N63发动机机械系统解析

BMWCHE/2015-12-03/技术解析/阅读:次

(一)曲轴箱

N63 发动机的曲轴箱采用侧壁向下延伸的封闭式端盖的新型结构。该曲轴箱由铝合金制成，带有珩磨缸套。与 N62发动机相似，N63发动机的曲轴箱采用带有附加侧壁连接的双主轴承螺栓。涡轮增压器装在V形区域内，此位置原来用于安装冷却液收集器 (水箱)。

(二)汽缸盖

由于N63 发动机汽缸盖的进气和排气通道采用互换位置方案，因此能够确保冷却液从进气侧到排气侧的同时达到最佳横向流量。进气通道的导流棱边可以产生更强烈的气流运动。喷射器和火花塞以十字交叉方式布置在燃油室顶的中心位置。

N63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机构中的两个单向阀集成在VANOS单元内。

(三)曲轴

为了减轻重量，曲轴的主轴承直径由70mm减至65mm。机油泵由曲轴的飞轮一侧驱动，其链轮与曲轴相连。

(四)正时机构

为了驱动凸轮轴，每个汽缸列都采用一个全新的齿轮套管形链条。这种链条结合了齿形链条和套管形链条的优点，可在提高耐磨性的同时降低噪音。两个汽缸列都使用链条张紧器、张紧导轨和滑轨，这些部件是相同的。机油喷嘴集成在链条张紧器内。

进行定位卡止时，N63发动机不再以第一缸点火TDC为基准，而是以第一缸点火TDC前150°为基准。将专用工具装到扭转减振器上，扭转减振器的标记是定位心轴相对曲轴箱的参照基准点。

(五)凸轮轴

N63发动机采用与 N73 发动机相同类型的复合式凸轮轴。凸轮轴上的所有部件都热压在轴管上，见下图。

1.输入法兰 2.用于专用工具的双平面
3.轴管 4.凸轮 5.真空泵的输出法兰
6.凸轮轴传感器的参考基准

7.高压泵传动装置的三段凸轮
8.扳手宽度面 A.进气凸轮轴 B.排气凸轮轴

输入法兰、扳手宽度面和用于专用工具的双平面由同一部件构成。排气凸轮轴装有驱动燃油系统高压泵的三段凸轮，它位于第一或第五汽缸后部。

N63发动机凸轮轴的一个显著特点是，2、4、7、8缸的排气凸轮轴与1、3、5、6缸的排气凸轮轴产生的气门行程曲线是不同的。N63发动机的2、4、7、8缸气门行程曲线见下图。

N63发动机的1、3、5、6缸气门行程曲线见下图。

由以上两张气门行程曲线图可以看出，2、4、7、8缸的排气门打开稍晚些，持续开启时间较短，而且气门行程较小，这样可以确保发动机运转更平稳。

(六) 无级VANOS单元

N63发动机以每缸4气门方式 (气门由两个顶置凸轮轴驱动) 实现换气。发动机正时时问可以通过两个无级 VANOS单元以可变方式调节。该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°。

需要说明的是，N63发动机的VANOS单元与 N62发动机的VANOS单元有所不同。虽然VANOS单元的基本功能是相同的，但 N63发动机的VANOS单元取消了某些部件，进行了优化，叶片不再作为单个零件，而是与 N52发动机相似，将叶片设计成摆动转子。原来集成在N62发动机VANOS单元内的扭转弹簧，现在变成螺旋弹簧并安装在 N63发动机VANOS单元的前部，并且用塑料盖板进行保护。

(七)皮带传动机构

N63发动机配置双皮带传动机构。这种皮带传动机构是N63发动机的标准配置，见下图。

1.发电机 2.多楔带 3.冷却液泵 4.转向助力泵
5.张紧轮 6.扭转减振器 7.弹性皮带 8.空调压缩机

主皮带传动机构装有一个机械式张紧轮，用于调节多楔带所需的张紧力。空调压缩机由一条弹性皮带驱动，采用新技术安装和张紧新皮带，见下图。

1.弹性皮带的安装位置
2.转动扭转减振器，使皮带张紧
3.正常位置

可以将扭转减振器上的皮带轮从特定位置向空调压缩机方向移动，这样即可在不使用专用工具的情况下也能安装弹性皮带。扭转减振器的移动是通过皮带轮上的一个偏心长孔来实现的。取下皮带轮的4个固定螺栓，即可沿此长孔进行径向移动。当发动机旋转180°时，弹性皮带的张紧力将皮带轮再次拉回曲轴的中心位置。

(八)曲轴箱通风装置

每个汽缸列都有各自的曲轴箱通风裝置，其工作原理见下图。

1.节气门 2.排气通道 3.机油回流管路
4.曲轴空间 5.油底壳 6.到进气管的通道
7.调压装置 8.油气分离器 9.排油管路

泄漏气体与发动机机油的混合气通过排气通道进入油气分离器，油气分离器从混合气中分离出发动机机油。分离出的发动机机油通过排油管路流进油底壳。净化后的泄漏气体通过调压装置进入一条进气管通道，然后进入进气系统的洁净空气管内。

1、油气分离器

N63发动机采用迷宫式和气旋式油气分离器。每个汽缸列的油气分离器売体内都有一个迷宫式密封装置和4个气旋机构，目前只使用其中的3个机构，另外一个预留，用于其他功能。N63发动机油气分离器的结构原理见下图。·

1.到进气系统的通道 2.汽缸盖罩
3.迷宫式密封装置 4.自汽缸盖的排气通道

5.机油回流管路 6.油气分离器壳体 7.气旋机构

从曲轴箱吸入的油雾通过迷宫式密封装置被导入油气分离器，油雾首先通过迷宫式密封装置的表面并进行一次机油预分离，然后流出。随后流出的泄漏气体在气旋机构内旋转。离心力使较重的机油沉积在气旋壁上并滴入排油管路内。较轻的泄漏气体从气旋机构中部被吸出。净化后的泄漏气体从此处进入进气系统。

2、自吸式发动机运行模式

N63 发动机配置废气涡轮增压系统，因此曲轴箱通风装置必须设置特殊的装置，以适应废气涡轮增压工况。N63 发动机自吸式发动机运行模式下的曲轴箱通风原理见下图。

1.空气渡清器 2.进气装置 3.油气分离器
4.排油 5,排气通道 6.曲軸空间
7.机油回流通道 8.废气涡轮增压器

9.清净空气管的管路 10.至洁净空气管的管路
11.至进气装置的単向调 12.节气门
13.至洁净空气管的单向阀
14.至进气装置的管路 15.压力节流阀

只有进气装置内处于真空状态时，才能在自吸式发动机运行模式下进行曲轴箱通风。只要进气装置内的压力因增压过程而升高，就不能再通过这种模式吸入泄漏气体。由于增压压力有进入曲轴箱的危险，因此至进气管的通道内装有一个单向阀。此外，由于压力过低可能导致机油通过曲轴箱通风裝置被吸入进气装置，因此必须在曲轴箱通风装置内安装限压裝置。N63 发动机使用节流阀来限制曲轴箱通风装置内的流量和压力。限压装置的节流阀与进气装置的单向阀集成在一起。

在自吸式发动机运行模式下，排气通过一条从汽缸盖罩至进气装置的外部管路，见下图。

1.油气分离器 2,进气装置 3.洁净空气管工作
4.带节流功能的进气装置单向阀
5.至洁净空气管路的单向阀

A.净化的泄漏气体
B.自吸式发动机运行模式下排气
C,增压运行模式下排气

3、增压运行模式

N63 发动机增压运行模式下的曲轴箱通风原理见下图。

1.空气渡清器 2.进气装量 3.油气分离器
4.排油 5.排气通道 6.曲轴空间
7.油底売 8.机油国流通道 9.度气温轮增压器
10.洁浄空气管 11.至洁净空气管的管路
12.至进气装置的单向阀 13.节气门
14.至洁净空气管的单向阀 15. 至进气装置的管路
16.压力节流阀

由于在增压运行模式下进气装置内的压力会升高，因此至进气装置的单向阀关闭。由于洁净空气管在增压运行模式下处于真空状态，因此至洁净空气管的单向阀打开，泄漏气体通过废气涡轮增压器的压缩机和增压空气冷却器进入进气装置。

如果排气装置排出蓝烟，那么需要检査机油是否通过曲轴箱通风装置被吸入燃烧室。故障原因可能是曲轴箱通风装置损坏，明显的故障症状是洁净空气管内沉积大量机油。

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