角。在多缸发动机中，曲轴转动720°后每个气缸各点火一次，以便该过程可在整个发动机中自动重复。设计发动机时，通常要求所有气缸之间的连续点火间隔相等点火间隔相等可在所有转速情况下确保发动机平点火间隔720四缸：180°曲轴转 六缸 八缸：9二缸：0气缸数越多，火间隔越小。点火间隔越小，发动机运行越平稳。至少从理论上来讲，质量平衡因素也起到了一点火DC（曲柄角距）决定，即两个依次点火气缸（下图展示了点火间隔为120°六缸直列发23曲轴图中编号表示各气缸的点火顺序。从编号一数到编号六需转动曲轴两圈即720°。各编号之间的距离相等，即24–八缸发动机的VV型发动机的―V‖型角也 须大小相等，以确保两个气缸列能够具有相同的点火间隔。因此，BW八缸的气缸列夹角为，二为° 质量平衡质量加速或时就会产生作用力。在发动机运行期间，质量一直处于移动状态。相应作用力可能会使车内13BMW直列六缸发13BMW直列六缸发动560°V型六缸发动25惯性矩轨迹曲下图展示了BMW直列六缸发动机、气缸夹角为60V25惯性矩轨迹曲 90°V型六缸发动不同之处显而易见。直列六缸发动机的质量平衡非常好，因此整个发动机都保持平稳运行状态。而V型六缸发动机则显示出明的运动趋势，因此表现为不平稳的发动机运行特性。直列六缸发动机实际上是一种平衡性非常好的动机。就运行平稳性而言，只有V型十二缸发动机可以胜它一筹，而严格来说可以将这种发动机视为由发动机识别在此以下述规格为例介绍N20发动机：N20B20O0。在技术文件中还会出现缩写形式的发动机名称如N201M,N=BMWBW21=4（2 3R3（例如4R（例如5 6 12（例如8V10（例如3301至9= B=纵向安装汽油发动 1=1升6排量升8 1=1升6排量升80.8升（总共1.8升7K最小U较低M=O=较高（标准T=S=80新开19N20发动机名称详 N开 N开 带有废气涡轮增压器、Valvetronic和直接喷射装置（TVDI）02.0 02.0N55索引说明1M,N=BMWS=BWMGmHB=组合W21R4（例如2R4（例如3R3（4R4（例如5R6（例如6V8（例7V12（例如8V10（例如3发机方案更改0=发动1至9=4B=纵向安装汽油发动机D=纵向安装柴油发动A=横向安装汽油发动C=横向安装柴油发H氢动511升6排量（1/10升8=0.8升（总共1.8升7A=B-Z=根据需要，例如RON2BN2BN0发动机方案更改，涡轮增压、 etronic和直接喷具体发动机序列 排 /10升），2AA型式认事宜标准 1汽缸列1的1汽缸列1的汽缸盖33557汽缸列2的汽缸7汽缸列2的汽缸盖1图示1图示-S85发动机的发曲轴箱可说是有发机的组件，因此又称为发动机缸体2–直列发动机和V 1 13333–曲轴箱4–

A A 1 1335 56–曲轴箱轴承

11335 57–曲轴箱结构类

A ACC232344 结构形式―C‖主轴承盖板构成了轴承座的配对件并通过螺栓与其连接。制造曲轴箱时，钻出用于曲轴轴承的开孔之前先用螺栓将主承盖与箱起。 才能确保准确支撑曲轴，这是针对高转速方案的设计要求。每次拧紧主轴承盖板后都必须重新进行准确定位。为此使用辅助工具确保每次将主轴承盖板安装在轴承座上时位都完全。这辅助具括定销或位套、一造型殊的触面但是有始终将轴承板朝同方向装同座，工能挥作用。轴承盖必须始终安装在相同的轴承座上。轴承盖不得。否则会造成发动机损坏。在发动机没有运行的情此外还根据以下标准对气缸盖进行类：气 在技术术语中经常用到的一个气缸盖显著特征是气门数量 88–两气门和四气门气缸盖 A横 A横 9横流和流冷却 9横流和流冷却 A ACC10–图A中整个燃烧室都位于活塞内，图B中燃烧室分布在活塞和气缸盖内C中的布置方式非常有利，因为油气混合气可以非常有效地环绕火花塞流动。此外，相对于燃烧室体积而言燃烧室表面较小，因此热力学损耗较少。气门倾斜角度最大可达25°。气缸盖罩 11–塑料制成的气缸盖气缸盖密封ZKD必须能够使以下四种介质彼此在这种密封垫中支撑板两侧带有软材料层。软材料层上通覆有一层料涂层。这种措施用于增强气缸盖密封垫承受负荷的能力。ZKD上的燃烧室开口带有金属边以承受相应负荷。通常用一层橡胶涂层加固冷却液和机油1212气缸密垫 1133所需ZKD密封垫厚度由气缸有关测量活塞凸出部分的详细信息请查阅TIS。使用导流板可以更迅速地去除曲轴上的机油。机油挡板还能防止喷射机油时产过多。 111313–带有导流板的油 1 11414-M67发动机的 混合气从此处进入到机油分离器，随后使泄漏气体与发动机油的分离。在采用非调节式曲轴箱通风的BMW发动 1 133787815图示–非调节式曲轴箱通15图示–非调节式曲轴箱通M70发动机将真空调节式曲轴箱通风装置引入了BMW车辆带有真空调节式曲轴箱通风装置的 发动机装有用于分离机油的气旋分离器或迷宫式密封装置 1 133565677 99调节式曲轴通风装置调节式曲轴通风装置集气室用于确保从 轮轴等处喷出的机油不会进入曲轴箱通风装置内。如果通过迷宫式密封装置进行机油分离，则气室负除气压动样以避免调压内膜工态。处于调节模式时，压力弹簧（3）的复位力与承受曲轴箱真空压力的成型隔膜（2） AA 成型隔 17图示–调压的调节过发动机处于静止状态时压力调节器开启（A）。大气压力施加在隔膜两侧，即隔膜在弹簧力的作用下处于完全起动发动机时，进气管内的真空压力增加，调压阀关闭（B）。处于怠速运转或滑行模式时通常会出现这种情况，因为此时不存在泄漏气体。也就是说成型隔膜内侧也会承受较大的相对真空压力（与大气压力相比）。因在发动机负荷和转速的作用下产生泄漏气体。泄漏气体（8）使施加在成型隔膜上的相对真空压力减小。因此（）。规定的真空压力（通常为30mba）。隔膜向―关闭隔膜向―关闭‖ 隔膜向―开启‖方向在内，泄漏气体流过由塑料挡板构成的迷宫式密封装置。该装置位于气缸盖盖板内的一个壳体中。气体内的机油积聚在挡板处，随后可通缸盖内的开孔流出并从该处回流到油底壳内。使用分离器时，泄漏气体以旋转方式送入一个圆柱体内。在离心力的作用下，泄漏气体中较重的机油向外抛向圆柱体下图展示了直列发动机和V型发动机的曲轴传动机构组 1 1331–直列发动机的曲轴传 1–直列发动机的曲轴传 1 133565622–V型发动机的曲轴 1 133 轴传动机构件的运动式曲轴传动机构的特 轴传动机构件的运动式 只能在四分之一（180°）过程中作有效功。 这种不平稳的运行过程会导致转速不均匀和曲轴扭转在此，采用多缸 带有轴承的曲 荷情况比较复杂，因此对曲轴提出了很高的要求。曲轴的使用受以下因的影响 10

854 854 454 44 455 76 176 76 76 76 174 655 655 655 655 655 655 77 77 77 76 76 76 655 66

*N4x256mm，但最后一个的轴承例外（65mm）。其作用是抵消飞轮的影的每个连杆轴颈旁都有一个曲轴轴承。在直列发动机上每个连杆轴颈上都有杆，V型发动机上有两个。4图示S85B50

1 133565677油 连杆轴承轴颈与曲轴轴线之间的距离决定了发动机的行程连杆轴承轴颈之间的夹角决定各气缸的点火间隔。曲轴转动整整两圈或720°后，各气缸均点火一次。该角度称为曲柄轴颈偏置或曲柄角度，根据气缸数、结构形式（V型或直列发动机）和点火顺序计算得出。其目的是获得尽可能平稳、均匀的发动机运行态。通常情况下可用720除以气缸数得到曲柄轴颈度，例如S8510缸发动机为72°。但12缸发动机例外。该发动机与6缸发动机一样，曲柄轴颈角度为20°。原因是其V型角较小，仅有60°。每个气缸列的点火顺序和点火间隔都与6缸发动机相同。第二个气缸列与第一个气缸列之间的延时间隔为曲轴旋转60°。M43TU发动机起的几所有4M43TU发动机上，由第四个主轴承后的一个 负责驱动曲轴内有几个油孔。这油孔为连杆轴承提供机油。油孔从主轴承轴颈通向连杆轴承轴颈，并通过主轴承座与发平衡重块用于平衡围绕轴轴线的惯性力，从而使发动机平稳运行。但所用平衡重块的数量相差很大。开始时，在大多数曲轴上两个平衡重块对称安装在连杆轴承轴颈左右两侧。但8缸发动机在这方面始终例外。它装有六个平衡重块，四个较小，两个较大，分别安装在曲轴前后两端。自M43发动机起，4缸发动机的平衡重块由八为了减轻重量，中间主轴承区域内的曲轴部分可采用中空结构。锻造曲轴采用钻孔方式（例如M62发动机和S62发动机），铸造曲轴采用空心铸造方式（例如M62发动机）。轴承BMW发动机的曲轴上连杆轴承轴颈的两侧各有一个主轴承轴颈。这些主轴承在曲轴箱内支撑曲承受较高负荷的曲轴主轴承通常采用三层结构轴承。钢制轴瓦内的轴承金属层上（例如铅青铜或铝青铜合金）.2.4至1m。◦确保用发动机油将其沾湿。止推轴承失灵通常也是由过热造成的。 带有轴承的连 尤其在高转速汽油发动机上，拉力有决定性影响。此外，连杆侧向偏移产生的离心力会造成弯曲。M60M52TU：断裂式锻钢连N42N62：VN52N52：连杆螺栓的尺寸由M9减小至连杆有两个所谓的连杆头。小连杆头通过活塞销与活塞连接。由于曲轴转动一圈期间连杆侧向偏移，因此必杆动定活 这可以通过一个滑动轴承来实现。为此将一个轴套压入小连杆头内。连杆端上的一个开孔为轴承提供机油。分体式大连杆头位于曲轴侧。大连杆头必须采用分体形式，以便能够使连支撑在曲轴上。其功能通过滑动轴承来保证。滑动轴承由两个轴瓦构成。曲轴内的一个油孔为轴承提供发动 1示新式V型发动机N62和N73的大连杆头接合面倾斜。这样可以使曲轴箱更紧凑。两个连杆头通过连杆轴（3）连接。连杆轴的横截面呈H形。制造毛坯的原材料是由加热到大约1250°C至1300°C的圆钢。连杆 铸造连杆时使用塑料或金属模型。这种模型由两部分组成，组合后即成为连杆模型。每个部分都制成沙模，这杆。将慢慢凝固的液态铸铁注铸模内烧结时通过高压和大约112°C的温度使合金粉末熔合并压成实体。实体具有部件（此处指连杆）的大致形状，随后将对部件继续加但要事先称出实体的重量，以确保其符合重量公差要求。现在通过锻造使部件达到最终形状。为了提高部件强度最后还要通过喷丸处理改变表面应力状态。M60发动机采用采用断裂加工式连杆时，以断裂方式将大连杆头分开。为此用拉刀或通过激光在预定断裂部位处加工出断裂为此需使用在变形不大的情况下断裂的材料（变形<30µm）。用压缩空气吹除接合面上的所有残余物 除少数特殊情况外，BMW发动机都采用相同直径（M9）的连杆螺栓。MGmbH公司生产的发动机例外。BMW随着N52发动机的引入，螺栓连接件由M9减小到M8这样才能在N52B25发动机上采用82mm的缸径。但是 为此需使用抗拉强度很高的螺栓材料。S50、S62和S85发动机由于负荷较高，因此MGmbH公司生产的发动机采用直径更大的连杆螺栓。S50和S62发动机的连杆螺栓直径为M10x1.25。只有在S5发动机上才能使用M9x1的螺栓S54螺纹尺寸为M1x1.25的连杆螺栓有一个12角螺栓头螺纹尺寸为M10x1.25的连杆螺栓有一个Torx螺栓头由于螺距相同，因此可将M10x1.25连杆螺栓拧入M11x1.25连杆螺纹内。更换连杆时，弄错连杆螺栓或拧紧与所有其它BMW发动机的规定相反，在使用连杆螺栓M11x1.25的S54发动机上不得更换连杆螺栓。只有连杆螺纹相同时才能重复使用连杆螺栓M11x1.25。配件中不再提供使用连杆螺栓M11x1.25的连杆。连杆或某一连杆螺栓（螺纹M11x1.25）损坏时，必须用整套连杆套件（使用连杆螺栓M10x1.25）替换该连杆。对于使用连杆螺栓M10x1.25的S54发动机来说，必须更换已用连杆的连杆螺栓。 连杆螺栓的拧紧次数不足三次或超过五次时，会导致发动机损坏拉即使在这些条件下，也必须确保连杆与端盖之间的接缝不会分离。因此，出厂前安装发动机时将连杆螺栓拧紧 发动机的活塞仅采用硅铝合金。但是根据需要采用了不同的涂层。 气缸内使用的活塞必须涂有铁涂层，以确保滑动副正确匹配使用带有Nicasilbar时，直径90mm的活塞每秒承受50次大约5t的负荷 速较高的发动机来说重要的是活塞、活塞环和活塞销的重量必须很轻。另一侧达到1800°C。大部分热量传到构成燃烧室的气缸壁上。活塞顶构成燃烧室的下部区域。剩余的热量随废气一起排出。活塞顶吸收的热量大部分通过活塞环传至气缸壁，随后被冷却液吸收。一小部分在换气过程中由活塞转给温度更低的。 热负荷在整个活塞上的分布并不。 1 13356566图示6图示N52发动机的 活塞顶气门凹坑也可以确保所需要的间隙 活塞裙负责使活塞在气缸内直线运行。只有与气缸之间的间隙足够大时，才能完成上述任务。但是这个间隙会因连杆偏移而引起活塞摆动，从而造成活塞换侧，这种情况称为活塞二次移动。这种二次移动对于活塞环的密 汽油发动机不再使用光滑活塞或全裙活塞。活塞采用封闭式活塞裙结构，仅在活塞销孔处断开7图示–旋转90

A ACC为了完成上述任务，活塞环必须紧靠在气缸壁和活塞环形槽的侧沿上活塞环的径向弹簧力使活塞环靠在气缸气环用于确保尽可能没燃烧气体从燃烧室经缸壁与活塞之间的间隙进入曲轴箱内。燃烧过程中燃下面将介绍BMW发动机上使用的几种重要的活塞环类型8图示

1 13355677 99 鼻形和形锥面环既是气环又是刮油环 这些活塞环的底部都有一个小槽口。鼻形锥面环的运行表面呈锥形。 开槽油环通过两个运行表面上较高的表面压力现其刮油作用。环壁上的开槽有助于刮下的润滑油回流。在带有管状弹簧的开槽环上通过个圆形螺旋弹簧（管状弹簧）提高表面压力和接触面积。位于铸铁或钢制活塞环圆形或V形固定槽内的弹簧使整个环壁均匀受力，因此这种活塞环结构灵活性较大。VF系统是一个三件式钢带刮油环。它由两个钢片和一个钢制弹簧构成。这种结构特别适用于较薄的活塞U形弯曲环M43TU形，两端构成了运行表面。该活塞环由通过弹簧支撑的挠性元件构成。与传统刮油环不同，其弹簧不是将活塞环压向气缸套，而是与其一起张紧。挠性元件本身产生的作用力足够用于达到所需要的表面压力。安装窄小的U。切勿使用活塞环压缩器安装带有U形弯曲环的活塞。这种刮油环很容易断裂或损坏。只能使用BMW工双质量飞轮出异响，这种情况不符合BMW的舒适要求。双质量飞轮将传统飞轮的质量块一分为二。一部分继续用于补偿发动机惯量另一部分现在负责高变速箱惯量。从而使范围明显低于正常运行转速（从大约1300rpm降至大约300rp）。9图示两个非刚性连接的质量块通个弹簧/减振系统连接起来。次级质量块与变速箱之间不带扭转减振器的离合器图示–图示–双质量飞轮的构 1 133565677 轮毂凸 示进气门和排气门开启和关闭时的曲轴角度位置（从上止点TDC开始）。1–气门行程曲线 变。对现代气门构的另 结可能包括气门间隙补偿器（HVA）2-M50发动机的气缸

1 13356带有56带有HVA的桶77现在，BMW发动机仅采用四气门气缸及每个气缸列双顶置凸轮轴 凸轮轴将凸轮运动传给气门的方式分为通过挺杆传动以通过摇臂或压杆传动。第一幅插图展示了带有滚子式气门摇臂和HVA组件 动机气门机构第二幅插图展示了带有HVA室 杆的高转速方案跑车发动机气门机构部件 31 31 HVA557878993–4–

1带有HVA1带有HVA33565677 99凸轮轴控制换气过程和燃烧过程。其主要任务是开启和关闭进气门和排气门。凸轮轴由曲轴驱动。其转速与曲1:2过ANOS（基NO（V）。克服气门弹簧力开启气门。关闭时通门弹簧力关闭气门并在门座区域使门保持关闭状态。作用力从凸轮轴传至凸轮随动件时会使凸轮轴承受转动和负荷。影凸轮轴的主要部分是圆形轴身根据具体结构采用空心或实心轴身。轴身上带有凸轮。工作作用力由凸轮轴轴承承受BMW动机的凸轮轴轴身直接在轴承内运行。这个部位采用研磨加工表面。气缸盖内轴颈处的油孔负在轮轴间传输驱动力。这些链轮或齿轮可与凸轮轴牢固连接在一起或通过法兰安装在凸轮轴上。在新型发动机上，这些部件是VANOS单元的组成部分。 11 5565-S85发动机凸轮八缸发动机M60和M62的凸轮轴上浇铸有平衡重块，以确保运行更平稳 重量最多可减轻40% 此外还可以通过热压配 方式固定组件，或加宽轴身以产生附着力。也可以通过焊接或钎焊方式固定各种部件。下面将介绍BM汽油发动机所用的制造方法。采用所谓的Sueko方法时先加热凸轮，然后将各凸轮推到处于垂直状态的轴管上并沿轴向方向精确定位。将轴CO2迅速冷却，从而使凸轮热压到轴管上。针对每个凸轮重复上6-M73

1 133 这种结构的凸轮轴仅应用于M73发动机。其它元件推到一个轴管上，随后使轴管沿径向膨胀直至轴管出现永久塑性变形。此时轴管上元件的径向膨胀变加宽轴管时可使用多种方法，例如用芯棒或钢球加宽。BMW采用内高压成型（IHU）方法。使用内高压成型方身到2000至00r或。 1 1337-7-采用内高压成型方法的复合式这种结构的凸轮轴目前仅应用于N52发动机。凸轮形状，即凸轮横截面轮廓决定了气门行程曲线。气门行程曲线通常是确保整个转速范围内最佳气缸进气的折中方案。可变凸轮轴控制装置（NOS）和LETNC还能提供其它控制方式参见发动机基本原理，VNOS和VLETONC） 凸轮行 8– 接触到凸轮工作面时，门开启或关闭。 尤其是与滚子式气门压杆一起使用时，凸轮工作面呈中空形式（凹形）M73使用了带有烧结凸轮的复合凸轮运动与气门之间的传动比取决于传动部件。例如，桶状挺杆以1:1的传动比传动。使用滚子式气门压杆摇臂、压杆和挺 摇臂下 摇臂另一侧对发动机进气门或排气门进行操控。自 和M30发动机起，BMW不再使用摇臂 9–滚子式气门压现在BMW发动机 上仅使用滚子 9–滚子式气门压 用于支撑HVA元件的带有VAVTOIC的发动机基本上都使用滚子式气门压杆。这是由设计要求决定的。进气侧的滚子式气门压杆不直接由凸轮轴，而是通过中间推杆控制（参见发动机基本原理，VAVTOIC）。VAVTOIC发动机的滚的刚度，移动质量相对较小且所需安装空间较小。挺杆用于传递直线运动，其导向部件位于缸盖内。气门机构带有挺杆和气门间隙补偿装置时，HVA元件是挺杆的一个组成部分。BMW发动机使用状挺杆或室式挺杆。顾名思义，桶状挺杆采用桶状结构，以倒置方式靠在气门杆端部为确保凸接触面均匀磨损，应桶状挺杆应能旋转。为此可使凸轮相于桶状挺杆稍稍偏移（朝凸轮轴轴线方向。桶状挺杆的接触面略呈球形。这样可使凸轮与挺杆之间的接触点在整运动过程中更接近桶状挺杆表面的中心。因为此时杠杆作用较小，所以可减小桶状挺杆的倾斜趋势。从而可将门接触面的磨损程度降至最低。但是，球 重量增加大约20g。10S85发动机的室式挺S54的气门机构在移动质量方面仍常出色，但S85的室式挺杆已成为兼顾多方面因素的（例如易于保养、生10S85发动机的室式挺 1 133气门间隙补偿器。 此外，高温燃烧气体还会以较高的流速通过狭窄的间隙，从而造成排气门的气门面过热。这可能会造成汽油发动机提前点火及活塞损坏。也失采用机械气门间隙调节装置时，只有在气门关闭状态下气门杆与气门置之存在间隙时，才能确保所需的气门密封效果。由于气门间隙随发动机温度变化而变化，此必须将该间隙调节到足够大的程度。S54发动机的气门杆和压杆之间有一个门调节板。HVA式气门间隙补偿器 A）执行下列任务 HVA元件。可根据气门传动机构分为两类：作为桶状挺杆的组成部分或作为独立部件（压无论使用哪种HVA元件，其功能基本上相同。下面以带有压杆的HVA元件为例进行介绍135481113548

2 2 （10）对HVA元件内的活塞（2）施加作用力。活塞通过压力室（6）内的机油支撑在固定式压力缸8）内。少量机油从活塞与压力缸之间上溢出（图中的箭头） 防止发生这种情况，它将活塞（2和球头向上推，从而使压杆始终靠在凸轮上。 气门下次开启时重复上述过程。从技术角度来看，在HVA元件内会进行机油小循环气荷相同（在发动机的使用内大约3亿负荷是气还承气来高热荷进气门则会通过流经的新鲜空气冷却下来。热量还会从气门经门座以热传导形式扩散。由于进气门和排气门承 12处安装状态的气门12处安装状态的气门 1 1335656771313图示–气门气门头是指气门的整个下部域带有气门面和内圆。此处承受由燃烧压力产生的作用力。设计气门面高时考虑气门座承担隔开燃烧室气道的作用此外，热量也通过此处从气门传至气缸盖。气门处于关闭状态时，气门座表面与气缸盖门座圈靠在一起。气门座表面的宽度没有统一标准：气门座表面较窄时可改善密封效果，但会1.22.0mm。确保气门座位置正非常重要。下图为气门座的几个位置。 A ACC2214–

面积减小。气门座角度是指气门座与一个垂直于气门杆的（理论） 为传导热量，气门杆空腔体积大约60%的部分填充有可自移动的属钠。钠在97.5°C时熔化，并根据发动 1 133––空心气门导管用于确保使气门位于气门座的中心并通门杆将气门头处的热量传至气缸盖。为此需要在导向孔向气门杆。这可能会造成过早损坏。还可能会导致泄漏、影响热传递效果和加耗油量。 A A11343416夹紧式和非夹紧式气锁夹采用非夹紧式连接（A）时，处于安装状态下的两部分气门锁夹（2）16夹紧式和非夹紧式气锁夹这种夹紧式气门锁夹（3）尤其适用于转速很高的发夹紧式气门锁夹的一个优点是重量较轻（50）。此外，气门弹簧作用力不是以结构连接方式通门杆上的凹槽传递，而是以附着力方式传递。气门杆直径为5mm时能够更有效地保护材料。气门弹簧负责以可控方式关闭气门，就是说必须确保气门随凸轮一起运动，以使其即使在最高转速时也关闭。此外，其作用力也必须足够大，以防止气门关闭（又称气门跳动）后振动。气门开启时，气门弹簧必须内部摩擦也会影响发动机耗油量。相当一部分内部摩擦来自于气门机构气门机构内产生的摩擦力随气门弹簧作用力增大或减小。所需最大气门弹簧作用力由凸轮至气门的气门机构移部件惯力决定其中包括气门弹簧本身。其目的是减小弹簧质量，这一要求可通过提高疲劳强度化结构的方式实现减小气门弹簧的结构高度直接影响发动机的结构高度，这样一方面可提供更大的结构空间另一方面助于进一步减轻重量。标准结构形式为对称圆柱弹簧。这种弹簧的螺距在弹簧两端是对称的且螺旋直径保持不变。在弹簧压缩过程 1 13317–气门弹簧结构形

所谓的半锥形弹簧由一个圆柱形部分和一个锥形部分组成，锥形部分与上部弹簧座圈接合。因安装了带密封件的气门导管而无法使用使纯锥形弹簧时，通常采用这种结构形式。这样可以通过采用小气门头来减小移动质46：图示-

1 1VALVETRONIC（电子气门调节系统 空燃比λ>1时耗油量降低。λ1.时大约降低-8%。为满足世界各国的排放要求需使用不含硫的燃油。燃油中含硫时会造成NOx催化转换器‖。因此会严重削弱催化转换器的功能。但是目前还无法做到世界范优化才能减擦损失。例如已采取的措施包括使气门机构处的滑动摩擦转变为滚动摩擦、使用更好的发动机油等。 11 18–进气18–进气门控制式发 19-VALVETRONIC发动程中获得的功率。下部区域表示该过程中的损耗。损耗区域可与换等同。在此指的是使燃烧后的废气从气在VALVETRONIC发动机的进气过程气门几乎一直完全开启。负荷控制通过进气门关闭时刻实现VALVETRONIC是第一个出现在市场上的全可变气门调节系统。从年月日授予专利权至年首次批量使用仅有9年时间。VLETRONICVALVETRONIC由全可变气门行程控制装置和可变凸轮轴控制装置（双VANS）构成 =>可进气门的持续开启间。不断开发和使用更加智能化的VANOS系统。下面几页介绍了BMW主要使用的系统及其对正时时间的影响。黑/白进气无级进气 进气门关闭‖延迟‖可限制燃烧温度，从而降低NOx排放量。相对于不带无级双VANOS的发动机来说，最多可节省燃油10% 进气系统11–进气 1 1 节气 进气负责清洁进气空并减弱发动机进气噪音进气内装有一个滤清器元件（空气滤清器） 1档怠速/转速范围怠速运转和转速范围较低时，DISA执行机构12处于关闭状态。进气经过节气门进入谐振管。在谐振管内分注意：点火顺序：1-5-3-6-2-42–低转速范围下的DA2

–中等转速范围下的转速范围较高时，两个DISA执行机构都处于开启状态。此时也假设第一个气缸的气门刚刚关闭。关闭的进气门前也产生了一个压力峰值。进气量通过振荡管、溢流管和集管进行输送。

高转范围的DISA风门与驱动装置 起构成一个单元。ISA风门由一个电机和一个齿轮机构驱动。DISA执行机构内集成了电 A执行机构由DMMV70通过脉冲宽度调制信号控制。 风门可关闭或开启，就是说启用时电机将 风门移动至相应限位位置处–DISA执行机–DISA进气–DISA进气

1DISA执1DISA执行机构 11DISA排气系统

– 当前排歧管由铸铁和钢板制成废气净化装置可将有害废气成分一氧化碳 ）、碳氢化合物（HC）和氮氧化物（NOx）降至规定最低标准CO、HC和NOx共占废气总量约1-2%。为此汽油发动机车辆使用所谓的三元催化转换器。催化转换器可通过进行转化将废气成分HC和NOx减少98以上，但前提条件是过量空气系数必须保持在λ为1附近的窄公差范围内（0.951.005）。该范围称为过量空气系数窗。此外，催化转换器还有消音作–催化转陶瓷基层由上千个可供废气通过的微小通道构成。这些通道都带有多孔式中间层。这样可以显著增大通道表Pt）Rd和钯P）的停留时间很短。但该时间足够废气成分与通道表面及催化活化层发反应。在有利条件下（运行温度，过量空气系数窗）可对98%的污染物进行如 将氮氧化物（NOx）还原为氮气（N2）（释放出氧气将一氧化碳（CO）氧化为二氧化碳（CO2）（消耗氧气将碳氢化合物（HC）氧化为 和水（H2O）（消耗氧气）NOx还原过程释放出的氧气HC和CO进行完全氧混合气较浓时会使废气中的HC和CO含量升高。混合气较稀时则会导致氮氧化催化转换器的最佳工作温度为40°C至800°C。只有温度超过300°C时，转换率才能超过50%转换器就会过热损坏这种情况可能由于例如点火断火造成，未燃烧的燃油进入催化转换器并在此处燃烧。低不同的噪音或声音频率。声音频率越高，人耳感觉到就越大。高频声音通常都会让人感觉不适。不同5使用一个TiScll废气涡轮增压器替代两个分开的小废气涡轮增压器（4发动机中采用这种方式）。以下插图以草图形式给出了TScrl–TwinScroll废气涡轮增压 A 通道1（气缸A 通道1（气缸1–CCED的1 13 35577 99的压力比值短时较高。因为随着压力的增长效率也逐渐提高，所以脉动还使增压压力和发动机扭矩得以但是为了在换气过程中不影响各个气缸，在此将诸如气缸1–3（气缸列1）和气缸4–6（气缸列2）分汇集到一个排气管。分开的废气气流在废气涡轮增压器内以螺旋形式通过两个废气通道（1+2）引向废气涡燃油系统由燃油供给系统和燃油混合气系统组成。燃油供给系统负责将燃油从燃油箱输送至发动机，不同车辆的燃油供给系统不同。燃油混合气系统是发动机的组成部分，负责为每次燃烧过程提供准确的燃油量。系统构成 下图示为E60车辆的燃油供给系 1–E60

3573579 9 从AKFDMEDME 带N73E652–带N73发动机时E65

1 1335 5667 9911 泵 泵 高压油泵汽油是一种易燃液体，是不同碳氢化合物（HC）的混合物。汽油不像水那样具有固定沸点，其沸腾范围约为燃油的抗爆性通过研究法辛烷值（RON）进行表述。例如97号汽油RON为97；RON越高，燃油空气混合气在发当前轿车主要使用塑料或钢制燃油箱。钢制燃油箱主要用于LEV级别（低排放车辆）美规车辆，因为更易于达 531531 3 4高（6bar），因此采用了带有快速接头的管路接口。 1到高压泵口3带压力调节器的油滤清器1到高压泵口3带压力调节器的油滤清器2 55燃油回流5-现代轿车只使用电控燃油泵。燃油泵的计要求是能够输送发动机所需的最大燃油量，即在额定转速下达到满负荷时。燃油泵必须在该运行时刻以特定压力输送规燃油量。就是说在发动机怠速运转和部分负荷时，燃油泵会现代车辆使用调节式燃油泵，该燃泵根据发动机转速提供规定燃油量。66–燃油 1泵 1泵33 5 EKP通过两个独立的循环回路将燃油同时输送至一个主通道和一个辅助通道内。主通道用于将燃油输送到供油油侧输送至出油侧。装有N52发动机的车辆使用一种输送功率较高的EKP：四缸发动机：55l/h，3.5bar六缸发动机：95l/h，5bar时123泵56在燃油槽内装有电动燃油泵（EP）和一个泵。燃油槽上部为敞开式。这样123泵5677 8–首次加注阀的功泵

9–泵的功 高压燃油供给系N73在N73发动机系列中首次使11-

1 133 气 12油 气缸 喷 管 两个高压泵由位于燃油箱内的电动燃油泵（EKP）提燃油。 12

1 133565677 99燃 凸轮轴上的个三段凸轮通过桶状挺杆驱动。燃油量控制阀燃油量控制阀（10）安装在高压泵（HDP）内，用于根据负荷和转速调节HDP输送每个共轨装置内都有一个溢流阀，该阀通过一个管路与 的燃油供给区域连接从压力125bar起该溢流阀打开，以防止喷射系统损坏。在以下情况下该阀可能会短时间打开燃油箱排气装13-13- 加油通阀 这两个加油通风阀包含项翻车保护功能，当车辆的倾斜角度超过45°时（倾翻），加油通风阀中的浮 中。这个过程起重要作用的是活性碳罐装置，因为活性碳有吸附功能，当汽车运行或熄火时，燃油箱的新鲜空气在罐内混合并在活性碳罐中，当发动机启动后，装在活性碳罐与进气歧管之间的燃油蒸发净化燃油喷射系ACAC2414– 3316–直接喷

A ACC22344 的接口它由传感器、执行机构和一个控制单元组成。制单元为执行机供电，从而确保发动机整个系统实现所需运行状态。17–燃油混合 装1 17–燃油混合 装1 3318–喷射

1133565677需要喷射燃油时就会使磁铁绕组通电。此时产生吸引磁铁电枢的磁场。因此嘴针打开 动机和空气-或辅助风扇为空气-水散热器输送冷空气。一个节温器可以使冷却液从空气-水散热器旁流过，从而调节冷却液温度。至今为止，BMW的水冷系统经过了三个发展阶段：水冷系统MTK（局部冷却式发动机冷却系统基本结构113541–节温器控制的冷却循环路例如：不带空调系统的N42发动机（2001款13器/冷13器/冷却液57 N2发动机（2001款3– 1 133冷 5 5 779变速箱油/冷却液热交换器冷却液/机9变速箱油/冷却液热交换器 此时的4缸发动机冷却系统也采用了8缸和12缸发动机的一些具体技术，例如冷却液泵1136 24自 7 944-N47发动机的冷却 在当前发动机中，通过泄漏室内的开孔还直接将溢出的冷却液输送至皮带轮，因此可能出现明显的冷却液痕迹。5–节温器7-N47发动机的节温

A ACC 1 1335656开始开启：约88°C全部冷却液都经冷却液散热器 完全开启温度：100C8- 9 如图所示，在端盖顶部和底部都注有相应开启压力（140）。在这个示例中开启压力1.4bar表压力。在当前车型的盖上最高注有2.bar表压力（200）。冷却液散热10–10– 33 动相反的方向用水冲洗冷却液散热器。特别要注意不要使散热片变形曲。能释放到环境空气中。该过程也是热传导过程。从冷却液传至金属的热量明显高于从金属传至环境空气的热 1 1许多发动机都使用含硅酸盐的冷却液。这种冷却液的颜色为蓝色绿色。其它发动机使用例如以氨基酸为基础的冷却液。这种冷却液的颜色为粉红色。使用以氨基酸为基础的冷却液 如果车上的冷却液变为棕色，需要对冷却循环回路进行多次