N74发动机机械系统解析
BMWCHE/2015-12-02/技术解析/阅读:次
一、概述
N74发动机采用燃烧室顶中心高精度直喷系统布置、向外打开式压电喷射器以及带有间接增压空气冷却系统的双涡轮增压系统。废气涡轮增压器装在发动机外部。N74发动机技术亮点见下图。
N74发动机采用燃烧室顶中心高精度直喷系统布置、向外打开式压电喷射器以及带有间接增压空气冷却系统的双涡轮增压系统。废气涡轮增压器装在发动机外部。N74发动机技术亮点见下图。
1 .带有齿轮套管形链条的凸轮轴传动装置
2.用于高精度直喷系统的高压泵
3.用于间接增压空气冷却系统的增压空气冷却系统
4.向外打开式压电喷射器
5.体积流量调节式机油泵
6.废气涡轮增压器
7.通过废气旁通阀的增压压力调节装置
2.用于高精度直喷系统的高压泵
3.用于间接增压空气冷却系统的增压空气冷却系统
4.向外打开式压电喷射器
5.体积流量调节式机油泵
6.废气涡轮增压器
7.通过废气旁通阀的增压压力调节装置
N74发动机的改进措施和新增功能见下表。
总之，虽然对 N74发动机进行了全新设计，但该发动机基本上采用与 N63发动机相同的技术和相同的单个部件。
N74发动机上市时提供的型号是 N74B60U0，缩写形式是 N74，即发动机型号代码。N74B60U0发动机型号说明见下表。
发动机曲轴箱上标有用于明确识别和分配发动机的代码，其中前七位非常重要。N74发动机的代码采用新的标准，前六位与发动机名称相同。第七位连续字母则可以用于区分额定功率或排放标准。
发动机编号是一组连续的数字，用于准确识别每一台发动机。发动机代码和编号位于曲轴箱旁的空调压缩机固定支架后面。
二、机械系统
(一)发动机売体
1、发动机缸体
N74发动机缸体的结构形式与 N63发动机基本相同，区别是采用60° 的汽缸列夹角和以下新型部件：铝合金缸体、封闭式盖板、珩·磨汽缸套、带有主轴承盖板向下延长的侧壁、 带有附加侧壁连接的双主轴承螺栓。N74发动机缸体见下图。
带有下延侧壁的曲轴箱安装了一个附加的通过螺纹插口和螺栓进行侧壁连接的双主轴承螺栓，通过它可以吸收V形发动机曲轴传动机构产生的较大横向力。
汽缸间的发热部位有用于凸台冷却的冷却液开孔。为了减少曲轴箱内活塞动作造成的能量损失，在1~6轴承座内都保留了2个通风孔。汽缸盖和曲轴箱通风装置的独立机油回流通道可以降低泄漏气体内的机油含量。
2、汽缸盖
N74发动机的喷射器和火花塞设在燃烧室顶中心。根据汽缸盖布局 (内部进气侧、 外部排气侧)方式，燃油高压泵装在进气凸轮轴(分别在汽缸1和2以及7和8之间)上方，与 N63 发动机相似。进气通道的导流棱边能够产生强烈的气流运动。
该发动机采用对角线方式分布的冷却系统。冷却液横向流过汽缸盖 (从发动机外侧流至 V 形区域)，入口位于后方外部，出口位于前方内部。在这种情况下，也将其称为以对角线方式分布的冷却系统。
该发动机只有一个用于机油回路的单向阀，它集成在汽缸盖内。VANOS的单向阀集成在VANOS单元内。汽缸盖罩由压铸铝合金制成，用于曲轴箱通风时的机油分离。塑料材质的机油分离器与 N63 发动机的机油分离器非常相似。
3、油底壳
油底壳由压铸铝合金制成，它由两部分组成。上部油底壳和下部油底壳进行了强度和声音特性优化，在极端行驶状况下可通过两件式导流板减少机油泡沫的产生。在纵向和横向动力较大的情况下，发动机可以通过集油挡板获得足够的机油油位。
油底壳内集成发动机冷却器的节温器和带有由合成纤维网制成的机油滤清器。机油滤清器安裝在机油油位传感器下部油底壳，可以进行电子机油油位测量。因此，该发动机无需配备机油尺。
4、曲轴箱通风装置
N74发动机曲轴箱通风装置见下图。
1.汽缸列 2机油分离器人口 2.单向阀
3.至汽缸列2进气装置的出口 4.至汽缸列l进气装置的出口
5.单向阀 6.至汽缸列l机油分离器的入口
7.对流中的通风孔 8.单向阀 9.至汽缸列l洁净空气管的出口
10.至汽缸列1洁净空气管的接口 11.汽缸列1的机油分离器
12.机油回流通道 13.至汽缸列1进气装置的接口
14.至汽缸列2进气装置的接口 15.汽缸列2的机油分离器
16.至汽缸列2洁净空气管的接口 17.机油分离器的人口
18.单向阀 19.至汽缸列2洁净空气管的出口
3.至汽缸列2进气装置的出口 4.至汽缸列l进气装置的出口
5.单向阀 6.至汽缸列l机油分离器的入口
7.对流中的通风孔 8.单向阀 9.至汽缸列l洁净空气管的出口
10.至汽缸列1洁净空气管的接口 11.汽缸列1的机油分离器
12.机油回流通道 13.至汽缸列1进气装置的接口
14.至汽缸列2进气装置的接口 15.汽缸列2的机油分离器
16.至汽缸列2洁净空气管的接口 17.机油分离器的人口
18.单向阀 19.至汽缸列2洁净空气管的出口
(1) 可调通风系统。N74发动机安装可调通风系统。在自吸式发动机运行模式和增压运行模式下，废气涡轮增压器后端引入经过清洁的泄漏气体。虽然每个汽缸列都有各自的机油分离系统，但左侧和右侧汽缸列的曲轴箱通风装置并不是完全彼此分离的。
(2)机油分离。N74发动机使用迷宫式密封装置和气旋式机油分离器。每个汽缸列的机油分离器売体内都集成 1 个迷宫式密封装置和4个气旋机构。N74发动机机油分离示意图见下图。
(二)曲轴传动机构
1、曲轴
N74发动机使用带有感应式淬硬接触面的锻造曲轴。主轴承中空孔和曲柄轴颈的开孔有助于减轻重量。为了降低油耗，曲轴的主轴承直径由70mm减至65mm，在不增大曲轴箱的情况下，可以实现主轴承双螺栓连接。机油泵由曲轴的飞轮一侧驱动，其链轮与曲轴直接相连。曲轴轴承采用双材质轴瓦。
2、连杆
N74发动机使用断裂加工带有梯形活塞销的锻造连杆。在连杆的叉形侧使用三材质喷镀轴瓦，三材质轴瓦装在端盖一侧。
3、活塞
N74发动机使用带有铁涂层的活塞，两列汽缸使用同一零件号的活塞。
(三) 凸轮轴传动装置
N74发动机的凸轮轴传动装置使用齿轮套管形链条。这种链条结合了齿形链条和套管形链条的优点，在提高耐磨性的同时降低噪音。
两个汽缸列使用相同的链条张紧器、 张紧导轨和滑轨。N74发动机的点火上止点 (TDC) 设在第一个汽缸上。进行定位时，可使用与 N63发动机相同的专用工具。将该工具装在扭转减振器上，可以标出定位心轴相对于曲轴箱的参考基准点。
用于正时链润滑的机油喷嘴集成在链条紧张器内。如果需要拆卸链条紧张器，那么必须在拆卸前将链条紧张器完全压入到位，操作时需要使用专用工具进行保护。
(四)气门机构
N74发动机的气门机构能够在混合气换气过程对气门开启时间进行优化。N74发动机的气门行程曲线见下图。
1.排气门打开 2.进气门打开 3.排气门持续开启时问
4.排气门关团 5.进气门关闭 6.通门持续开启时间
4.排气门关团 5.进气门关闭 6.通门持续开启时间
1、VANOS单元
N74发动机装备无级双 VANOS单元。每个汽缸列都有一套VANOS单元。为了能够驱动真空泵，汽缸列l还配备了带有开糟的驱动法兰。VANOS单元具有以下点火提前角调节性能：进气VANOS单元相对于曲轴的调节角度为50°，排气 VANOS单元相对于曲轴的调节角度也为50°。
2、凸轮输
N74发动机配置热接口铸铁凸轮轴。在凸轮轴上有凸轮 (锻造)、用于 VANOS单元 (包括扳手宽度面和用于专用工具的双平面)的钢制法兰以及为凸轮轴传感器提供信号的脉冲信号轮(烧结)。在进气凸轮轴上还装有三段凸轮，该凸轮用于驱动高压泵。
3、滚子式气门摇臂
N74发动机配置滚子式气门摇臂。作为凸轮运动的传动元件，这种气门揺臂的特点如下： 摇臂支撑面有一个定向机油喷射孔，可以将机油准确地喷射到凸轮轴和滚子式气门摇臂的接般
面之间 (定向喷射)，从而对滚子及凸轮进行冷却和润滑。N74发动机滚子式气门播臂见下图。
1.演子 2.机油喷射孔
4、气门
N74发动机使用充钠排气门。气门杆没有镀铬。
(五)皮带传动机构
N74发动机皮带传动机构见下图。
1.冷却液泵 2.张紧轮 3.导向轮 4.发电机 5.转向助力泵
6.多楔带 7.扭转减振器上的皮带轮 8.弹性皮带 9.空调压缩机
N74发动机的主皮带传动机构使用一条7肋多楔皮带，该皮带驱动以下部件： 为主动转向系统和主动侧翻稳定装置提供液压油的转向助力泵、 风冷式发电机 (2loA) 和机械式冷却液泵。主皮带传动机构装有一个机械张紧轮，用于调节多楔带所需的张紧力。光滑的冷却液泵皮带轮可以将一部分皮带磨损转移至皮带肋的尖端，这样有助于延长皮带的使用寿命。曲轴和转向助力泵皮带轮上的排水导槽可以将溅入的水以及涉水行驶后在皮带和皮带轮之间残留的积水排出。空调压缩机由四楔式弹性皮带驱动。由于具有多楔带张紧系统，因此可以取消一个张紧轮及其辅助安装工具。
扭转减振器承担抵消曲轴扭转振动的任务，这样皮带传动机构只需承担较小的扭转振动及振幅，皮带负荷降低，从而提高使用寿命。
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