宝马V8发动机N63TU技术解析「一」

N BMW 集团“ 新一代发动机

6 V8 发动机

3 带有废气涡轮增压器、Valvetronic 和直接喷射装置

B 纵向安装的汽油发动机

44 4.4 升排量

O 较高功率等级

1 首次改款

发动机代码位置

N63TU 发动机接替上一代 N63。相对于 N63TU 来说，N63 发动机的主要后续开发是最新混合气形成技术涡轮 Valvetronic 直接喷射装置 TVDI。在此与 N20 或 N55 发动机十分相似。新发动机在耗油量和 CO2排放量降低的情况下具有较好的功率数据。

发动机机械机构 ? 因使用 TVDI 技术而采用了新气缸盖

? 第三代 Valvetronic

? 更改了正时时间的新气门机构

? 采用 N55 发动机的 VANOS

? 曲轴箱通风经过调整的新气缸盖罩

? 活塞顶几何形状经过改进的活塞

? 带有平断面的新连杆且因连杆形状更改而调整了曲轴箱

? 经过调整的曲轴

? 导轨更改且流畅压紧式链条带 142 链节的链条传动机构。

机油供给系统 ? 结构宽度较小的往复式滑阀叶片泵

? 用于活塞顶冷却的八个独立机油喷嘴。

冷却系统 ? 取决于温度的新型开关式冷却液泵

? 两个发动机控制单元集成在低温回路内，通过带冷却管的背板冷却

? 补液罐位于左侧侧围板下，带有独立的加注漏斗。

进气和排气系统 ? 因气缸盖罩采用新几何形状而调整了进气导管的下部外壳

? 使用热膜式空气质量流量计 7

? 采用 N20 发动机的增压空气温度和进气管压力传感器

? 带新压缩机且废气旁通阀经过改进的废气涡轮增压器

? 取消循环空气减压阀。

真空系统 ? 螺栓连接重新布置的两级真空泵

? 发动机 V 形区域内用于废气旁通阀的真空蓄能器。

燃油混合气制备装置 ? 使用带电磁阀喷射器和高压泵 HDP5 的已知高压喷射装置

? 取消燃油低压传感器

发动机电气系统 ? 两个控制单元新方案，每个气缸列分别带有一个控制单元

? 起动机上方主机油通道内带一个附加温度传感器的机油油位传感器。

【1】气缸盖罩【2】成型密封垫【3】 气缸盖【4】气缸盖密封垫【5】曲轴箱【6】油底壳上部件密封垫【7】油底壳上部件【8】油底壳密封垫【9】油底壳【10】密封件【11】 正时齿轮箱盖板

【1】 进气侧 VANOS【2】 排气侧 VANOS【3】 高压泵滚柱推杆【4】 偏心轴【5】 扭转弹簧【6】月牙板【7】中间推杆【8】 Valvetronic 伺服电机

气缸盖罩

气缸盖罩采用新结构，曲轴箱通风和管路铺设进行了调整。在此使用带有附加通风管路的可调通风装置。每个气缸列都拥有各自的机油分离系统。取消从曲轴箱通风至进气装置的附加管路，因为气缸盖内集成了至各进气通道的相应孔。凸轮轴传感器安装在气缸盖罩前面。为分离泄漏气体内的机油，作为分离方式使用迷宫式机油分离器。在流动方向上有一个预分离器（7）和带小喷管（6）的细分离器板。在这些阻碍物处油滴分离，然后通过回流管路（9 和 10）重新流回到气缸盖内。带前置毛毡的防撞壁（5）负责进一步分离机油微粒。机油回流管路（10）装备了单向阀，以防止直接抽吸未分离的泄漏气体。如果这个管内的机油油位升高，则单向阀打开，机油滴落到气缸盖内。最后根据发动机运行状态，清洁后的泄漏气体通过单向阀（1）或通过流量调节阀（12 和 3）重新输送给进气系统

【1】至洁净空气管（带泄漏孔）的单向阀【2】扫气管路【3】 带流量调节阀的进气管路【4】至洁净空气管的管路【5】带前置毛毡的防撞壁【6】 带小喷嘴的细分离板【7】 预分离器【8】泄漏气体入口【9】 机油回流管路【10】 带单向阀的机油回流管路【11】 经过泄漏气体通道至进气通道的连接管路【12】 带节流功能的进气装置流量调节阀【13】机油分离器

在自然吸气运行模式下进气装置（12）中为低压。因此打开两个流量调节阀（3）。清洁后的泄漏气体通过左侧机油分离器经过进气管路（5）和气缸盖（19）内的通道进入两个气缸列的进气区域，从而进入进气装置内。因为真空度较大时有可能通过曲轴箱通风抽吸机油，所以流量调节阀具有节流功能，可限制流量，因此也限制曲轴箱内的压力水平。曲轴箱通风内的低压使单向阀（2 和 6）保持关闭状态。通过位于其上的泄漏孔，来自两个洁净空气管的新鲜空气经过右侧机油分离器流入发动机内部。因此限制了曲轴箱通风内的真空。同时通过用新鲜空气在曲轴箱内扫气降低润滑油化学老化和泄漏气体内的水分比例。

N63TU 发动机，自然吸气运行模式下曲轴箱通风部件

N63TU 发动机，增压运行模式下曲轴箱通风部件

油底壳

【1】 机油油位传感器【2】 压力泵的抽吸管【3】 往复式滑阀叶片泵【4】曲轴的链条传动机构【5】机油压力开关【6】不带机油排放螺塞的机油滤清器盖【7】机油温度传感器【8】来自发动机油冷却器的接口【9】至发动机油冷却器的接口

曲轴传动机构

【1】曲轴【2】机油泵驱动装置【3】凸轮轴驱动装置

【1】带凹槽和机油孔的上部轴瓦【2】带凹槽和机油孔的止推轴承【3】不带凹槽的下部轴瓦

凸轮轴传动装置

为驱动所安装的曲轴，每个气缸列使用一个带 142 个链节的齿轮套管型链条。在此通过链条张紧器内的机油喷嘴提供机油。现在两个气缸列采用不同的张紧导轨、导轨和滑轨。带集成式压块的张紧导轨完全由塑料制成

【1】 排气侧 VANOS【2】进气侧 VANOS【3】链条张紧器【4】张紧导轨【5】齿形链【6】 曲轴齿轮

气门机构

除了双 VANOS 外，在 N63TU 发动机中也使用全可变气门行程调节装置。气门机构本身由现有部件组成。

【1】 排气凸轮轴【2】进气凸轮轴【3】月牙板【4】中间推杆【5】扭转弹簧【6】 Valvetronic 伺服电机【7】 进气门弹簧【8】 进气侧 VANOS【9】进气门【10】 排气门【11】排气门弹簧【12】 排气侧 VANOS

凸轮轴

【1】排气凸轮轴【2】进气凸轮轴

Valvetronic 由全可变气门行程控制装置和可变凸轮轴控制装置（双 VANOS）构成，因此可以任意选择进气门关闭时刻。仅在进气侧控制气门行程，而凸轮轴控制则在进气和排气侧进行。只有满足以下条件时才能进行免节气负荷控制：

? 进气门的气门行程

? 进气和排气凸轮轴的凸轮轴控制能够进行可变控制。

结果：进气门的开启和关闭时刻、持续开启角度以及气门行程都可自由选择。

VANOS

【1】用于提前调节的机油通道【2】 摆动转子【3】用于延迟调节的机油通道【4】排气侧 VANOS【5】 进气侧 VANOS【6】 进气侧 VANOS 电磁阀【7】 排气侧 VANOS 电磁阀

气门升程控制装置

Valvetronic 伺服电机安装在气缸盖上进气侧。偏心轴传感器集成在 Valvetronic 伺服电内。

【1】 排气侧 VANOS【2】 排气凸轮轴【3】滚子式气门摇臂【4】 液压气门间隙补偿装置（HVA）【5】 排气侧气门弹簧【6】 排气门【7】 进气门【8】 液压气门间隙补偿装置（HVA）【9】进气侧气门弹簧【100】滚子式气门摇臂【11】 Valvetronic 伺服电机【12】 偏心轴【13】弹簧【14】中间推杆【15】 进气凸轮轴【16】 进气侧 VANOS

皮带传动机构

【1】 发电机皮带轮【2】 皮带【3】 冷却液泵皮带轮【4】转向助力泵皮带轮【5】 皮带张紧器【6】曲轴皮带轮【7】空调压缩机皮带轮

N63TU 发动机有一个独立的空气冷却液热交换器用于冷却发动机油，这个热交换器安装在冷却模块下。为了能快速加热发动机油，油底壳内集成有一个节温器。从发动机油温度 100 °C 起，节温器开通至机油冷却器的供给通道。发动机有一个冷却器旁通阀，在发动机油处于冷态粘稠时该阀门可以打开滤清器旁的一个旁通。如果滤清器前后的压力差超过约 2.5 bar，则旁通阀打开。允许压力差从 2.0 bar 提高到 2.5 bar，以保护无铅曲轴和连杆轴承。通过这种方式可确保，绕过滤清器的情况明显减少且能可靠过滤可能存在的污物颗粒。滤清器旁通阀集成在机油滤清器壳体内。

供气系统

以下列表给出了进气和排气系统方面最重要的更改：

? 流动经过优化的进气冷却及下部外壳针对新气缸盖罩几何形状进行了调整

? 热膜式空气质量流量计 7

? 因 Valvetronic 伺服电机安装在侧面而调整了进气装置

? 因弧形管集成在靠近发动机的催化转化器内而调整了进气装置，取消了螺纹法兰。

【A】进气【B】 经过压缩加热的增压空气【C】冷却后的增压空气

【1】 进气消音器【2】 不带循环空气减压阀的废气涡轮增压器【3】热膜式空气质量流量计 7【4】至洁净空气管的曲轴箱通风接口【5】 洁净空气管【6】未过滤空气管【7】燃油箱通风阀接口8 增压空气冷却器【9】增压空气管【10】增压压力传感器【11】 带伺服电机的节气门【12】增压空气温度和进气管压力传感器【13】 进气装置

N63TU 发动机的每个气缸列都有一个独立的进气消音器。这些部件固定安装在车辆内且带有热膜式空气质量流量计

进气装置

【1】节气门【2】进气装置【3】 增压空气温度和进气管压力传感器【4】 自燃油箱通风阀的接口

废气涡轮增压器

【1】 涡轮【2】轴承座【3】压缩机【4】真空罐【5】废气旁通阀

排气歧管

【1】排气歧管【2】 滑动条【3】螺母【4】钢板翻边密封垫

催化转换器

【1】 控制传感器【2】 陶瓷整体载体 1【3】涡轮接口【4】监控传感器【5】陶瓷整体载体2【6】 排气管

使用 Bosch 公司的现有氧传感器：

? 调节传感器：LSU ADV

? 监控传感器：LSF4.2.

调节传感器位于第一个陶瓷整体载体前，尽可能靠近涡轮出口。这样选择其位置的目的是，能够单独探测所有气缸。监控传感器位于第一个与第二个陶瓷整体载体之间。

真空系统

【1】真空泵【2】制动助力器接口【3】 附加设施接口【4】 真空蓄能器【5】 废气旁通阀真空罐【6】至排气风门真空罐电动转换阀的真空管路接口【7】废气旁通阀电控气动压力转换器 EPDW

真空泵采用常用的两级结构，以便将所产生的绝大部分真空提供给制动助力器。真空蓄能器安装在 V 形空间内，现在由塑料制成。