宝马轿车N20发动机采用体积流量可变式滑阀机油泵,该机油泵采用特性曲线调节方式。本文将介绍其内部结构和特性曲线调节原理,希望对广大读者能有所帮助。
1、宝马轿车N20发动机机油泵结构
机油泵连接在平衡轴箱上,机油泵位于发动机飞轮侧,但在发动机正面由曲轴通过上部平衡轴和机油泵传动齿形链驱动,曲轴链轮通过上部平衡轴将转矩传输给机油泵,这根轴的旋转方向与曲轴相同。在此通过一个齿轮将来自平衡轴的转速降低到可供机油泵使用。
宝马轿车N20发动机机油泵的功能并未改变,主要区别在于在调节过程中滑阀不再围绕一个轴线旋转,而是平行移动。与所有的新一代滑阀机油泵一样,宝马轿车N20发动机机油泵内的机油直接作用于滑阀,机油压力越大,滑阀克服弹簧力向泵中心方向移动的距离就越多,从而减小输送机油的体积流量,这样可以减少机油泵的输送功率并限制系统内的压力。
2、宝马轿车N20发动机机油泵采用特性曲线调节方式供油
宝马轿车N20发动机还采用了已在N55发动机上应用的特性曲线调节阀,数字式发动机电子系统(DME )通过该调节阀以电动控制方式控制机油泵的输送功率。机油泵通过特性曲线调节方式可对调节油室内的压力产生影响,特性曲线调节方式新增了2个附加阀门:一个是电磁阀,即特性曲线调节阀;另一个是作为基本模式运行的纯液压阀,因此又称为紧急阀或二级调节阀SLR。特性曲线调节阀安装在发动机左侧底板内,可使机油压力从主机油通道输送至机油泵内的调节油室。
特性曲线调节阀可通过无级方式减小在调节油室内产生影响的机油压力。减小的压力越多,机油泵输送的体积流量就越大,但这对于节约能量而言并未产生任何积极作用。因此,机油泵内作用于滑阀的主弹簧要比纯体积流量调节式系统所用弹簧更软,也就是说更容易使滑阀朝中心位置移动,从而在调节油室内压力较小的情况下,机油泵实现最小输送功率,这样可使机油系统内的压力比较小,从而减少机油泵驱动能量,也可以根据需要通过特性曲线调节阀减小调节油室内的压力,从而提高输送功率。
宝马轿车N20发动机机油泵特性曲线调节第二级是通过一个安装在机油泵壳体内的紧急阀来实现的,它能够控制机油泵调节油室内的主机油压力。为此,主机油通道内的机油克服弹簧力压回活塞,直至最后连接机油泵的通道开通。来自特性曲线调节阀的机油压力对活塞另一侧施加作用。紧急阀位于特性曲线调节阀与机油泵内的调节油室之间,简化后的机油回路如下图所示。
机油泵在特性曲线调节模式下,机油压力施加在活塞两侧,直接由主机油通道提供的机油压力克服紧急弹簧作用力,在带有紧急阀的另一侧由特性曲线调节阀释放的机油压力施加作用。在特性曲线调节过程中,活塞始终保持在其限位位置处。需要移动活塞时必须存在可以克服5.5 bar(1 bar=100 kPa)弹簧力的过压。这在特性曲线调节模式下不可能出现,因为系统内的最大调节压力为4.5 bar。在这种情况下,紧急阀由特性曲线调节阀向机油泵调节油室方向开启,如下图所示。
通过这种方式可使机油泵调节油室内的压力直接由特性曲线调节阀决定,从而控制机油泵的输送功率。特性曲线调节方式是机油系统标准运行模式,在这个模式下机油压力为1.5 bar~4.5 bar,如果系统内没有任何故障且运行条件没有高于或低于特定数值,就会始终执行这种模式。
到目前为止,在不使用紧急阀的情况下也可实现特性曲线调节方式,但紧急阀是特性曲线调节的第二等级,即一种基本运行模式。特性曲线调节阀关闭时,紧急阀内弹簧侧空间就会失去压力,因此活塞只承受朝向弹簧侧的压力。如上所述,切换紧急阀时需要5.5 bar的压力,由此将压力从主机油通道直接引导至机油泵调节油室内。通过这种方式可使机油压力限制为最大5.5 bar,低于该限值时在紧急运行模式下不会进行任何调节,如下图所示。
特性曲线调节阀在未通电状态下关闭,因此在特性曲线调节阀失效的情况下,系统自动进入紧急运行模式并将压力限制为最大5.5 bar。导致数字式发动机电子系统切换至紧急运行模式的原因还有特性曲线调节阀损坏、机油压力传感器损坏、车外温度低于-20℃、发动机机油或冷却液温度较高等。