三、冷却系统
    所用冷却系统也与N55发动机非常相似。系统包括冷却液冷却和发动机油冷却。N20发动机使用发动机油／冷却液热交换器进行发动机油冷却。通过数字式发动机电子系统内的热量管理协调器进行冷却系统调节（例如电动冷却液泵特性曲线式节温器和电子扇）。
    （一）概览
    N20发动机冷却液循环回路如图49所示。

    冷却模块自身只有一个型号。只有在热带国家规格且带有选装配置SA840高速调校的车辆上才附加安装一个独立式冷却液散热器在右侧车轮罩内。电子扇的额定功率为600W。
    图50和图51展示了相关部件的安装位置和布置方式。



   （二）热量管理系统
    N20发动机数字式发动机电子系统内的热量管理系统功能与N55发动机所用相同。包括对电动冷却部件电子扇、特性曲线式节温器和冷却液泵进行独立调节。
    1．冷却液泵
    N20发动机所用电动冷却液泵与众多BMW发动机均相同。其额定电功率为400W，如图52所示。

    拆卸并重新使用冷却液泵时必须确保在留有冷却液的情况下关闭冷却液泵。排空冷却液可能会导致轴颈粘住。这样可能会导致冷却液泵无法继续运转，进而还可能造成发动机损坏。安装前应用手旋转泵轮以确保转动灵活性。
    2．热量管理系统功能
    热量管理系统确定当前冷却需求并相应调节冷却系统。在某些情况下甚至可以完全关闭冷却液泵，例如在暖机阶段让冷却液迅速加热时。在发动机停止运转且温度较高时或冷却废气涡轮增压器时，冷却液泵在发动机静止状态下仍可继续输送冷却液。因此可以不根据发动机转速满足提出冷却功率要求．。除特性曲线式节温器外，热量管理系统还能根据不同特性曲线控制冷却液泵。因此发动机管理系统可以根据行驶情况调节冷却液温度。
    以下温度范围通过发动机管理系统进行调节：
    ·109℃＝经济运行模式
    ·106℃＝正常运行模式
    ·95℃＝高功率运行模式
    ·80℃＝高功率运行模式和特性曲线式节温器供电
    发动机控制单元根据行驶情况识别到节省能量的“经济”运行范围时，发动机管理系统就会调节到较高温度（ 109℃ ）。在这个温度范围内发动机以相对较低的燃油需求量运行。温度较高时发动机内部摩擦减小。温度升高还有助于降低负荷较低情况下的耗油量。处于“高功率和特性曲线式节温器供电”运行模式时，驾驶员希望利用最佳发动机功率利用率。为此需将汽缸盖内的温度降至80℃。温度降低可以提高容积效率，从而提高发动机扭矩。发动机控制单元现在可根据相应行驶状况调节到特定运行范围。从而能够通过冷却系统影响耗油量和功率。
    系统保护：
    如果发动机运行期间冷却液或发动机油温度过高就会通过影响车辆的某些功能为发动机冷却系统提供更多能量。
    这些措施分为两种运行模式：
    （1）部件保护
    ·冷却液温度超过117℃
    ·主机油通道内机油压力和温度传感器上的发动机油温度超过143℃
    ·措施，例如降低空调和发动机功率
      （2）紧急情况
    ·冷却液温度超过122℃
    ·主机油通道内机油压力和温度传感器上的发动机油温度超过151℃
    ·措施，例如降低发动机功率至约90%
    四、进气和排气系统
    进气和排气系统与N5，发动机基本相同。下面列出了进气和排气系统最重要的特征：
    ·进气消音器固定在车辆上
    ·热膜式空气流量传感器应用于所有发动机型号
    ·TwinScroll废气涡轮增压器带有集成式废气旁通阀和循环空气减压阀
    ·有三个曲轴箱通风接口
    ·用于燃油箱通风的接口数量根据不同型号
      （一）概览
    N20发动机进气和排气系统如图53所示。

    （二）进气系统
      N20发动机进气系统如图54所示。

    1．热膜式空气流量传感器
    N20发动机采用与N74发动机非常相似的热膜式空气流量传感器。作为TVDI发动机的先进技术，N20发动机为所有型号均安装热膜式空气质量流量计。通常认为，根据当前发展水平，通过热膜式空气流量计测量值确定空气质量品质与通过计算替代值（通过进气温度、增压压力、发动机转速等）确定空气质量品质可以达到相同效果。但计算替代值用于进行发动机负荷控制。但会定期通过热膜式空气流量传感器数值对这个数值进行校准，以便补偿因进气系统内复杂流体动力学条件产生的公差。混合气制备技术越复杂（涡轮增压系统、Valvetronic、高精度喷射系统TVDI特别是采用分层进气模式），通过热膜式空气流量传感器来校准替代值就越重要。TVDI是目前最复杂的混合气制备技术。因此所有TVDI发动机均装有热膜式空气流量传感器。使用热膜式空气流量计还能提供扩展诊断功能，例如用于燃油箱或曲轴箱通风系统，因为这些系统会引起空气质量偏差。这一点对于美规车型尤为重要，因为美国排放法规提出了相关要求。热膜式空气流量传感器失灵或将其拔下时不会直接引起发动机应急运行。但会导致混合气形成效果不佳且尾气检测值变差，从而接通排放警告灯。
    2．进气装置
    与N55发动机一样，数字式发动机电子系统DME也安装在进气装置上。不同之处在于，首先将数字式发动机电子系统安装在了进气装置顶部而非底部。其次，取下数字式发动机电子系统后，进气装置不处于敞开状态。在进气装置与数字式发动机电子系统之间有一个金属板，可将数字式发动机电子系统的热量很好地引导至进气装置的进气通道内。通过这种方式可对数字式发动机电子系统进行有效冷却。N20发动机带有节气门的进气装置，如图55所示。

    进气管压力传感器：
    进气管压力传感器位于进气装置输入端节气门后。仔细观察就会发现它是一个组合式压力和温度传感器。但是并不读取温度信号。使用该传感器是基于相同部件方案要求。使用相同传感器更加方便，该传感器同时还用作增压空气温度和增压空气压力传感器，而且不读取温度信号远比采用专用传感器更为便利。
    （三）废气涡轮增压器
    N20发动机装有采用TwinScroll技术的废气涡轮增压器，如图56所示。该废气涡轮增压器在涡轮入口处有两个独立通道可分别将两个汽缸的废气引至涡轮叶片处。废气涡轮增压器采用带有电动循环空气减压阀和真空控制废气旁通阀的传统结构。

    TwinScrollTwinScroll废气涡轮增压器功能
    TwinScroll表示带有一个双涡管涡轮壳体的废气涡轮增压器。这样可以分别将两个汽缸的废气引导至涡轮处。N20发动机与其他4缸发动机一样采用将汽缸1和4、汽缸2和3集成在一起的设计。这样可以更高效地利用脉冲增压效果。
      （1）定压增压和脉冲增压
    通过废气涡轮增压器实现发动机增压有两种工作原理，即定压增压和脉冲增压。定压增压是指涡轮前的压力几乎恒定不变。用于驱动废气涡轮增压器的能量通过涡轮前后的压力差获得。采用脉冲增压方式时，涡轮前的压力变化迅速而显著，通过从燃烧室排出废气形成脉冲。压力增大时就会产生作用在涡轮上的压力波。此时利用废气动能，使压力波以脉冲方式驱动废气涡轮增压器。脉冲增压可实现涡轮增压器的快速响应特性，特别是在转速较低情况下，因为此时脉动最强，而在定压增压模式下涡轮前后的压力差此时尚小。实际上，PKW发动机的废气涡轮增压器始终利用两种增压方式。根据尺寸参数、废气通道导向和汽缸数量。
    （2）与汽缸数量的关系
    在单缸发动机上曲轴每旋转两圈完成一个排气循环。因此，从理论上来说，每720°曲轴转角中有180°用于排气。图57以非常简化的方式展示了单缸发动机废气涡轮增压器前的压力情况。

    曲轴每旋转720°，曲轴转角就会产生一个作用在涡轮上的压力波。该脉冲可使涡轮加速。
    图58展示了4缸发动机涡轮前的压力情况。

    由于曲轴旋转两圈后所有汽缸均完成了各自的排气循环，因此在720°曲轴转角内产生了四个压力波。点火间隔每隔180°曲轴转角均匀分配。在此过程中压力波相互叠加。某一汽缸压力下降时，下一汽缸的压力已经增大。因此，在涡轮前形成了叠加压力，如图59所示。

    叠加作用会使最小压力与最大压力差值明显减小。因此压力波作用在涡轮上的脉冲也随之减小。进而导致废气涡轮增压器内的脉冲增压减少。在4缸发动机上可通过TwinScroll废气涡轮增压器来防止出现这种情况。其方式是将四个汽缸分为两个通道在每个通道内都实现一个2缸发动机的压力情况，如图60所示。

    在此两个汽缸的压力也会叠加。但是汽缸1和4、汽缸2和3集成在了两个通道内。根据4缸发动机的点火顺序，一个通道的排气循环间隔360°曲轴转角。因此，即使在叠加情况下也可产生较大压力差并能更好地利用废气动能。集成汽缸1和4、汽缸2和3采用了特殊造型排气歧管。在废气涡轮增压器内，两个通道分别引导至涡轮处。与传统废气涡轮增压器不同，TwinScroll废气涡轮增压器在围绕涡轮的环形通道内带有一个中部凸台。
    （四）排气系统
    N20发动机的排气歧管结构与N55发动机相同。它采用无间隙设计并与废气涡轮增压器焊接在一起。N20发动机针对TwinScroll废气涡轮增压器特殊功能采用四合二式排气歧管。因此，汽缸1和4、汽缸2和3的排气通道分别集成在一个通道内。

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