N20发动机进气和排气系统功能说明与解析
BMWCHE/2015-11-27/技术解析/阅读:次
(一)概述
N20发动机进气和排气系统的特点如下：采用版本7的热膜式空气质量/流量传感器。废气涡轮增压器带有集成式废气旁通阀和循环空气减压阀。车型不同，用于燃油箱通风装置的接口数量也不同，通常有3个曲轴箱通风接口。N20发动机进气和排气系统见下图。
(二)进气系统
N20发动机的进气系统见下图。
1、热膜式空气质量/流量传感器
根据当前的技术发展水平，利用进气温度、增压压力、发动机转速等信号计算出来的空气质量数据(替代值)，不仅用于发动机负荷控制，而且用于确定进气质量。即便如此，还是需要根据热膜式空气质量 / 流量传感器的测量值进行定期校准，以便补偿因进气系统内复杂的流体动力学条件产生的公差。
混合气制造技术(包括涡轮增压、电子气门控制、高精度喷射、分层进气模式等)越复杂，根据热膜式空气质量/流量传感器来校准替代值就越重要。高精度喷射(TVDI) 技术是目前最复杂的混合气制造技术，因此所有 TVDI发动机都装有热膜式空气质量/流量传感器。
热膜式空气质量/流量传感器还用于扩展诊断功能，例如燃油箱或曲轴箱通风系统的诊断功能。这些系统会引起空气质量偏差，对于美款车型尤为重要。
热膜式空气质量 / 流量传感器损坏或拔下其插头不会直接引起发动机应急运行，但会导致混合气形成效果不佳，尾气检测值变差，排放警告灯点亮。
2、进气装量
N20发动机的进气装置见下图。
N20发动机的进气装置与发动机控制模块之间有一个金属板，这样可以对发动机控制模块进行有效散热。取下该金属板，进气装置不处于敞开状态。
3、进气管压力传感器
该传感器装在进气装置输入端的节气门后部，它是一个组合式压力和温度传感器。
(三) 废气涡轮增压器
1、基本结构
N20发动机装有两个采用 Twin ScroLL II技术的废气涡轮增压器，这种增压器在涡轮人口处有两个独立通道，可分别将两个汽缸的废气引至涡轮叶片处。N20发动机的废气涡轮增压器见下图。
2、功能说明
Twin ScroLL II表示带有一个双涡管涡轮壳体的废气涡轮增压器，这种增压器可以分别将两个汽缸的废气引导至涡轮处。与其他发动机一样，N20发动机采用将汽缸1和4、汽缸2和3集成在一起的设计方式，这样可以更有效地达到脉冲增压效果。 ·
(1)定压增压和脉冲增压。废气涡轮增压有两种工作原理：定压增压和脉冲增压。定压增压是指涡轮前压力几乎恒定不变，用于驱动废气涡轮增压器的能量通过涡轮前、后的压力差获得。
采用脉冲增压方式时，涡轮前、后的压力变化迅速而显著，并且通过燃烧室排出的废气形成脉冲压力。当压力增大时，就会产生作用在涡轮上的压力波。此时利用废气动能就可使压力波以除冲方式驱动度气温，轮增压器。
脉冲增压可实现涡轮增压器的快速响应特性。特别是在发动机转速较低情况下脉冲最强，而此时在定压增压模式下温轮前、后的压力差尚小。
(2)与汽缸数量的关系。对于单缸发动机，曲轴每转两圈完成一个排气循环，因此从理论上说，每720°曲轴转角中有180°用于排气。
对于四缸发动机，由于曲轴旋转两圈后所有汽缸均完成各自的排气循环，因此在720° 曲轴转角内产生4个压力波，见下图。
四缸发动机的点火间隔是每隔180°曲轴转角均匀分配的，在此过程中压力相互叠加。当某一汽缸压力下降时，下一汽缸的压力已经增大，因此在涡轮前形成叠加压力，见下图。
叠加作用会使最小压力与最大压力差值明显减小，因此压力波作用在涡轮上的脉冲也随之减小，进而导致废气涡轮增压器内的脉冲增压减小，。为了防止出现这种情况，将4个汽缸分为两个通道进行增压，即相对于两个二缸发动机进行增压。根据四缸发动机的点火顺序，一个通道的排气循环间隔360°曲轴转角，因此即使在叠加情况下也可产生较大压力差并能更好地利用废气动能。
(四)排气系统
1、排气歧管
N20发动机采用四合二式排气歧管。该排气歧管采用无间隙技术与废气涡轮增压器焊接在一起，见下图。
2、催化转换器
N20发动机采用带有两个陶瓷载体、靠近发动机的单管式催化转换器，见下图。
N20发动机催化转换器的自瓷裁体技术参数见下表。
3、氧传感器
N20发动机采用Bosch氧传感器。控制传感器的型号为LSD ADV，该传感器位于催化转换器前部靠近涡轮出气口处，这个位置可以对所有汽缸进行单独探测。监控传感器的型号为LSF4.2，该传感器位于陶瓷裁体1与陶瓷载体2之间。
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