N74发动机进气和排气系统解析
BMWCHE/2015-11-29/技术解析/阅读:次
N74发动机的进气和排气系统见下图。
(一)进气导管
与发动机固定在一起的进气消声器构成双气流式进气导管。这种布置特点是可以将吸气和压力侧的压力损失降至最低。空气从车辆前部格栅后方两侧被吸入，然后通过每侧一个未过滤空气消音器，进行消音。
美规和韩国规格的车型中使用热膜式空气质量/流量传感器(数字式HFM7型)，它安装在进气消音器的出口处。节气门直接装在增压空气冷却器的前部。
(二)涡轮增压系统
N74发动机的废气涡轮增压器位于发动机的外部，这使得汽缸夹角为60°的 Vl2发动机的增压系统和整个外围设备布局最佳。
N74发动机的废气涡轮增压器是传统 (无可变导向叶片结构 VNT和双涡形) 的废气涡轮增压器。为了进行增压压力调节，使用真空控制式废气旁通阀。每个汽缸列都有一个废气涡轮增压器。这种废气涡轮增压器能够实现低转速下的快速响应。废气旁通阀用于控制增压压力。此外，该废气涡轮增压器装置还使用循环空气减压阀。N74发动机废气涡轮增压器见下图。
(1)增压压力调节装置。废气涡轮增压器的增压压力与到达废气涡轮增压器涡轮处的废气气流以及因此而产生的废气涡轮增压器转速有直接关系。废气气流的速度和质量直接取决于发动机转速和发动机负荷。N74发动机废气涡轮增压器的内部结构见下图。
发动机管理系统通过废气旁通阀调节增压压力。废气旁通阀的真空操纵由发动机管理系统利用电子气动压力转换器 (EPDW) 控制。持续运行的发动机真空泵产生真空并将其存储在两个真空蓄能器内，这样可以确保这些真空控制部件不会对制动助力功能产生不利影响。
当达到所需增压压力时，废气旁通阀打开并使部分废气气流通过涡轮，这样可防止增大的废气气流继续提高压缩机转速。在满负荷运行模式下，N74发动机进气管内的最高压力为70kPa。
(2)循环空气减压控制。N74发动机有一个集成在废气涡轮增压器中的电动循环空气减压阀。循环空气减压阀用于降低节气门快速关闭时不希望出现的增压压力峰值。因此，该阀对降低发动机噪音起到重要作用，有助于保护废气涡轮增压器的部件。N74发动机循环空气减压阀见下图。
(三)进气装置
由塑料制成的进气装置安装在发动机的V形区域内。由于左侧与右侧的部件相互分离，因此还需在进气装置的后部安装两个增压压力传感器。
(四)排气系统
N74发动机排气系统见下图。
1、排气歧管
N74发动机使用无间隙排气歧管 (LSI)，其突出优点是进行两次三合一的点火顺序优化组合。
2、废气再处理
催化转換器直接装在发动机附近废气涡轮增压器涡轮的后方。较短的排气导管可以使催化转换器迅速达到运行温度。新型废气传感器、 LSU ADV氧传感器和二次空气系统可以使 N7‘发动机满足 EUR05和 ULEV2排放标准。
3、二次空气系统
在暖机阶段，二次空气系统将附加空气(二次空气)吹入汽缸盖内的排气通道中，实现高温废气再燃烧，从而减少废气中的碳氢化合物和一氧化碳。此时产生的能量可以更快地加热处于暖机阶段的催化转换器并提高其转换效率。催化转换器的启动温度 (开始稳定工作) 约为300℃，当发动机启动后几秒钟内即可达到该温度。
每个二次空气阀的前端都安装一个压力传感器。压力传感器信号用于监控二次空气系统功能。
(1)二次空气泵。电动式二次空气泵安裝在汽缸列1的汽缸盖上。该泵在暖机阶段从发动机室内吸入新鲜空气。新鲜空气由集成在该泵内的过滤器进行清洁，然后通过压力管路流向两个二次空气阀。
当发动机启动后，发动机控制模块利用二次空气泵继电器向二次空气泵供电。供电时间最长为20s，时间长短主要取决于发动机启动时的冷却液温度。当冷却液温度在5 ~ 50℃之间时，二次空气泵才会启用。
(2)二次空气阀。每个汽缸列都有一个二次空气阀。二次空气泵用螺栓固定安装在汽缸盖后端。当系统压力大于阀门的开启压力时，二次空气阀打开。二次空气管路将新鲜空气送至汽缸盖的纵向孔内。新鲜空气在12个排气通道的24个针孔内进行高温废气再燃烧。
只要二次空气泵关闭，二次空气阀就会关闭，以避免废气回流至二次空气泵。
(3)二次空气系统的诊断功能。二次空气阀前的压力传感器和氧传感器的信号用于二次空气系统的诊断。诊断分为两种：一种是在二次空气泵启动后直接进行的粗略诊断，另一种是在二次空气进气装置启动12 ~ 14s后进行的详细诊断。
压力传感器信号用于粗略诊断程序。如果因泄漏使增压低于最低压力，或者因阀门堵塞或卡闭使增压超过最高压力，那么系统能够根据压力传感器信号识别出相关故障。
详细诊断程序需要使用压力信号和辅助的氧传感器信号。借助低于或超过压力和过量空气系数的故障限值，系统可以准确判断出现故障的汽缸列。
此外，系统还可以对二次空气泵继电器和压力传感器进行诊断，例如常见的电气故障： 导线断路，对地短路，对供电电压短路。当进行初始化设定时，需要通过环境压力检查压力传感器信号的可信度。
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