宝马 N62发动机手册

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第1章引言1 历史1 将来2

电子气门控制系统的工作原理4 N62

发动机引言6

引言

历史

今天所安装的汽油发动机和柴油发动机是高技术的结晶。特别是随着直接喷射

技术的引入和不断发展，柴油发动机已达到了迄今为止只有很好的汽油发动机才能达到的功率值。

另外耗油量也明显地降低了。过去几年中在汽油发动机上达到了一个非常好的扭矩和功率水平，并且耗油量下降了10%。 除此之外还达到了最低的排放值。 请记录为实现这些目标已采取的措施：

记录：

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然而在此期间，汽油发动机与柴油发动机之间的耗油量出现了较大的差距。直接喷射技术和带可调式气门机构的无节流负荷控制等设计‘表明汽油发动机还有很大潜力‘它越来越接近现代化柴油发动机的部分负荷耗油量值。

将来

在将来会有以下市场和法律要求 - 降低耗油量 - 改善动力性能 - 提高舒适性 - 减小排放 - 提高性价比

耗油量的降低意味着发动机效率的提高为提高效率有三种技术上可行的方案。 - 提高发动机效率通过。 记录

_______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ - 降低磨擦功造成的功率损失。 记录

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记录

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在这三种方案中避免换气损失的改善潜力最大且原则上可用于每台采用 节流控制的发动机上。

—— 高压效率 换气功 排放特性 满负荷

VANOS 电子气门控制+（+）

++=非常好； +=好； o=正常； -=差；

带可调式气门机构的无节流负荷控制提供的耗油量下降潜力与直接喷射汽油发

动机相近，并且没有明显的原则性弱点。

BMW 把可调式气门机构与双凸轮可变正时控制装置一起合称为电子气门控制系统。电子气门控制系统能够明显降低耗油量，且没有直接喷射在废气特性上的 缺点。 记录

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电子气门控制系统的工作原理

电子气门控制系统的工作原理与人类在身体紧张时的状态类似。假设您去跑步。您身体所吸进的空气质量将由肺来调节。您会不由自主地深吸气并由此为肺提供较多的空气，以便在身体中进行能量转换。如果您现在由跑步换成一种较慢的步法，例如散步，则身体需要的能量和空气相对减少。您的肺将以平缓呼吸的方式对此进

行自动调节。在这种情况下，如果您在嘴上堵上一块手帕呼，吸将非常费力。

在电子气门控制系统的新鲜空气进气装置中“取消了”节气门（与手帕 类似）。气门升程肺根据空气需要量进行调节。发动机可以自由呼吸。

以下P-V

图表说明了其技术原理

图1 换气比较图左侧不带电子气门控制系统右侧带电子气门控制系统

索引 P OT UT EÖ ES

说明 压力 上止点 下止点 进气门开启 进气门关闭 索引 AÖ AS Z 1 2 说明 排气门开启 排气门关闭 点火时刻 工作效率 压缩功率

名为“增益”的上部面积是燃油燃烧时获得的；功率名为“损失”的下部面积是换气功。换气功是为了把已燃烧的废气从气缸中排出并紧接着把新鲜气吸入气缸中必须消耗的能量。

在发动机电子气门控制系统进气过程中，节气门几乎一直打开一个合适的角度，以保证出现一个50 mbar 的近似真空。负荷控制通过气门的关闭时刻实现。与通过节气门实现负荷控制的普通发动机相比，在进气系统中只产生一个较小的真空，也就是说省去了产生真空的能耗，通过进气过程中较小的功率损失获得较高的效率。

在前面的示意图中左面是功率损失大一些的习惯方法： 在右面的示意图中可看到功率损失减小。

与柴油发动机不同在常规汽油发动机中，进气量通过加速踏板和节气门进行调节并按化学计算比例 =1 喷射所需要的燃油量。

在带电子气门控制系统的发动机上所吸进的空气量由气门的开启升程和开启持续时间决定。通过精确控制供油量这里也能实现按 =1 运行。

与此相反，带汽油直接喷射和浓度分区功能的发动机，在较宽的负荷范围 内以低燃油空气混合比工作。

昂贵且易受硫腐蚀的废气后处理装置，例如直喷式汽油发动机上使用的 在带有电子气门控制系统的发动机上因此就不需要了。 记录

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N62 发动机引言

N62 发动机是NG 新一代系列中的一个全新研究成果。 按排量 B36=3.6 升和B44=4.4 升分为两个系列。 将来N62 发动机将代替M62 发动机，定下的目标是： - 明显降低燃油消耗 - 降低有害物质排放 - 提高功率 - 改善扭矩 - 改善扭矩分布 - 降低发动机声音

为实现这些目标，已实施了下列章节范围内的一整套措施。 - 发动机机械装置 - 气门控制 - 进气管道 - 废气后处理 - 发动机管理控制

新型M62 发动机的主要特征是： - 8 气缸V 形分布 - 两列气缸夹角为90 - 2 个4 气门气缸盖 - 轻合金结构

- 新开发的可调式进气系统 - 电子气门控制系统

- 技术数据

发动机 结果类型 V型夹角 排量cm3 缸径/升程mm 气缸间距mm 曲轴主轴承直径￠mm 曲轴连杆轴承直径￠mm

功率KW 在此转速时rpm

扭矩Nm 在此转速时rpm 限定转速mm 压缩比 进气门直径￠mm 排气门直径￠mm 进气门升程mm 排气门升程mm

凸轮轴开启持续时间E/A°KW 发动机重量Kg组件（11至13）

设计使用的燃油ROZ

燃油ROZ 点火顺序 爆震控制系统 可调式进气系统 数字式发动机电子伺控系统

满足排气法规

发动机长度mm 相对M62节省燃油

最高车速Km/h E65电子限速控制

N62B36 N62B44 8缸V型 8缸V型 90° 90° 3600 4398 84/81.2 92/82.7 98 98 70 70 54 54 200 245 6000 6000 360 450 3300 3100 6500 6500 10.2 10.0 32 35 29 29 0.3-9.85 0.3-9.85 9.7 9.7 282/254 282/254 213 213 98 98 91-98 91-98

1-5-4-8-6-3-7-2 1-5-4-8-6-3-7-2

是 是 是 是 ME9.2+ ME9.2+ 电子气门控制系统电子气门控制系统的控制单元 的控制单元 EU-3 EU-3 EU-4 EU-4 LEV LEV 704 704 13% 14% 250 250

- 全负荷图表

N62 B36

KT-8235

图2 全负荷图表比较虚线= M62B35

N62 B44

KT-8236

图3 全负荷图表比较虚线= M62B44

- 发动机N62B36 的外观视图

图4 N62 发动机前视图

说 明

电子气门控制系统马达 燃油箱通气阀活性碳过滤器阀门

VANOS 电磁阀

发电机 水泵皮带轮 节温器壳 节气门单元 真空泵

至空气滤清器的进气管

索 引 1 2 3 4 5 6 7 8 9

KT-7886

图5 N62 发动机的后视图

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说明

凸轮轴位置传感器气缸列5-8

电子气门控制系统偏心轴位置传感器气缸列5-8 电子气门控制系统偏心轴位置传感器气缸列1-4 凸轮轴位置传感器气缸列1-4 二次空气阀

可调式进气系统的调整马达

KT-7681

发动机机械装置

进气系统概述

发动机功率和扭矩的提高以及发动机扭矩分布的优化。在很大程度上取决于在整个发动机转速范围内有一个最佳的发动机充气效率。

高充气效率在低速范围和高速范围内通过长进气行程及短进气行程实现。长进气行程在低速和中速范围内实现一个较高的充气效率。

借此可优化扭矩分布并提高扭矩。为实现在高速范围内提高功率的目标发动机需要短进气行程以获得更多的进气量。为解决因进气行程长度不同带来的矛盾已对进气系统进行了彻底的改进。

进气系统由下列部件组成： - 空气滤清器前的进气管接头

- 空气滤清器

- 带HFM 热膜式空气质量计的进气管 - 节气门部件 - 可调式进气系统 - 进气道

空气导流系统

-

新鲜空气系统

KT-7888

图6 N62 空气导流系统

索引 说明 1 进气管接头 2 带进气消音器的空气滤清器壳 3 带HFM 热膜式空气质量计的进气管 4 二次空气阀 5 二次空气泵SLP

吸入的空气通过进气管接头，从空气滤清器到节气门部件，再进入可调式进气系统，最后到达两个气缸盖的进气道。

按涉水深度准则，进气管接头的安装位置布置在发动机室的高处。涉水深度达： - 水深150 mm 车速30 km/h - 水深300 mm 车速14 km/h - 水深450 mm 车速7 km/h

空气滤清器元件的设计更换周期为100 000 公里。

- 节气门

N62 安装的节气门不需要用于发动机负荷控制。发动机负荷控制是通过进气门

的可调式升程变化进行的节气门完成下列任务：

- 为最佳起动发动机提供支持

- 确保在所有负荷范围内进气管中真空度恒定50 mbar

记录：

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- -

-

可调式进气管

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图7 可调式进气系统的壳体

索引 1 2 3

说明 驱动单元 马达盖板的螺纹 曲轴箱排气接口

4 5

6 7

燃油箱通气接口

进气

喷油阀安装孔 燃油分配油轨螺纹

进气系统位于发动机的V 形区域并被安装在气缸盖的进气道上。可调式进气系统的壳体由镁合金制成，

记录：

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KT-6800

图8 可调式进气系统的内视图

索引 1 2 3 4 5 6

每一个气缸都有一个自已独用的进气道（1）。 进气道通过一个转子（3） 与集气箱腔体（6） 连在一起。

每一个气缸列都有一个轴（4）， 所有转子固定在其上。气缸列1-4 的转子轴由一个驱动单元（一个带变速装置的电动马达）根据转速调节。

调节对置气缸列转子的第二根轴，通过正齿轮（5） 由被调节的轴逆向转

说明 进气道 漏斗 转子 轴 正齿轮 集气箱腔体

动。进气经集气箱腔体通过漏斗（2） 流向各气缸进气行程的长度通过转子的旋转调节。驱动马达由DME 控制，为了反馈漏斗位置信息驱动马达带有一个电位计。

图9

已调节到短进气行程的进气系统

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图10 已调节到长进气行程的进气系统

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进气行程长度根据发动机转速无级调节，从长进气行程到短进气行程的调节在转速为3500 rpm 开始。随着发动机转速的上升，在转速到6200 rpm 之前进气行程线性缩短。

- 曲轴箱排气

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图11 带迷宫式分离器的气缸盖罩

索引 1-4 5 6 7 8

燃烧过程中产生的曲轴箱废气（窜缸混合气）从曲轴箱导入气缸盖罩内的一个迷宫式分离器中。

沉积在迷宫式分离器壁上的机油通过机油吸管流入气缸盖内，然后从那里流回到油底壳中。剩余气体通过压力控制阀（5 ）导入进气系统，供给发动机进行燃烧。

在两个气缸盖罩的每一个上都集成有一个带压力控制阀的迷宫式分离器。 合理调节节气门，保证进气系统中的真空度始终为50 mbar 以吸出气体。

压力控制阀将曲轴箱内内的真空度调节到0 至30 mbar。

说明 火花塞安装孔 压力控制阀

电子气门控制马达的安装孔

电子气门控制系统传感器插头的安装孔

凸轮轴传感器

排气系统