發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)巡禮(6) 寶馬N20發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)解析

　　【太平洋汽車網(wǎng) 技術(shù)頻道】直列6缸自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)一直是寶馬的看家法寶，同排量發(fā)動(dòng)機(jī)中的佼佼者，一直應(yīng)用于寶馬中端主力車型上。而全新的N20B20發(fā)動(dòng)機(jī)已逐漸取代2.5L和3.0L兩臺(tái)經(jīng)典的直列6缸自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)。這臺(tái)排量只有2.0L的直列四缸發(fā)動(dòng)機(jī)到底有多大的能耐？本期文章將對(duì)寶馬N20渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行解析。

● 發(fā)動(dòng)機(jī)基本參數(shù)：

● N20發(fā)動(dòng)機(jī)的那些事

　　直列6缸自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)一直是寶馬的招牌菜，平順的動(dòng)力輸出，線性的油門響應(yīng)，動(dòng)聽(tīng)的排氣聲浪，是同排量發(fā)動(dòng)機(jī)中的佼佼者，曾多次獲得世界十佳引擎大獎(jiǎng)稱號(hào)。

　　然而，具有小排量高功率的渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)逐漸變得火熱，低排量、低油耗、高性能的發(fā)動(dòng)機(jī)更能獲得人們的青睞。德系的奔馳、奧迪都紛紛將增壓技術(shù)運(yùn)用到主力發(fā)動(dòng)機(jī)上。為了彌補(bǔ)自然吸氣直列6缸扭力方面的弱勢(shì)，寶馬先后開(kāi)發(fā)了的3.0L渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)N54和N55，其中N54發(fā)動(dòng)機(jī)采用的是雙渦輪增壓，而N55則采用的是雙渦管單渦輪增壓，在保持N54高性能的前提下，進(jìn)一步降低了油耗。

　　不過(guò)N54/N55發(fā)動(dòng)機(jī)主要用于價(jià)格不菲的高性能車型上，為了滿足中端系列車型市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的需要，于是寶馬借助N55發(fā)動(dòng)機(jī)上運(yùn)用成熟的雙渦管單渦輪增壓技術(shù)開(kāi)發(fā)了低排量的直列4缸渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)——N20。

　　寶馬N20發(fā)動(dòng)機(jī)可以看做是N55發(fā)動(dòng)機(jī)的縮小版，憑借著先進(jìn)的技術(shù)在2011年的全球十佳引擎榜上有名，在國(guó)內(nèi)首次使用于國(guó)產(chǎn)的寶馬X1車型上。

　　N20B20按功率高低有三種調(diào)校，高功率版本最大功率180Kw(245ps)，最大扭矩350Nm；中功率版本最大功率為160Kw(218ps)，最大扭矩為310Nm；而低功率版本最大功率為135KW(184ps)，最大扭矩為320Nm。

　　N20發(fā)動(dòng)機(jī)在最低1250轉(zhuǎn)時(shí)就能爆發(fā)最大扭矩，是目前量產(chǎn)渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)中，最大扭矩輸出轉(zhuǎn)速設(shè)定最低的。最大扭矩可以一直持續(xù)到4800轉(zhuǎn)，擁有3550轉(zhuǎn)的寬廣扭矩平臺(tái)，涵蓋了日常行車所要用到的轉(zhuǎn)速范圍。在1250轉(zhuǎn)時(shí)就能達(dá)到扭矩峰值，渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)中很少見(jiàn)，如搭載在奔馳B級(jí)車型上的1.6T M270發(fā)動(dòng)機(jī)，在1250轉(zhuǎn)時(shí)達(dá)到200Nm的最大扭矩，并一直持續(xù)到4000轉(zhuǎn)。

寶馬發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)代碼識(shí)別：

以發(fā)動(dòng)機(jī)N20B20A為例，代碼共有1-7位，下面是每位代碼代表的含義：

1 　代表發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)發(fā)商：M,N=BMW集團(tuán)；P=BMW Motorsport；S=BMW M GmbH；W=外購(gòu)發(fā)動(dòng)機(jī)
2 　代表發(fā)動(dòng)機(jī)類型：1=R4（如N12）；2=R4（如N20）；4=R4（如N43）；5=R6（如N55）；6=V8（如N63）；7=V12（如N73）；8=V10（如S85）。
3 　代表標(biāo)準(zhǔn)型發(fā)動(dòng)機(jī)方案更改：0=標(biāo)準(zhǔn)型發(fā)動(dòng)機(jī)；1至9=更改（如燃燒方式）
4 　代表工作方式或燃油和安裝位置：B=縱向安裝汽油發(fā)動(dòng)機(jī)；D=縱向安裝柴油發(fā)動(dòng)機(jī)；H=氫動(dòng)力
5 　代表排量（升）：1=1升+
6 　代表排量（1/10升）：8=0.8升
7 　代表型式認(rèn)證：A=標(biāo)準(zhǔn)；B-Z=根據(jù)需要，如RON87

（N20發(fā)動(dòng)機(jī)介紹）

　　我們先通過(guò)上面的視頻對(duì)N20發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行一個(gè)感觀上的認(rèn)識(shí)，下一頁(yè)將對(duì)這款發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)特性進(jìn)行一個(gè)詳細(xì)的介紹。

● N20發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)特性

　　進(jìn)排氣門可變正時(shí)系統(tǒng)(雙Vanos)

　　N20發(fā)動(dòng)機(jī)同樣采用了雙Vanos進(jìn)排氣門可變正時(shí)系統(tǒng)（類似于豐田的D-VVT、福特的iVCT等技術(shù)），主要通過(guò)對(duì)電磁閥對(duì)機(jī)油的控制，來(lái)相應(yīng)調(diào)節(jié)進(jìn)排氣vanos調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)氣門的提前或延遲連續(xù)可變。

　　進(jìn)排氣可變正時(shí)系統(tǒng)的進(jìn)氣vanos的調(diào)節(jié)范圍可達(dá)70°的曲軸轉(zhuǎn)角，排氣vanos的調(diào)節(jié)范圍可達(dá)55°的曲軸轉(zhuǎn)角，雙vanos可變正時(shí)技術(shù)處于領(lǐng)先水平。ECOTEC LLU 發(fā)動(dòng)機(jī)的DCVCP可變正時(shí)系統(tǒng)，進(jìn)氣端可調(diào)范圍為60°的曲軸轉(zhuǎn)角，排氣端可調(diào)范圍為50°的曲軸轉(zhuǎn)角。

　　氣門升程調(diào)節(jié)裝置(Valvetronic)。寶馬的Valvetronic可變氣門升程系統(tǒng)，主要是通過(guò)在其配氣機(jī)構(gòu)上增加偏心軸、伺服電機(jī)和中間推桿等部件來(lái)改變氣門升程。

　　當(dāng)電動(dòng)機(jī)工作時(shí)，蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)會(huì)驅(qū)動(dòng)偏心軸發(fā)生旋轉(zhuǎn)，再通過(guò)中間推桿和搖臂推動(dòng)氣門。偏心輪旋轉(zhuǎn)的角度不同，凸輪軸通過(guò)中間推桿和搖臂推動(dòng)氣門產(chǎn)生的升程也不同，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)氣門升程的控制。N20發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣門最大升程達(dá)9.9mm，排氣門最大升程達(dá)9.3mm。

　　高精度燃油直接噴射技術(shù)

　　N20發(fā)動(dòng)機(jī)同樣采用了Bosch高壓噴射裝置HDE，能根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工況高精度控制燃油噴射。高壓泵是一個(gè)單活塞泵，由排氣凸輪軸通過(guò)一個(gè)三段凸輪進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。

　　使用的Bosch的7孔噴射嘴式電磁閥噴射器能有效提高燃油與空氣混合，這種電磁閥噴射器的噴射角度和噴射形狀可變性較高，噴射壓力最高可達(dá)200bar

　　單渦輪雙渦管增壓技術(shù)

　　N20發(fā)動(dòng)機(jī)采用N55發(fā)動(dòng)機(jī)上運(yùn)用成熟的雙渦管單渦輪增壓技術(shù)。所謂單渦輪雙渦管增壓器，可以簡(jiǎn)單理解為將普通的增壓器上的渦管分割為兩根渦管，渦輪是由兩個(gè)通道的廢氣推動(dòng)的。這樣做有什么好處?

　　充分地利用廢氣脈沖的能量推動(dòng)渦輪，有效緩解渦輪增壓低速時(shí)的遲滯性。N20發(fā)動(dòng)機(jī)在1250rmp的時(shí)候就能爆發(fā)最大的扭矩，一直持續(xù)到4800rmp(高功率版)。

　　進(jìn)排氣更為充分。按照發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火時(shí)間，將點(diǎn)火時(shí)間相鄰的兩個(gè)氣缸的排氣管兩兩分開(kāi)(1和4一組、2和3一組)，合成兩個(gè)廢氣通道，進(jìn)而推動(dòng)渦輪。這樣可以有效降低各缸的排氣干涉，使氣缸的排氣進(jìn)氣更為充分。

更深一步了解單渦管雙渦輪增壓原理，點(diǎn)擊進(jìn)入：

　　雙平衡軸

　　四缸發(fā)動(dòng)機(jī)相對(duì)于V型發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)平順性不好，因而在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部都會(huì)設(shè)計(jì)有平衡軸用于抵消發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部振動(dòng)。其原理是使用偏心軸旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生與發(fā)動(dòng)機(jī)振動(dòng)相反的振動(dòng)從而實(shí)現(xiàn)消振的效果。

　　N20發(fā)動(dòng)機(jī)采用了雙平衡軸，位于發(fā)動(dòng)機(jī)底部，由曲軸通過(guò)一個(gè)齒形鏈條進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，可對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行一階和二階的振動(dòng)進(jìn)行消除。

　　特性曲線調(diào)節(jié)式機(jī)油泵

　　N20發(fā)動(dòng)機(jī)采用了已在N55發(fā)動(dòng)機(jī)上應(yīng)用的特性曲線調(diào)節(jié)閥，數(shù)字式發(fā)動(dòng)機(jī)電子系統(tǒng)可通過(guò)該調(diào)節(jié)閥以電動(dòng)控制的方式來(lái)控制機(jī)油泵的輸送功率。

　　特性曲線調(diào)節(jié)式機(jī)油泵可根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)，如在較低負(fù)荷時(shí)，可相應(yīng)減小機(jī)油泵的輸送功率而減小機(jī)油壓力。

　　總結(jié)：寶馬N20發(fā)動(dòng)機(jī)可以說(shuō)是少了兩個(gè)缸的N50發(fā)動(dòng)機(jī)，集合了單渦輪雙渦管增壓技術(shù)、電子氣門技術(shù)、高精度燃油直噴技術(shù)，使得N20發(fā)動(dòng)機(jī)擁有高的性能下，進(jìn)一步降低了油耗。N20發(fā)動(dòng)機(jī)在1250轉(zhuǎn)時(shí)就能達(dá)到最大扭矩，并能持續(xù)到4800轉(zhuǎn)（高功版），涵蓋了日常行車所要用到的轉(zhuǎn)速范圍。

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