二、机油泵
1.概述
N20发动机也采用体积流量可变式滑阀机油泵,虽然该机油泵形状发生变化,但其功能与N63或N55发动机相同。虽然这两款发动机使用相似机油泵,但其调节力一式有所不同。N63发动机的机油泵采用体积流量调节方式,而N55发动机与N20发动机的机油泵采用特性曲线调节方式。
2.功能说明
机油泵连接在平衡轴箱上,机油泵位于发动机飞轮侧,但在发动机正面通过一个链条由.曲轴驱动。为此链轮通过一根轴将力矩传输给机油泵。这根轴同时还用作第一平衡轴,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,如图6所示。
滑阀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。机油泵内部结构如图7所示。
与所有新一代滑阀机油泵一样,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就越多,从而减小输送体积流量。这样可以减小泵的输送功率并限制系统内的压力。通过这种方式可以实现纯液压/机械体积流量调节,在此过程中可调节足够的工作压力。该压力由机油泵内作用于滑阀的主弹簧硬度决定。此外,N20发动机还采用已在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,通过该调节阀以电动控制方式控制泵的输送功率。机油泵无法单独更换,必须将包括平衡轴在内的整个单元一起更换。
3.机油压力调节
调节所有泵(也包括机油供给系统的泵)的输送功率非常重要,特别是结合BMW高效动力战略而言。通常人们都希望设计出尽可能小的泵驱动功率,从而保持较低的发动机损耗。而另一方面泵的设计又必须满足在所有可能情况下提供充足介质体积流量和压力的要求。因此传统不可变泵需要根据第二项要求采用足够大的设计,以满足充足输送量的要求。但是这意味着泵有可能会在大部分运行时间内输送过多介质,从而消耗过多的传动系统能量。因此越来越多的泵采用可变设计且调节方式越来越简化。就机油供给系统而言,在传统泵之后的体积流量调节方式基础上又增加了特性曲线调节方式。体积流量可变式机油泵的核心部分是滑阀。滑阀可沿泵的轴线移动。如图8所示,左侧为最大输送功率,右侧为最新输送功率。
处于输送设置时,滑阀位于偏离泵轴线中心的位置。通过这种方式可使抽吸侧体积流量显著增加并使压力侧体积流量显著减小。这样可以提高泵功率。
滑阀朝泵轴线方向移动时,体积流量变化减小直至几乎不再产生任何体积流量变化。泵功率也会随之减小直至最后调节至最小输送功率。
滑阀位置取决于调节油室内的机油压力。该压力可使滑阀克服弹簧力移动。如果该压力较小,滑阀就会偏离中心且输送功率较高。如果该压力较大,滑阀就会逐渐压向中心且输送功率降低。
进行纯粹的体积流量调节时,调节油室内的压力与主机油通道内的压力相同。通过这种方式可在不受所需体积流量的影响下保持压力相对均衡。造成机油回路内所需体积流量存在巨大差异的一个原因在于可变凸轮轴控制装置VANOS。在VANOS调节单元内,机油不仅用于润滑,还用作液压油。因此进行调节时需要大量机油,从而造成系统内的压力下降。压力下降时,机油泵内的滑阀就会朝更高输送功率方向移动。因此可提供更高体积流量并补偿压力下降。
如上文所述,机油系统内的调节压力取决于克服调节油室内压力的弹簧力。弹簧较软时更容易通过较小压力使滑阀朝中心方向移动。弹簧较硬时则需要更大压力来降低泵的供给量。因此选择机油系统内存在压力时可压回的弹簧。特性曲线调节方式是对体积流量调节方式的进一步简化。