BMW寶馬發(fā)動機介紹

1、售后服務培訓產(chǎn)品信息 發(fā)動機機械機構BMW 售后服務除了工作手冊外，產(chǎn)品信息中所包含的信息也是 BMW 售后服務培訓資料的組成部分。有關技術數(shù)據(jù)方面的更改/補充情況請參見 BMW 售后服務的最新相關信息。信息狀態(tài)：2005 年 10 月conceptinfobmw.de© 2005 BMW 集團慕尼黑，德國。未經(jīng) BMW 集團（慕尼黑）的書面許可不得翻印本手冊的任何部分。 VS-12 售后服務培訓產(chǎn)品信息發(fā)動機機械機構發(fā)動機殼體曲軸傳動機構氣門機構有關本產(chǎn)品信息的說明所用符號為了便于理解內(nèi)容并突出重要信息，在本產(chǎn)品信息中使用了下列符號：所包含的信息有助于更好地理解所述系統(tǒng)及其功能。

2、表示某項說明內(nèi)容結束。產(chǎn)品信息的當前狀況由于 BMW 對車輛結構和裝備不斷進行后續(xù)研發(fā)和改進，因此本產(chǎn)品信息中的內(nèi)容與培訓所用車輛情況可能會不一致。本手冊發(fā)行時僅針對左側(cè)駕駛型車輛。右側(cè)駕駛型車輛部分操作元件的布置位置與本產(chǎn)品信息的圖示情況不同。其它信息來源有關各主題的其它信息請參見：- 用戶手冊- BMW 診斷系統(tǒng)- 車間系統(tǒng)文件- SBT BMW 售后服務技術。目錄發(fā)動機機械機構 目的產(chǎn)品信息和針對實際應用的參考資料車型概覽表序言高強度金屬材料系統(tǒng)概覽相互關系 發(fā)動機殼體 曲軸傳動機構 氣門機構系統(tǒng)組件曲軸箱帶有端蓋的氣缸蓋 油底殼曲軸箱通風帶有軸承的曲軸 帶有軸承的連桿帶有活塞環(huán)和活塞銷

3、的活塞 平衡軸扭轉(zhuǎn)減振裝置凸輪軸傳動裝置（鏈條傳動機構） 凸輪軸搖臂、壓桿和挺桿液壓氣門間隙補償器（HVA） 帶有導向件和彈簧的氣門1 1 3 37 715 15 18 19 21 27 27 45 50 51 57 63 68 75 78 83 90 96100102服務信息發(fā)動機缸體氣缸蓋，油底殼，曲軸 帶有軸承的連桿帶有活塞環(huán)和活塞銷的活塞，平衡軸 凸輪軸傳動裝置，氣門 總結我應當記住什么。測驗問題問題目錄問題答案109 109 111 112 113 114 115 115 121 121 125目的發(fā)動機機械機構產(chǎn)品信息和針對實際應用的參考資料 概述本產(chǎn)品信息將介紹 BMW 車輛發(fā)動

4、機機械機結合培訓中的實際練習，學員將能夠通過本產(chǎn)構的結構、功能和相互關系。 品信息進行 BMW 發(fā)動機機械機構方面的維本產(chǎn)品信息計劃作為參考資料，并為 BMW 修工作。售后服務培訓所規(guī)定的培訓課程提供補充內(nèi)有關當前 BMW 車型系列的基礎技術知識和容。本產(chǎn)品信息也適于進行自學。 實際經(jīng)驗有助于更好地了解此處介紹的各個系進行技術培訓準備時，本產(chǎn)品信息可提供當前 統(tǒng)及其功能。BMW 車型發(fā)動機機械機構的技術關聯(lián)情況?，F(xiàn)有 SIPl N42 發(fā)動機l N52 發(fā)動機l N62 發(fā)動機l N73 發(fā)動機l E60 M5 整車請不要忘記通讀 SIP（培訓和信息教程）內(nèi)有關這個主題的內(nèi)容。 基礎知識能夠為

5、理論和實際應用提供保證。 12車型發(fā)動機機械機構概覽表功率（kW/PS，rpm扭矩（Nm，rpm）行程/缸徑（mm）結構形式和氣缸數(shù)車型（示例）各缸氣門數(shù)量排量（cm）首次使用M40B16 M40B18 M42B18 M43B16 M43B18 M43B19TU UL M43B19TU OL M44B19 M50B20 M50B25 M50B20TU M50B25TU M52B20 M52B25 M52B28 M52B20TU M52B25TU M52B28TU M54B22316i 318i 318is 316i 318i518i 316i 318i Z3 1.8 318is Z3 1.9

6、320i 520i 325i 525i 320i 520i 325i 525i 320i 520i 323i 523i 328i 528i 320i 520i 323i 523i 328i 528i 320i 520i73/100 5500 83/113 5500 100/136 6000 75/102 5500 85/115 5500 77/105 5300 87/118 5500 103/140 6000 110/150 5900 141/192 5900 110/150 5900 141/192 5900 110/150 5900 125/170 5900 142/193 5900 11

7、0/150 5900 125/170 5600 142/1935500 125/170 6100 141 4250 162 4250 172 4600 150 3900 168 3900 165 2500 180 3900 180 4300 190 4700 245 4200 190 4700 245 4700 190 4200 245 3950 280 3950 190 3500 245 3500 280 3500 210 3500R4 R4 R4 R4 R4 R4 R4 R4 R6 R6 R6 R6 R6 R6 R6 R6 R6 R6 R61596 72/84 1796 81/849.0

8、2 1988 1993 8.8 2 1987 19931796 81/84 10.0 4 1989 1996 1596 72/84 1796 81/849.7 2 1993 2000 9.7 2 1993 19991895 83.5/85 9.7 2 1998 2002 1895 83.5/85 9.7 2 1997 2002 1895 83.5/85 10.0 4 1995 2000 1991 66/80 10.5 4 1989 1992 2494 75/84 10.5 4 1990 1992 1991 66/80 11.0 4 1992 1994 2494 75/84 10.5 4 199

9、2 1995 1991 66/80 11.0 4 1994 1998 2494 75/84 10.5 4 1995 1998 2793 84/84 10.2 4 1995 1998 1991 66/80 11.0 4 1998 2000 2494 75/84 10.5 4 1998 2000 2793 84/84 10.2 4 1998 2002 2171 72/80 10.8 4 2000 2006截止使用發(fā)動機壓縮比BMW 提供 4 缸、6 缸直列發(fā)動機以及 8 缸、10 缸和12 缸 V 型發(fā)動機。自 2001 年以來，汽油發(fā)動機系列逐漸替換為發(fā)動機名稱中帶有字母“N”的新一代產(chǎn)品。此外

10、，還有用于 M 車型的“S”系列發(fā)動機。33功率（kW/PS，rpm扭矩（Nm，rpm）行程/缸徑（mm）結構形式和氣缸數(shù)車型（示例）各缸氣門數(shù)量排量（cm）3首次使用M54B25 M54B30 M60B30 M60B40 M62B35 M62B44 M62B35TU M62B44TU M70B50 M73B54 N40B16 N42B18 N42B20 N45B16 N46B18 N46B20 N46B20 UL N46B20 OL N52B25 UL N52B25 OL N52B30325i525i 330i 530i 530i 730i 540i 740i 535i 735i 540i

11、740i 535i 735i 540i 740i 750i 850i 750i 850Ci 316i 316i 318i 116i 316i 318i 118i 318i 120i 320i 523i 325i 525i 530i 630i 141/192 6000 170/231 5900 160/218 5800 210/286 5800 173/235 5700 210/286 5700 180/245 5800 210/286 5400 220/300 5200 240/326 5000 85/115 5500 105/143 6000 85/115 6000 85/115 5500

12、105/143 6000 95/129 5750 110/150 6200 132/177 5800 160/218 6500 190/258 6600 245R6 2494 75/84 10.5 4 2000 20063500 300R6 2979 89.6/84 10.2 4 2000 20063500 290V8 2997 67.6/84 10.5 4 1992 19964500 400V8 3982 80/89 10.0 4 1992 19964500 320V8 3498 78.9/84 10.0 4 1996 19983300 420V8 4398 82.7/92 10.0 4 1

13、996 19983900 345V8 3498 78.9/84 10.0 4 1998 20023800 440V8 4398 82.7/92 10.0 4 1998 20063600 450V12 4988 75/84 8.8 2 1987 19944100 490V12 5379 79/85 10.0 2 1994 20013900 R4 1596 72/84 10.3 4 2001 2004 175R4 1796 81/84 10.3 4 2001 20043750 200R4 1995 90/84 10.0 4 2001 20043750仍在150R4 1596 72/84 10.2

14、4 20044300 使用 175R4 1796 81/84 10.5 4 2004 20063750 200R4 1995 90/84 10.5 4 2004 20063750仍在180R4 1995 90/84 10.5 4 20043250 使用仍在200R4 1995 90/84 10.5 4 20043600 使用仍在230R6 2497 78.8/82 11.0 4 20053500 使用仍在250R6 2497 78.8/82 11.0 4 20052750 使用仍在300R6 2996 88/85 10.7 4 20042500 使用4截止使用發(fā)動機壓縮比，rpmpm）m）缸數(shù)

15、）SrP氣m量/3）Wm，m（示例數(shù)kNc徑用用機（形式和（比門/缸使使動型率（矩構量程縮氣缸次止發(fā)車功扭結排行壓各首截N52B30 130i 195/265 3156600 2500 R6 2996 88/85 10.7 4 2005仍在使用 N62B36 735i 200/272 3606200 3700 V8 3600 81.2/84 10.2 4 2001 2005N62B44 545i 745i 245/333 4506100 3600 V8 4398 82.7/92 10.0 4 2001 2005N62B44 X5 4.4i 235/320 4406100 3600 V8 439

16、8 82.7/92 10.0 4 2003 2006N62B48 X5 4.8is 265/360 4906200 3600V8 4799 88.3/93 10.5 4 2003 2006N62B40TU 540i 740i 225/306 3906300 3500 V8 4000 84.1/87 10.5 4 2005仍在使用N62B48TU 550i 750i 270/367 4906300 3400 V8 4799 88.3/93 10.5 4 2005仍在使用N73B60 760i 327/445 600仍在6000 3950 V12 5972 80/89 11.5 4 2002使用

17、S50B30 M3 210/286 3207000 3600 R6 2990 85.8/86 10.8 4 1992 1995S50B32 M3 236/321 3507400 3250 R6 3201 91/86.4 11.3 4 1995 1999S54B32 M3 252/343 3657900 4900 R6 3246 91/87 11.5 4 1999 2006S54B32HP M3 CSL 265/360 3707900 4900 R6 3246 91/87 11.5 4 2003 2003S62B50 M5 Z8 294/400 5006600 3800 V8 4941 89/9

18、4 11.0 4 1998 2003S70B56 M850 Csi 280/381 5505300 4000V12 5576 80/86 9.8 2 1992 1997S85B50M5373/507 5207750 6100 V10 4999 75.2/92 12 4 2004仍在使用56序言發(fā)動機機械機構高強度金屬材料發(fā)動機機械機構仍然是所有汽油發(fā)動機的基滿足了基本運行安全要求后，初期階段的主要礎。它負責將燃油內(nèi)存儲的化學能量通過一個要求是提高動力性和減小結構尺寸。在運行平熱力學過程轉(zhuǎn)化為運動。油氣混合氣的燃燒促穩(wěn)性、重量、耗油量和環(huán)保方面的要求也越來使活塞移動。曲軸傳動機構使活塞的這種直線

19、越高。從機械角度來看，主要可以通過改進所往復移動轉(zhuǎn)變?yōu)閳A周運動。曲軸箱裝有曲軸傳用材料來滿足這些要求。但也可以通過后繼開動機構且限制了燃燒室的范圍。最后在氣缸蓋發(fā)設計方法和制造工藝改進上述特性。由于在內(nèi)通過氣門和通道控制換氣情況。發(fā)動機結構方面的經(jīng)驗越來越豐富，因此也改自 1876 年 Nikolaus August Otto 研發(fā)出變了結構形式。尤其在氣缸蓋和氣門機構方面，使用點燃式發(fā)動機和活塞式傳動裝置的四沖程通過精細設計制造而做出改進的潛力很大。燃氣發(fā)動機以來一直采用這種方法。但人們對發(fā)動機的要求發(fā)生了改變。發(fā)展史Otto 發(fā)明了使用點燃式發(fā)動機和活塞式傳動當然，這種發(fā)動機對可靠性、結構

20、尺寸和重量裝置的四沖程燃氣發(fā)動機后，為了向他表示敬方面的要求要高得多。由于所裝載的燃油量有意，人們將這種發(fā)動機稱為 Otto 發(fā)動機（汽限，因此汽油耗油量也非常重要，而且發(fā)動機油發(fā)動機）。這種發(fā)動機很快就投入了大量生運行特性不能影響飛行特性或飛機耐久性。 產(chǎn)。但對于車輛應用來說，這種發(fā)動機仍然過在此遇到了高空處空氣密度減小而帶來了的挑大過重。戰(zhàn)。即在稀薄的空氣中發(fā)動機功率大大減小。從 19 世紀 80 年代中期開始，Gottlieb Daimler 和 Carl Benz 各自制造出了更輕更緊湊的車用發(fā)動機。BMW 發(fā)動機結構的基礎是飛機發(fā)動機。由于 BMW 發(fā)動機以飛機發(fā)動機結構為基礎，因此

21、它具有重量輕、動力強勁且運行可靠的突出特性。自 BMW 于 1929 年開始生產(chǎn)汽車時起，對發(fā)動機的要求就在不斷提高。BMW 始終以其獨特的創(chuàng)新成果和技術細節(jié)方案為世人所矚目。71917解決這個棘手問題的方法就是具有傳奇色彩的 BMW IIIa“高空發(fā)動機”，其它任何飛機發(fā)動機都完全無法與其比擬。1 1917：Fokker D VII 和 BMW IIIa 發(fā)動機這款車輛的發(fā)動機排量為 0.75 L，功率為 15 bhp（對應轉(zhuǎn)速為 3000 rpm）。1929 BMW 批量生產(chǎn)的首款車輛是經(jīng)過許可由Austin 設計 3/15。2 1929：3/15 和 DA1 發(fā)動機81932 這種發(fā)動機

22、的曲軸箱和氣缸蓋仍是彼此獨立的3/20 是 BMW 自己設計的首款轎車。它采用部件。其曲軸僅有兩個軸承，但采用的是滑動了全新設計的 20 bhp 0.8 L 四缸發(fā)動機，這軸承。主軸承和連桿軸承的潤滑方式與今天普種發(fā)動機的基本方案和技術細節(jié)方案為接下來 遍使用的方式相同。20 年的 BMW 系列發(fā)動機建立了基礎。3 1932：3/20 和 M68 發(fā)動機隨后開發(fā)出了 1.2 L 六缸直列發(fā)動機，這種發(fā)1954 動機具有當時同等級發(fā)動機所不具備的平順運行特性。 這一年完成了兩個最佳設計方案。一個是用于BMW Isetta 的 0.25 L 單缸發(fā)動機，另一個此外還不斷研究了其它發(fā)動機方案。但能夠

23、綜是用于 BMW 502 的 2.6 L V8 發(fā)動機。這兩合所有特性的最佳方案始終是六缸直列發(fā)動種發(fā)動機都采用了鋁合金曲軸箱，BMW 502 機。 首次在全球范圍內(nèi)將這種曲軸箱用于標配 V8 此后其設計方案還用于最大 3.5 L 排量的發(fā)發(fā)動機。 Isetta 的 12 bhp 發(fā)動機是當時由 動機和跑車發(fā)動機。 BMW 制造的最小的轎車發(fā)動機。94 1954：Isetta 和 M241 發(fā)動機，502 和 M502 發(fā)動機。這個 1.5L 排量的四缸發(fā)動機可提供 80 bhp 的功率（對應轉(zhuǎn)速為 5700 rpm）。1962 裝有 M115 發(fā)動機的 BMW 1500 首次采用了頂置凸輪軸

24、。5 1962：1500 和 M115 發(fā)動機101989 其 2 L 排量可提供 150 bhp 的功率。1989 年款 520i 的 M50B20 發(fā)動機每缸有四個氣門并裝有雙頂置凸輪軸。6 1989：520i 和 M50B20 發(fā)動機2004 這種曲軸箱可以明顯降低發(fā)動機重量。由于采630i 的 N52B30 發(fā)動機首次在全球范圍內(nèi)用了先進的整體設計方案，因此這種 3 L 排量采用了標配鋁鎂合金曲軸箱。 的發(fā)動機可提供 258 bhp 的功率。7 2004：630i 和 N52 發(fā)動機11基本概念下列基本概念適用于所有類型的活塞式發(fā)動機。l缸徑缸徑是指一個氣缸的直徑。l行程位于氣缸內(nèi)的活

25、塞在上下止點之間移動的距離稱為行程。l止點止點是指活塞移動的終點，活塞在止點處改變移動方向。止點分為上止點（TDC）和下止點（BDC）。到達上止點處時燃燒室的容積最小，到達下止點處時容積最大。 l排量一個氣缸的排量是指活塞在一個行程過程中所經(jīng)過的空間。或者稱作：活塞上止點與下止點位置之間的氣缸空間。在發(fā)動機的技術數(shù)據(jù)中，排量通常指的是發(fā)動機的總排量?？偱帕考此袣飧椎膯蝹€排量之和。 l壓縮室指的是活塞到達上止點位置時活塞以上的空間。此時燃燒室的容積最小。l燃燒室燃燒室的邊界由氣缸蓋、活塞和氣缸壁構成。到達上止點位置時，燃燒室即壓縮室。到達下止點位置時，燃燒室由壓縮室和排量構成。l壓縮比（e）壓

26、縮比是指排量和壓縮室容積之和與壓縮室容積之比。12l行程/缸徑比指的是行程與缸徑之比。根據(jù)發(fā)動機類型可分為長行程發(fā)動機和短行程發(fā)動機。長行程發(fā)動機的行程大于氣缸內(nèi)徑，短行程發(fā)動機的行程小于或等于氣缸內(nèi)徑。缸徑與行程相等的發(fā)動機屬于短行程發(fā)動機。這種發(fā)動機也稱為等徑程發(fā)動機。l連桿曲軸比（）指的是連桿長度（兩個連桿頭中點之間的距離）與曲軸半徑（主軸承軸頸軸線與曲柄軸頸軸線之間的距離）之比。l平均活塞速度即使發(fā)動機轉(zhuǎn)速保持不變，活塞也會不斷加速和減速。到達上止點和下止點時，活塞瞬時處于靜止狀態(tài)。處于這兩個位置之間時，活塞速度增至最大值隨后減至最小值。 由于活塞速度不斷變化，因此采用平均活塞速度進行

27、計算。該速度是一個恒定的理論速度，即活塞的平均速度。平均活塞速度通常是指額定轉(zhuǎn)速時的速度，并用作發(fā)動機負荷的衡量標準。l最大活塞速度連桿與曲軸半徑形成直角時，活塞速度最大。最大活塞速度大約為平均活塞速度的 1.6 倍。l 規(guī)定的發(fā)動機轉(zhuǎn)速 以一杯水在桌面上滑過的試驗為例可以非發(fā)動機轉(zhuǎn)速是指曲軸每分鐘的轉(zhuǎn)動圈數(shù)。 常清楚地說明這種現(xiàn)象。如果以緩慢均勻的每個發(fā)動機都有多個不同的重要轉(zhuǎn)速： 速度推動水杯，水便不會溢出。如果突然推起動轉(zhuǎn)速是發(fā)動機起動時所需的最低轉(zhuǎn)速。 動或擋住水杯，水便會溢出。水的慣性克服達到怠速轉(zhuǎn)速時，已起動的發(fā)動機可自動繼了移動狀態(tài)的變化。續(xù)運行。 對于固體而言，這表示必須施加相

28、應的力才處于額定轉(zhuǎn)速時，發(fā)動機達到最大功率。 能使物體加速或減速。慣性力取決于物體質(zhì)最高轉(zhuǎn)速是避免造成發(fā)動機機械損傷的最量和加速度。大允許轉(zhuǎn)速。 l 擺動l 慣性力 擺動是指物體沿著一個軸線反復進行往復慣性力是指物體用以克服運動狀態(tài)變化的運動。阻力。換句話來說，它是反作用于加速度的慣性。發(fā)動機結構形式在 120 多年的內(nèi)燃機歷史中提出過很多種氣下面列出了汽車制造領域中重要的發(fā)動機結構缸布置方案。在汽車領域內(nèi)僅保留下來幾個標形式。準結構。人們按照安裝位置、氣缸布置和氣缸數(shù)對發(fā)動機進行分類。 直列發(fā)動機具有一個氣缸列和一個曲軸。所有氣缸都以氣缸軸線平行的方式依次排成一行。安裝位置 V 型發(fā)動機（兩

29、個氣缸列，一個曲軸）的兩個安裝位置根據(jù)氣缸軸線的位置來確定。在此分氣缸列通常構成 60 至 90° 的夾角。兩個氣為立式和臥式布置的發(fā)動機。如果以傾斜方式缸列的每對對置連桿共用曲軸的一個曲柄軸安裝發(fā)動機，就像所有 BMW 直列發(fā)動機那頸。樣，那么該發(fā)動機也屬于立式布置的發(fā)動機。 水平對置發(fā)動機與 180° 氣缸夾角 V 型發(fā)動氣缸布置 機的區(qū)別就在于此。在此曲柄軸頸采取對置方氣缸布置有很多種組合方式，其中一些直接通式布置。因此活塞進行相向和分離運動。這就過代碼表示出來。 是取名為水平對置發(fā)動機（boxer engine）的原因，因為活塞好像在相互“擊打”。13VR 型發(fā)動機

30、（縮短了的直列發(fā)動機）是 V 型但 BMW 不會為此以損失運行平穩(wěn)性和發(fā)動發(fā)動機與直列發(fā)動機的組合。這種發(fā)動機具有機特性為代價。一個氣缸列，但兩組氣缸的對置夾角為 15°。BMW 只采用直列和 V 型發(fā)動機。直列發(fā)動每個連桿在曲軸上都有各自的曲柄軸頸。 機，尤其是六缸直列發(fā)動機達到了很好的質(zhì)量W 型發(fā)動機有三個氣缸列和一個曲軸。每三個平衡。但八缸和更多氣缸的發(fā)動機因其結構長連桿連接在曲軸的一個曲柄軸頸上。帶有兩個 度而無法設計為直列發(fā)動機。而且在該長度下VR 氣缸列的 V 型發(fā)動機稱為 VVR 發(fā)動機，曲軸會承受極高的應力。也稱為 W 型發(fā)動機。為了節(jié)省安裝空間，主要采用 VR 型和

31、 W 型發(fā)動機。旋轉(zhuǎn)方向規(guī)定順時針旋轉(zhuǎn)式發(fā)動機是指曲軸向順時針方向簡單地說就是：從前方看去，BMW 發(fā)動機向（朝動力輸出端看去向右旋轉(zhuǎn)）轉(zhuǎn)動的發(fā)動機。順時針方向旋轉(zhuǎn)。這是正規(guī)的表述方式。 從相同方向看去，逆時針旋轉(zhuǎn)式發(fā)動機向逆時針方向旋轉(zhuǎn)。氣缸編號順序與旋轉(zhuǎn)方向規(guī)定部分相同，向此方向看發(fā)動機時，離你最近的是氣缸 1。隨后各氣缸向動力輸出端依次編號。上述方式基本上適用于多氣缸列發(fā)動機，從第一個氣缸列開始排序，隨后是第二個氣缸列。從相同方向看去，第一個氣缸列位于左側(cè)。14系統(tǒng)概覽發(fā)動機機械機構相互關系發(fā)動機機械機構分為三大系統(tǒng)。 首先介紹對發(fā)動機特性有重要影響的相互關l 發(fā)動機殼體 系：l 曲軸傳

32、動機構 l 點火間隔l 氣門機構。 l 點火順序這三個系統(tǒng)始終處于相互配合的狀態(tài)。 l 質(zhì)量平衡。點火間隔點火間隔是指兩次連續(xù)點火之間的曲軸轉(zhuǎn)角。 為了使氣缸能夠充分點火，必須使相關活塞處在一個工作循環(huán)過程中每個氣缸點火一次。在于“點火 TDC”位置，即所屬進氣門和排氣四沖程發(fā)動機的工作循環(huán)（進氣、壓縮、做功、門必須關閉。只有曲軸和凸輪軸的相對位置正排氣）中曲軸轉(zhuǎn)動整整兩圈，即曲軸轉(zhuǎn)角為 確時才能實現(xiàn)上述目的。720°。 這個點火間隔由曲柄軸頸偏置（曲柄角距）決相等的點火間隔可在所有轉(zhuǎn)速情況下確保穩(wěn)定定，即兩個依次點火氣缸（由點火順序決定）的發(fā)動機運行特性。該點火間隔計算方式如下：

33、的曲柄軸頸之間的夾角。點火間隔 = 720° : 氣缸數(shù) V 型發(fā)動機的“V”型角也必須大小相同，從而使兩個氣缸列能夠具有相同的點火間隔。因例如： 此，BMW 8 缸的氣缸列夾角為 90°，12 缸l 4 缸：180° 曲軸轉(zhuǎn)角（CR） 為 60°。l 6 缸：120° CR 12 缸發(fā)動機 S85 除外。經(jīng)計算，其氣缸夾l 8 缸：90° CR 角為 72°。但該發(fā)動機的 V 型角為 90°。因此，其點火間隔并不穩(wěn)定，90° CR 和 54° CRl 12 缸：60° CR。 交替出

34、現(xiàn)。在這種大功率發(fā)動機上，為了實現(xiàn)氣缸數(shù)越多，點火間隔越小。點火間隔越小，其它設計要求必須放棄最理想的點火間隔。 發(fā)動機運行越平穩(wěn)。至少從理論上來講，質(zhì)量平衡因素也起到了一定作用，該因素取決于發(fā)動機結構形式和點火順序。發(fā)動機機械機構主要分為發(fā) 動機殼體、曲軸傳動機構和氣門機構三個總成。這三個總成之間的關系非常緊密，必須相互協(xié)調(diào)匹配。 15點火順序點火順序是指發(fā)動機各氣缸點火的順序。點火順序通常由第一個氣缸開始排序。點火順序?qū)Πl(fā)動機運行平穩(wěn)性負有直接責任。下面列出了 BMW 發(fā)動機的點火順序。 它由發(fā)動機結構形式、氣缸數(shù)和點火間隔決定。發(fā)動機類型/氣缸數(shù)曲柄軸頸偏置點火間隔直列 4 缸 直列 6

35、 缸 V 型 8 缸 V 型 10 缸 V 型 12 缸180° 120° 90° 72° 60° - - 90° 90° 60° 180° KW 120° KW 90° KW 90° / 54° KW 60° KW 1-3-4-21-5-3-6-2-4 1-5-4-8-6-3-7-21-6-5-10-2-7-3-8-4-91-7-5-11-3-9-6-12-2-8-4-10質(zhì)量平衡如上所述，發(fā)動機運行平穩(wěn)性取決于發(fā)動機結構形式、氣缸數(shù)、點火順序和點火間隔

36、。 以 6 缸發(fā)動機為例可以說明這些因素的影響。雖然這種發(fā)動機需要更大的安裝空間和更高的生產(chǎn)成本，但是 BMW 仍將其設計為直列發(fā)動機。將一個直列 6 缸發(fā)動機與 V 型 6 缸發(fā)動機的質(zhì)量平衡因素進行比較便可了解其原因。 下圖展示了一個 BMW 直列 6 缸發(fā)動機、一個氣缸夾角為 60° 的 V 型 6 缸發(fā)動機以及一個氣缸夾角為 90° 的 V 型 6 缸發(fā)動機各自的慣性矩軌跡曲線。16點火順序V 型角1 慣性矩軌跡曲線索引 說明 索引 說明 90？V 型 6 缸發(fā)動機2 水平方向 5 60？V 型 6 缸發(fā)動機 3 BMW 直列 6 缸發(fā)動機區(qū)別很明顯。直列 6 缸發(fā)

37、動機的質(zhì)量平衡非而 V 型 6 缸發(fā)動機則顯示出明顯的運動趨常好，因此整個發(fā)動機都保持平穩(wěn)運行狀態(tài)。 勢，表現(xiàn)為不平穩(wěn)的發(fā)動機運行特性。17發(fā)動機殼體發(fā)動機殼體由下圖所示的主要組成部分構成。此外，為了確保發(fā)動機殼體完成其工作任務， 還需要密封墊和螺栓。 這些工作主要包括：l l l吸收發(fā)動機運行過程中產(chǎn)生的各種作用力 對燃燒室、發(fā)動機油和冷卻液起到密封作用 固定曲軸傳動機構、氣門機構以及其它部件。發(fā)動機殼體起到與外界隔離密封的作用并吸收發(fā)動機運行過程中的各種作用力。2 - S85 發(fā)動機的發(fā)動機殼體索引 6 7說明 氣缸列 2 的氣缸蓋 氣缸列 2 的氣缸蓋罩索引 2 3 4說明氣缸列 1 的

38、氣缸蓋 曲軸箱 底板18曲軸傳動機構曲軸傳動機構（口語通常叫做傳動機構）是一l 因慣性力而使轉(zhuǎn)數(shù)受到限制 個將燃燒室壓力轉(zhuǎn)化為動能的功能分組。在此過程中，活塞的往復運動轉(zhuǎn)化為曲軸的轉(zhuǎn)動。l 在工作循環(huán)過程中動力輸出不均衡 在功效、效率和技術實用性上，曲軸傳動機構l 產(chǎn)生扭振，從而使傳動系統(tǒng)和曲軸承受負荷 是實現(xiàn)上述目的的最佳選擇。 l 各種摩擦面的共同作用。 但是仍需解決下列技術限制和設計挑戰(zhàn)方面的問題： 下圖展示了曲軸傳動機構的組成部分：3 - N62 發(fā)動機的曲軸傳動機構曲軸傳動機構負責將燃燒過 程中產(chǎn)生的壓力轉(zhuǎn)化為有效動能。在此過程中活塞進行線性加速運動。連桿將該動能傳遞給曲軸，曲軸將其

39、轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)動形式。 19索引 說明2 飛輪3 連桿曲軸傳動機構各部分的運動方式不同： l 活塞在氣缸內(nèi)上下運動（往復運動） l 連桿- 通過小連桿頭以可轉(zhuǎn)動方式連接在活塞銷上，也進行往復式運動- 大連桿頭連接在曲柄軸頸上并隨之轉(zhuǎn)動 - 連桿軸在曲軸圓周平面內(nèi)擺動。l 曲軸圍繞自身軸線轉(zhuǎn)動（旋轉(zhuǎn)）。 索引 說明2 擺動3 旋轉(zhuǎn)20 索引 說明 5 扭轉(zhuǎn)減振器 6 正時鏈 4 - 曲軸傳動機構部件的運動方式氣門機構必須周期性地為發(fā)動機供應新鮮空氣，并排出氣門運動的時間和順序由凸輪軸決定。 所產(chǎn)生的廢氣。四沖程發(fā)動機吸入新鮮空氣和排出廢氣的過程稱為換氣過程。 下圖展示了進氣門和排氣門在曲軸轉(zhuǎn)動兩圈過程

40、中的氣門行程。正時時間表示進氣門和排氣在換氣過程中，進氣和排氣通道通過進氣門和門開啟和關閉時的曲軸角度位置（從上止點 排氣門周期性地開啟和關閉。進氣門和排氣門TDC 開始）。使用提升式氣門。5 - M50 發(fā)動機正時曲線圖負責將凸輪行程傳給氣門的機械機構稱為氣門為了能夠在這些情況下正常運行，氣門機構組機構。 件必須滿足下列要求：氣門機構承受較高的加速度和減速度。由此產(chǎn)l 在整個發(fā)動機使用壽命過程中具有較高的生的慣性力隨發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)增加而增大并使結構強度承受很大負荷。此外，排氣門必須能夠抵抗高溫廢氣的溫度。 l 低摩擦特性l 氣門散熱能力足夠。氣門機構負責控制換氣過程。 當前的 BMW 發(fā)動機僅采

41、用雙頂置凸輪軸和每缸四氣門的結構。向氣門傳輸作用力的方式發(fā)生了變化。可以直接通過挺桿或間接通過壓桿進行。 21傳統(tǒng)發(fā)動機的曲軸和凸輪軸通過一個正時帶或正時鏈以純機械方式連接在一起。在這種情況下正時時間是固定不變的。對現(xiàn)代氣門機構的另一個要求是能夠改變正時時間和氣門行程。為了滿足這個要求，人們引入了可變凸輪軸控制裝置（VANOS）和 VALVETRONIC（參見發(fā)動機基本原理，VANOS 和發(fā)動機基本原理，VALVETRONIC）。結構氣門機構由下列部件共同構成：l ll l氣門（整個總成）可能包括液壓氣門間隙補償器（HVA）。凸輪軸傳動元件（壓桿、挺桿）下圖展示了帶有桶狀挺桿和液壓氣門間隙補償

42、器的 4 氣門氣缸蓋結構。6 - M50 發(fā)動機的氣缸蓋索引 2 3 4 說明氣門導管 進氣門 排氣門索引 6 7說明帶有 HVA 的桶狀挺桿 排氣凸輪軸22結構形式 l 向氣門傳遞運動的方式 氣門機構有多種形式。人們根據(jù)下列幾點進行l(wèi) 氣門間隙調(diào)節(jié)方式。 區(qū)分： 氣門機構的名稱由前兩點決定。下面列出了一l 氣門的數(shù)量和位置 些氣門機構。 l 凸輪軸的數(shù)量和位置縮寫 名稱 說明 sv Side Valves（側(cè)置氣門）氣缸側(cè)面的立式氣門由位于其下方的凸輪軸驅(qū)動。立式氣門表示氣門頭位于上部。ohv Overhead Valves（頂置氣門） 頂置氣門，凸輪軸位于下方。置于下方的凸輪軸安裝在氣缸蓋

43、和發(fā)動機缸體分界線的下方。ohc Overhead Camshaft（頂置凸輪頂置氣門，凸輪軸位于上方。軸） 頂置凸輪軸位于氣缸蓋和發(fā)動機缸體分界線的上方。dohc Double Overhead Camshaft頂置氣門，每個氣缸列有兩個位于上方的凸輪（雙頂置凸輪軸） 軸。進氣門和排氣門各用一個凸輪軸?，F(xiàn)在，BMW 發(fā)動機僅采用四氣門氣缸及每個下面兩幅插圖各自展示了兩種氣門機構的部氣缸列雙頂置凸輪軸（dohc）的結構。M43 和 件。 M73 發(fā)動機是每個氣缸僅有兩個氣門及每個氣缸列一個凸輪軸（ohc）的最后兩款 BMW 第一幅插圖展示了帶有滾子式氣門壓桿和 汽油發(fā)動機。 HVA 組件的 N

44、46 發(fā)動機氣門機構。該發(fā)動機裝有 VALVETRONIC。VALVETRONIC 發(fā)動凸輪軸將凸輪運動傳給氣門的方式分為通過挺機始終采用滾子式氣門壓桿作為傳動元件。 桿傳動以及通過搖臂或壓桿傳動。BMW 僅采用壓桿、桶狀挺桿及應用于 S85 發(fā)動機的室第二幅插圖展示了帶有 HVA 室式挺桿的 式挺桿。 S85 氣門機構部件。 為了使凸輪軸凸輪與所謂的凸輪隨動件之間保持正確間隙，需要一個氣門間隙調(diào)節(jié)裝置或氣門間隙補償器。237 - N46 發(fā)動機的氣門機構組件索引 7 8 9說明 氣門彈簧滾子式氣門壓桿 排氣凸輪軸索引 2 3 4 5 說明 底部氣門彈簧座，帶有氣門桿密封件 上部氣門彈簧座 H

45、VA 元件 進氣凸輪軸248 - S85 發(fā)動機的氣門機構組件索引 說明 索引 說明 2 排氣門 7 上部氣門彈簧座 3 進氣門 8 氣門彈簧4 氣門鎖夾 9 底部氣門彈簧座 5 進氣凸輪軸 10 排氣凸輪軸2526系統(tǒng)組件發(fā)動機機械機構曲軸箱概述曲軸箱，又稱發(fā)動機殼體，包括氣缸、冷卻水套和曲軸傳動機構殼體。由于現(xiàn)代“高技術”發(fā)動機的復雜性，因此對曲軸箱的要求和任務已顯得不那么重要了。但是，曲軸箱的后繼開發(fā)仍保持著同樣的速度，尤其是因為許多新系統(tǒng)或改進系統(tǒng)都具有連接曲軸箱的接口。 下面總結了曲軸箱的主要任務。 l 吸收作用力和扭矩l 固定曲軸傳動機構l 固定和連接氣缸l 支撐曲軸l 固定冷卻液

46、和潤滑油輸送通道 l 集成一個曲軸箱通風系統(tǒng) l 固定各種附屬總成l 使曲軸空間與外界隔離密封。執(zhí)行這些任務時產(chǎn)生各種疊加在一起的拉壓、彎曲和扭曲應力。 具體包括以下應力： l 由氣缸蓋螺栓連接件和曲軸軸承吸收的氣壓力 l 由旋轉(zhuǎn)、往復式慣性力產(chǎn)生的內(nèi)部慣性力矩（彎曲力矩） l 各氣缸之間的內(nèi)部扭轉(zhuǎn)力矩（扭矩） l 曲軸扭矩和由此在發(fā)動機支撐內(nèi)產(chǎn)生的反作用力 l 自由慣性力和由往復式慣性力產(chǎn)生的慣性力矩（由發(fā)動機支撐承受）。 BMW 發(fā)動機的曲軸箱幾乎 全部由硅鋁合金制成。只有使用鑄鐵曲軸箱的 S54 發(fā)動機和使用鎂合金曲軸箱的 N52 發(fā)動機例外。 為了提高剛度，現(xiàn)在的曲軸箱都使用一個底板。

47、 2728 概覽表 蓋 /端 式板 開底方法 料 有敞有機帶制造動箱材帶箱板軸套材料套的 型發(fā)曲軸蓋曲氣缸氣缸類M42 灰口鑄鐵 - - 灰口鑄鐵 單一金屬 M43 灰口鑄鐵 - - 灰口鑄鐵 單一金屬 M43TU 灰口鑄鐵 - - 灰口鑄鐵 單一金屬 M44 灰口鑄鐵 - - 灰口鑄鐵 單一金屬 N40 AlSi9Cu3 X X 灰口鑄鐵 干式缸套 N42 AlSi9Cu3 X X 灰口鑄鐵 干式缸套 N45 AlSi9Cu3 X X 灰口鑄鐵 干式缸套 N46 AlSi9Cu3 X X 灰口鑄鐵 干式缸套 M50 灰口鑄鐵 - - 灰口鑄鐵 單一金屬 M50TU 灰口鑄鐵 - - 灰口鑄鐵

48、 單一金屬 M52* AlSi9Cu3 - - Nicasil 單一金屬，涂層 M52TU AlSi9Cu3 - - 灰口鑄鐵 干式缸套 M54 AlSi9Cu3 - - 灰口鑄鐵 干式缸套 N52 MgAl6Mn + AlSi17Cu4 X X Alusil 單一金屬，珩磨 M60 AlSi9Cu3 - - Nicasil 單一金屬，涂層 M62* AlSi9Cu3 - - Nicasil 單一金屬，涂層 M62TU AlSi17Cu4Mg - - Alusil 單一金屬，酸洗 N62 AlSi17Cu4Mg X - Alusil 單一金屬，酸洗 N62TU AlSi17Cu4Mg X -

49、Alusil 單一金屬，酸洗 M70 AlSi17Cu4Mg - - Alusil 單一金屬，酸洗 M73 AlSi17Cu4Mg - - Alusil 單一金屬，酸洗 N73 AlSi17Cu4Mg X - Alusil 單一金屬，酸洗 S50 灰口鑄鐵 - - 灰口鑄鐵 單一金屬 S54 灰口鑄鐵 - - 灰口鑄鐵 單一金屬 S62 AlSi17Cu4Mg - - Alusil 單一金屬，酸洗 S85 AlSi17Cu4Mg - X Alusil 單一金屬，酸洗 * 應用于 Z3（E36/7）的 M52B28 發(fā)動機采用了灰口鑄鐵氣缸套，而不是 Nicasil 涂層氣缸套。 * 針對燃油質(zhì)

50、量不高的市場，提供采用 AlSi17Cu4Mg 曲軸箱和 Alusil 氣缸筒的 M62 發(fā)動機。翻新曲軸箱基本上都使用這種材料。結構自開始采用這種發(fā)動機結構以來，曲軸箱的基留有用于壓力油、機油回流、冷卻液、曲軸箱本形狀變化甚小。所做的結構變化大多體現(xiàn)在通風和氣缸蓋螺栓連接件的開孔和通道口。 細節(jié)方面，例如曲軸箱由多少部件構成或如何設計曲軸箱的各個部分?？筛鶕?jù)下列部件的設冷卻液通道口連接環(huán)繞在氣缸周圍的冷卻液室計方式劃分不同的曲軸箱結構類型： 和氣缸蓋內(nèi)的水套。 蓋板 這種結構的缺點是 TDC 附近的氣缸冷卻效果差。 主軸承座區(qū)域 與敞開式端蓋相比，封閉式端蓋結構的優(yōu)點在 氣缸。 于蓋板剛度較

51、強，因此蓋板、氣缸不易變形且蓋板 噪音較小。 蓋板有兩種不同的結構類型。分為封閉式端蓋采用敞開式端蓋結構時，環(huán)繞在氣缸周圍的水和敞開式端蓋。結構類型既會影響澆鑄方法也套向上敞開。因此，可以使氣缸上部達到更好會影響曲軸箱剛度。 的冷卻效果。剛度較低的缺陷現(xiàn)在可以通過使用金屬氣缸蓋密封墊得到很大彌補。采用封閉式端蓋結構時，曲軸箱蓋板在氣缸附近閉合。1 蓋板結構類型索引 說明 索引 說明這兩種結構類型都應用于 BMW 汽油發(fā)動機。29主軸承座區(qū)域主軸承座區(qū)域的結構形式非常重要，因為它要承受施加在曲軸軸承上的作用力。可根據(jù)曲軸箱與油底殼之間的分界面以及主軸承蓋板結構分為不同的類型。 根據(jù)分界面分為：l

52、 油底殼凸緣在曲軸中心上 l油底殼凸緣在曲軸中心下方根據(jù)主軸承蓋板的結構類型分為：l 單獨的主軸承蓋板l主軸承蓋板集成在一個梯狀框架結構內(nèi)。主軸承座主軸承座是指曲軸箱內(nèi)曲軸軸頸支撐位置的上半部分。主軸承座始終集成在曲軸箱鑄件內(nèi)。 主軸承座的數(shù)量取決于發(fā)動機類型，尤其是氣缸數(shù)和氣缸布置情況。30由于減振方面的要求，現(xiàn)在幾乎都采用全套曲軸軸承。全套軸承表示曲軸的每個曲柄旁都有一個主軸承。發(fā)動機運行時，曲軸空間內(nèi)的氣體始終保持運動狀態(tài)。活塞運動對氣體產(chǎn)生的作用就像泵裝置一樣。為了減少泵動作用造成的能量損耗，現(xiàn)在許多發(fā)動機的主軸承座內(nèi)都有通道。這樣可以使整個曲軸箱內(nèi)達到壓力平衡。 分界面曲軸箱與油底殼

53、之間的分界面構成了油底殼凸緣。在此分為兩種不同的結構。一種結構形式是分界面位于曲軸中心。雖然這種結構便于進行制造，但在剛度和噪音方面存在明顯不足，因此 BMW 發(fā)動機并不采用這種結構。另一種結構形式是油底殼凸緣位于曲軸中心下方。這種曲軸箱又分為側(cè)壁向下延伸的曲軸箱和包括上下部件的曲軸箱，其中曲軸箱下部件稱為底板，稍后將對其進行詳細介紹。2 曲軸箱結構類型索引 說明 索引 說明 B 曲軸的側(cè)壁向下延伸 3 主軸承蓋板C 分為上下部件的曲軸箱 4 曲軸箱下部件（底板） 1 曲軸箱（上部件） 5 油底殼主軸承蓋板主軸承蓋板構成了連接主軸承座的下部端蓋并以這種方式確定位置可以確保在主軸承的開孔通過螺栓

54、與主軸承座固定在一起。制造曲軸箱內(nèi)，主軸承座與主軸承蓋板之間的過渡面始終時，將主軸承座和主軸承蓋板一起進行加工。保持非常光滑，即使是進行重新組裝后。 因此必須確定彼此之間的位置。此時通常利用定位套或主軸承座側(cè)面。如果曲軸箱和主軸承主軸承蓋板只由灰口鑄鐵制成。將其與鋁合金蓋板所用材料相同，也可以采用斷裂方式加工曲軸箱一起加工雖然對我們的工作提出了挑蓋板（鋸齒狀）。另一種準確定位的方法是對戰(zhàn)，但現(xiàn)在已實現(xiàn)批量生產(chǎn)。將鋁合金曲軸箱主軸承座與主軸承蓋板之間的接觸面進行模壓與灰口鑄鐵主軸承蓋板組合在一起提供了材料加工。 方面的優(yōu)勢。31灰口鑄鐵的熱膨脹系數(shù)較低，因此限制了運行主軸承蓋板既可以單獨制造，也

55、可以集成在一狀態(tài)下的曲軸軸承間隙。同時由于灰口鑄鐵剛個梯狀框架內(nèi)。與曲軸箱下部件（底板）不同，度較大，因此減小了主軸承座區(qū)域產(chǎn)生的噪音。 梯狀框架不會形成外部界限且沒有連接油底殼底板底板以梯狀框架形式將主軸承蓋板與曲軸箱下部件組合在一起。這樣可以增加整個曲軸箱的剛度。起初只在跑車發(fā)動機和運動型車發(fā)動機上采用這種結構。但 N42 發(fā)動機將底板結構引入了 BMW 標配發(fā)動機。底板與曲軸箱上部件的分界面在曲軸中心上。曲軸箱下部件的底側(cè)構成了與油底殼凸緣的界面。底板主要由輕合金制成。曲軸箱上部件通常也由同一種輕合金制成。但 S85 發(fā)動機例外，它采用了另一種合金。 發(fā)動機 底板材料 N42 AlSi9

56、Cu3 N45 AlSi9Cu3 N46 AlSi9Cu3 N52 MgSi7Mn S85AlSi7Mg0.3為了承受主軸承作用力，底板內(nèi)使用了鋼制嵌入件。32的凸緣。BMW 發(fā)動機不采用帶有梯狀框架的結構。3 帶有鋼制嵌入件的輕合金底板使用定位套可確保曲軸箱上部件與下部件定位準確。密封件發(fā)揮了非常重要的作用。由于需要對主軸承蓋板進行精確定位，因此不采用傳統(tǒng)密封件。其解決方法是，沿整個曲軸箱下部件的凸緣面有一條凹槽，通過一個專用開口將一種具有時效硬化效果的液體密封劑注入該凹槽中。4 曲軸箱下部件上用于填充液體密封劑的注入口將曲軸箱上下部件擰緊后才能進行上述工作。使用底漆對出口處的密封劑進行硬化處理。曲凹槽與曲軸密封環(huán)連接在一起。直至曲軸密封軸密封環(huán)本身在出口位置處也有凹槽，安裝時環(huán)的所有四個排出口（前后左右各一個）都溢必須進行準確定位。出密封劑時，才停止加注工作。維修時使用包括密封劑和專用工具的維修套件。為了確保曲軸正常運行，必須遵守正確的底板連接順序。否則會造成發(fā)動機損壞和曲軸箱密封不嚴。5 曲軸