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N20 发动机

　　2.2. 发动机机械机构

　　

　　

　　采用曲轴偏置时,上止点和下止点也会随之转移。在延长位置或重叠位置内达到上止点和下止点。从几何形状来看, 连杆和曲轴指向相同方向。

　　

　　

　　到达上止点（TDC） 时， 曲轴偏置（ y） 、 曲轴半径（r）和连杆长度（l）形成了一个直角三角形。根据毕达哥拉斯定理可计算出到达上止点时的活塞位置与曲轴中心的距离（sOT）。

　　sOT = √ ((l + r)?2; – y?2;)

　　下止点也会改变自身位置且曲轴转角超过 180°。

　　

　　

　　到达下止点（ BDC） 时， 曲轴偏置（y） 、 曲轴半径（ r） 和连杆长度（ l） 形成了一个直角三角形。根据毕达哥拉斯定理可计算出到达下止点时的活塞位置与曲轴中心的距离（sUT） 。

　　sUT = √ ((l – r)?2; – y?2;)

　　通过从曲轴中心与 TDC 的距离（ sOT） 中减去曲轴中心与 BDC 的距离（ sUT）得到活塞行程（h）。

　　h = sOT – sUT

　　到达上止点和下止点时的曲轴角度位置可通过以下公式计算得出：

　　°CATDC = α TDC = arc sin(y/(l+r))

　　°CABDC = 180 ° + (α BDC = arc sin(y/(l-r)))

　　N20 发动机现在采用曲轴正偏置和活塞销负偏置相结合的方式。

　　活塞销负偏置与活塞销正偏置一样都可以对换侧性能产生影响。根据换侧时的作用力分配情况， 活塞销负偏置时的换侧时机延迟且更安静。

　　

　　

　　

　　N20 发动机的连杆长度为 144.35 mm，曲轴半径为 44.8 mm。曲轴偏置为 +14 mm，活塞销偏置为 -0.3 mm。

　　现在可使用上述公式根据这些数据推导出所有重要数值：

　　

　　优点

　　与没有曲轴偏置的发动机（下图左侧）不同， 在曲轴偏置发动机上，连杆在作功行程中处于接近垂直的状态。该措施可明显减小活塞在气缸壁上的压紧力（5） 或摩擦。从而提高效率。因此 N20 发动机的曲轴偏置可以算作是一项 BMW 高效动力措施。

　　

　　

　　2.2.2. 带有轴承的连杆

　　连杆

N20 发动机连杆的中心距为 144.35 mm。其特点是小连杆头内带有成型孔。这种连杆设计已在 N55发动机上使用。成型孔可使活塞通过活塞销作用的力以最佳方式分布在轴套表面上并降低边缘处的负荷。

　　

　　轴承

　　

　　连杆轴瓦采用无铅设计。在此使用两种轴承类型。即轴承类型“ r” 和“ b”

　　轴颈和轴承分配遵循以下原则：

　　

　　所用轴瓦与 N54 发动机和 N55 发动机相同。通过一个定位槽防止连杆侧和轴承盖侧轴瓦安装错误。

　　2.2.3. 带有活塞环的活塞

　　在此使用 FM 公司的封闭式活塞。活塞直径为 84 mm。第一个活塞环是一个氮化钢矩形环。第二个活塞环是鼻形锥面环。刮油环为带弹簧的钢带环，也称为 MF 系统。

　　活塞销轴线朝背压侧偏置。

　　除大车型系列外 ， 该活塞设计用于所有压缩比为 10 : 1 的车型。针对大车型，活塞压缩比提高至 11 :1。在燃油质量较低的国家和地区也在大型车型系列上使用压缩比为 10 : 1 的活塞。

　　在活塞上带有一个安装位置箭头。进行安装时，该箭头始终沿发动机纵向方向指向皮带传动机构。必须确保活塞安装位置正确，否则非对称气门凹坑以及进气侧和排气侧的不同强度会相对较快地造成气门损坏或封闭式活塞壁破裂。从而导致完全损坏。

　　

　　

　　

　　2.3. 凸轮轴传动装置

　　凸轮轴传动装置采用已有结构设计。通过平衡轴驱动机油泵运转。为了确保平衡轴相对于曲轴的位置正确， 次级链条传动机构也带有一个链条张紧器。次级链条采用齿形链设计。确定平衡轴位置时需无间隙啮合。

　　

　　

　　2.4.平衡轴

平衡轴用于改善发动机的运行平稳性和噪音特性。通过装有平衡重块且朝相反方向旋转的两个轴可实现上述目的。

　　平衡轴由曲轴通过一个齿形链进行驱动。齿形链要求曲轴和平衡轴使用特殊齿轮。齿形链可以优化驱动链在链轮上的滚动过程，从而减少噪音形成。

　　

　　

　　

　　

　　确定平衡轴相对于曲轴的位置时用一个 4.5 mm 厚的定位心轴固定下部平衡轴。为此必须取出插在定位孔内的密封塞。密封塞可防止在运行过程中机油流入平衡轴室内。室内的过多机油随平衡轴旋转而被带出并通过排出口输送回油底壳内。

　　

　　

　　2.5. 气门机构

　　2.5.1. 结构

　　

　　

　　

　　

　　

　　进气侧滚子式气门压杆由钢板制成且分为五个等级， 即等级“ 1” 至等级“ 5” 。中间推杆现在也由钢板制成且分为六个等级， 即等级“ 00” 至等级“ 05” 。

　　凸轮轴

　　N20 发动机采用已在 M73 发动机和 N43 发动机上应用的复合式凸轮轴。所有部件都热压到轴管上。

　　

　　

　　

　　

　　

　　所有管都用端盖密封。进气凸轮轴上的端盖确保由气缸盖通过进气凸轮轴为真空泵供油。排气凸轮轴上的端盖用于提高技术洁净度。

　　正时时间

　　

　　

　　

　　进气门和排气门

　　进气门和排气门均采用与 N55 发动机结构相同的部件。进气门的气门杆直径为 5 mm。排气门的气门杆直径为 6 mm， 因为排气门采用空心钻孔结构且带有钠填充物。此外，排气门气门座进行了铠装处理（较

　　硬材料）， 进气门气门座进行了感应硬化处理。

　　气门弹簧

　　进气门和排气门的气门弹簧不同。进气门气门弹簧已在 N52、N52TU 和 N55 发动机上使用。排气门气门弹簧已在 N43、N51、N52、N52TU、N53、N54 和 N55 发动机上使用。

　　2.5.2. 电子气门调节系统（Valvetronic）

　　

　　VANOS

　　VANOS 系统进行了改进。经过改进后 VANOS 调节单元的调节速度提高。通过改进还进一步降低了对污物的敏感度。通过 N55 发动机 VANOS 与 N20 发动机VANOS 的以下对比可以看出所需机油通道减少。

　　

　　

　　

　　

　　下图展示了 VANOS 调节单元内的机油通道。通过浅黄色通道可使进气凸轮轴朝“ 提前” 方向调节，通过深灰色通道可使 VANOS 调节单元朝“ 延迟” 方向调节。

　　

　　

锁销可确保 VANOS 调节单元在无压力状态下处于明确的锁止位置。此处没有显示的螺旋弹簧或扭转弹簧可补偿中等凸轮轴摩擦； 如果没有弹簧， 则 VANOS 向延迟方向调节（通过摩擦力）的速度比向提前方向调节（克服摩擦力）的速度快得多。通过机油压力确保锁止，在执行机构断电的情况下机油压力始终将 VANOS 调节单元压入锁止位置， 从而卡止锁销和锁死 VANOS 调节单元。通过这种方式可以调节正时时间。这一点对于发动机起动时确保准确的正时时间非常重要。

　　除用于朝“ 提前” 方向调节的机油压力外， 还通过 VANOS 调节单元内的机油通道为锁销提供机油。

　　需要朝“ 提前” 方向调节凸轮轴时，则通过此后产生的机油压力克服锁止弹簧作用力向管状部件方向压下锁销并释放用于 VANOS 调节的锁盖。

　　

　　

　　

　　VANOS 中央阀用于将 VANOS 调节单元与凸轮轴固定在一起。此外通过该 VANOS 中央阀还能控制流入 VANOS 调节单元的机油。在此通过一个电磁执行机构将自身活塞压在 VANOS 中央阀的活塞（4）上并推移后者来实现控制功能。

　　机油流量通过活塞进行控制。在下图中活塞处于移出状态。大图展示了机油从主机油通道流入 VANOS调节单元的情况，小图展示了机油从 VANOS 调节单元流入气缸盖的情况。

　　

　　

　　

　　

　　气门行程调节装置

　　如下图所示，带有 Valvetronic 伺服电机的气门行程调节装置结构与 N55 发动机相同。偏心轴传感器集成在 Valvetronic 伺服电机内。

　　现在使用已在 N55 发动机上应用过的 Valvetronic III。

　　

　　

　　2.6. 皮带传动机构

　　皮带传动机构包括一个带有发电机和空调压缩机的主皮带传动机构以及一个带有转向助力泵的辅助皮带传动机构。主皮带传动机构带有一个皮带张紧器，辅助皮带传动机构通过转轮张紧系统张紧。

　　

　　

　　N20 发动机的机油供给系统与 N55 发动机非常相似。只存在一些结构调整和细节变化。但是由于该系统比较复杂，在此还是要再次进行深入讨论。

　　N20 发动机的机油供给系统具有以下特点：

　　? 特性曲线控制式机油泵

　　? 新型往复式滑阀机油泵

　　? 新型 VANOS 中央阀

　　? 平衡轴和机油泵传动链条张紧器

　　? 粗滤机油冷却系统

　　? 新型组合式机油压力和机油温度传感器。

　　3.1. 概览

　　下图展示了机油供给系统概况和液压回路图以及发动机内机油通道实际布置情况。

　　3.1.1. 液压回路图

　　

　　

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