發動機技術巡禮(6) 寶馬N20發動機技術解析

　　【太平洋汽車網 技術頻道】直列6缸自然吸氣發動機一直是寶馬的看家法寶，同排量發動機中的佼佼者，一直應用于寶馬中端主力車型上。而全新的N20B20發動機已逐漸取代2.5L和3.0L兩臺經典的直列6缸自然吸氣發動機。這臺排量只有2.0L的直列四缸發動機到底有多大的能耐？本期文章將對寶馬N20渦輪增壓發動機進行解析。

● 發動機基本參數：

● N20發動機的那些事

　　直列6缸自然吸氣發動機一直是寶馬的招牌菜，平順的動力輸出，線性的油門響應，動聽的排氣聲浪，是同排量發動機中的佼佼者，曾多次獲得世界十佳引擎大獎稱號。

　　然而，具有小排量高功率的渦輪增壓發動機逐漸變得火熱，低排量、低油耗、高性能的發動機更能獲得人們的青睞。德系的奔馳、奧迪都紛紛將增壓技術運用到主力發動機上。為了彌補自然吸氣直列6缸扭力方面的弱勢，寶馬先后開發了的3.0L渦輪增壓發動機N54和N55，其中N54發動機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，進一步降低了油耗。

　　不過N54/N55發動機主要用于價格不菲的高性能車型上，為了滿足中端系列車型市場競爭的需要，于是寶馬借助N55發動機上運用成熟的雙渦管單渦輪增壓技術開發了低排量的直列4缸渦輪增壓發動機——N20。

　　寶馬N20發動機可以看做是N55發動機的縮小版，憑借著先進的技術在2011年的全球十佳引擎榜上有名，在國內首次使用于國產的寶馬X1車型上。

　　N20B20按功率高低有三種調校，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發動機在最低1250轉時就能爆發最大扭矩，是目前量產渦輪增壓發動機中，最大扭矩輸出轉速設定最低的。最大扭矩可以一直持續到4800轉，擁有3550轉的寬廣扭矩平臺，涵蓋了日常行車所要用到的轉速范圍。在1250轉時就能達到扭矩峰值，渦輪增壓發動機中很少見，如搭載在奔馳B級車型上的1.6T M270發動機，在1250轉時達到200Nm的最大扭矩，并一直持續到4000轉。

寶馬發動機型號代碼識別：

以發動機N20B20A為例，代碼共有1-7位，下面是每位代碼代表的含義：

1 　代表發動機開發商：M,N=BMW集團；P=BMW Motorsport；S=BMW M GmbH；W=外購發動機
2 　代表發動機類型：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 　代表標準型發動機方案更改：0=標準型發動機；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=縱向安裝汽油發動機；D=縱向安裝柴油發動機；H=氫動力
5 　代表排量（升）：1=1升+
6 　代表排量（1/10升）：8=0.8升
7 　代表型式認證：A=標準；B-Z=根據需要，如RON87

（N20發動機介紹）

　　我們先通過上面的視頻對N20發動機進行一個感觀上的認識，下一頁將對這款發動機的技術特性進行一個詳細的介紹。

● N20發動機的技術特性

　　進排氣門可變正時系統(雙Vanos)

　　N20發動機同樣采用了雙Vanos進排氣門可變正時系統（類似于豐田的D-VVT、福特的iVCT等技術），主要通過對電磁閥對機油的控制，來相應調節進排氣vanos調節機構，從而實現氣門的提前或延遲連續可變。

　　進排氣可變正時系統的進氣vanos的調節范圍可達70°的曲軸轉角，排氣vanos的調節范圍可達55°的曲軸轉角，雙vanos可變正時技術處于領先水平。ECOTEC LLU 發動機的DCVCP可變正時系統，進氣端可調范圍為60°的曲軸轉角，排氣端可調范圍為50°的曲軸轉角。

　　氣門升程調節裝置(Valvetronic)。寶馬的Valvetronic可變氣門升程系統，主要是通過在其配氣機構上增加偏心軸、伺服電機和中間推桿等部件來改變氣門升程。

　　當電動機工作時，蝸輪蝸桿機構會驅動偏心軸發生旋轉，再通過中間推桿和搖臂推動氣門。偏心輪旋轉的角度不同，凸輪軸通過中間推桿和搖臂推動氣門產生的升程也不同，從而實現對氣門升程的控制。N20發動機的進氣門最大升程達9.9mm，排氣門最大升程達9.3mm。

　　高精度燃油直接噴射技術

　　N20發動機同樣采用了Bosch高壓噴射裝置HDE，能根據發動機工況高精度控制燃油噴射。高壓泵是一個單活塞泵，由排氣凸輪軸通過一個三段凸輪進行驅動。

　　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200bar

　　單渦輪雙渦管增壓技術

　　N20發動機采用N55發動機上運用成熟的雙渦管單渦輪增壓技術。所謂單渦輪雙渦管增壓器，可以簡單理解為將普通的增壓器上的渦管分割為兩根渦管，渦輪是由兩個通道的廢氣推動的。這樣做有什么好處?

　　充分地利用廢氣脈沖的能量推動渦輪，有效緩解渦輪增壓低速時的遲滯性。N20發動機在1250rmp的時候就能爆發最大的扭矩，一直持續到4800rmp(高功率版)。

　　進排氣更為充分。按照發動機的點火時間，將點火時間相鄰的兩個氣缸的排氣管兩兩分開(1和4一組、2和3一組)，合成兩個廢氣通道，進而推動渦輪。這樣可以有效降低各缸的排氣干涉，使氣缸的排氣進氣更為充分。

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　　雙平衡軸

　　四缸發動機相對于V型發動機來說平順性不好，因而在發動機內部都會設計有平衡軸用于抵消發動機內部振動。其原理是使用偏心軸旋轉產生與發動機振動相反的振動從而實現消振的效果。

　　N20發動機采用了雙平衡軸，位于發動機底部，由曲軸通過一個齒形鏈條進行驅動，可對發動機進行一階和二階的振動進行消除。

　　特性曲線調節式機油泵

　　N20發動機采用了已在N55發動機上應用的特性曲線調節閥，數字式發動機電子系統可通過該調節閥以電動控制的方式來控制機油泵的輸送功率。

　　特性曲線調節式機油泵可根據發動機的轉速進行調節，如在較低負荷時，可相應減小機油泵的輸送功率而減小機油壓力。

　　總結：寶馬N20發動機可以說是少了兩個缸的N50發動機，集合了單渦輪雙渦管增壓技術、電子氣門技術、高精度燃油直噴技術，使得N20發動機擁有高的性能下，進一步降低了油耗。N20發動機在1250轉時就能達到最大扭矩，并能持續到4800轉（高功版），涵蓋了日常行車所要用到的轉速范圍。

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