Una colección completa de desmontaje del motor turboalimentado de 4 cilindros BMW N20

Proceso de pulverización de alambre de arco/cárter dividido El desmontaje del nuevo motor turboalimentado de cuatro cilindros N20 puede describirse como la obra maestra de BMW. Su tarea es reemplazar el motor de seis cilindros en línea de aspiración natural. La gente inevitablemente comparará esta nueva "obra maestra" con el viejo "clásico". Afortunadamente, el sistema de turbocompresor y una serie de nuevos equipos técnicos han logrado un mejor rendimiento energético y economía de combustible. Realmente está utilizando su propia fuerza para implementar la estrategia de energía eficiente de BMW.

Clasificación del modelo de motor N20

BMW Serie 3 BMW X1 (consultar precio de transacción | detalles del modelo)

BMW Serie 1, BMW Serie 5

Actualmente, el motor N20 se ha instalado en el X1, los nuevos Serie 3, Serie 5 y otros modelos. Según el lugar de origen, el motor N20 se divide en dos versiones: importado y nacional. Cuando se ensambla en modelos específicos, se divide en una versión de alta potencia y una versión de baja potencia, que se pueden distinguir por el número de motor. en el bloque de cilindros. Además, si quieres saber más sobre los secretos de los números de motor de BMW, haz clic aquí.

Según los comentarios de algunos internautas, el número de motor de un lote de modelos 20i modelo X1 también es N20B20A. De hecho, el hardware es exactamente el mismo que el motor N20 del modelo 28i, pero los ajustes del software son ligeramente diferentes, lo que hace que el modelo esté equipado con un motor de baja potencia, pero el número de motor es un motor de alta potencia.

Los motores N20 producidos en la planta de Shenyang Tiexi siguen estrictamente el sistema de control del proceso de producción global de BMW y no habrá diferencias en la calidad del producto debido a diferentes orígenes. En términos de adquisición de piezas específicas, algunas piezas del motor N20 nacional se seleccionan de proveedores nacionales según el principio de proximidad, pero la tasa de localización actual del motor N20 es del 40%.

En términos de hardware, las formas de la parte superior del pistón de los motores de alta potencia y de los motores de baja potencia son diferentes, lo que da como resultado diferentes relaciones de compresión. Hablaré de esto en detalle más adelante en el artículo, y el programa informático del motor también se ajustará en consecuencia para adaptarse a la mayor potencia de salida. Esta vez desmontamos el motor N20 de baja potencia importado.

●Cárter dividido

Como se puede ver en la imagen de arriba, el cárter del motor N20 se compone de dos partes, una parte es el cuerpo del cárter y la otra parte es el. La placa inferior, que está conectada a la placa base mediante pernos, se utiliza principalmente para fijar el cigüeñal. Este diseño proporciona suficiente rigidez torsional al bloque de cilindros y al mismo tiempo proporciona un soporte más preciso para el cigüeñal a altas velocidades en comparación con los motores convencionales que se aseguran únicamente con cubiertas de bujes.

●Proceso de pulverización de arco de pared del cilindro

Desde el motor biturbo N54 lanzado en 2021 hasta los actuales motores monoturbo N55 y n 20, la aleación de aluminio y magnesio del motor N52 ha sido cambiado El cuerpo del cilindro se reemplaza por un material de aleación de aluminio tradicional. Entre ellos, el último motor N20 utiliza por primera vez tecnología de pulverización de alambre de arco en la pared del cilindro. En este proceso, el hierro metálico se funde mediante un arco de alta temperatura generado bajo alta presión, y el hierro se rocía sobre la pared del cilindro hecha de aleación de aluminio mediante aire a alta presión.

El revestimiento de hierro puede mejorar eficazmente la resistencia de la pared del cilindro y la superficie microporosa formada después de la pulverización puede reducir la fricción cuando el pistón está funcionando. Dado que la aleación de aluminio tiene buena conductividad térmica, este proceso solo requiere rociar una capa delgada para cumplir con los requisitos correspondientes, y la mejor conductividad térmica también se puede lograr en el cuerpo del cilindro. En comparación con el diseño de motores ordinarios de aleación de aluminio que utilizan camisas de cilindro de hierro fundido, el proceso de pulverización de alambre de arco del motor N20 es más avanzado.

●Cárter de aceite fabricado en dos materiales

Dependiendo del modelo, el motor N20 tiene dos materiales diferentes para el cárter de aceite. El motor N20 adecuado para los modelos xDrive está fabricado en aleación de aluminio. El cárter de aceite se utiliza principalmente para soportar el diferencial del eje delantero en el sistema de tracción en las cuatro ruedas. El cárter de aceite del motor N20 de tracción trasera está fabricado de resina resistente al calor porque no necesita soportar otras estructuras. Sus ventajas son el peso ligero, el buen aislamiento acústico y el coste relativamente bajo.

Dos cárteres de aceite fabricados de diferentes materiales integran sensores de aceite, que no solo pueden detectar la cantidad de aceite, sino también analizar la calidad del aceite para determinar si es necesario reemplazarlo. Este sistema inteligente de monitoreo y mantenimiento es también el sistema de servicio de mantenimiento del estado del vehículo CBS de BMW.

●Cigüeñal forjado

El motor N20 utiliza un cigüeñal de acero forjado. Se utilizan cuatro bloques de equilibrio para garantizar el buen funcionamiento del motor, y los orificios de equilibrio en ellos se utilizan para garantizar. Equilibrio dinámico cuando el cigüeñal está en marcha.

Tecnología de desplazamiento del pasador del pistón y desplazamiento del cigüeñal

●Tecnología de desplazamiento del pasador del pistón y desplazamiento del cigüeñal

Los pasadores del pistón se utilizan para conectar el pistón y la biela. En la superficie, el bulón del pistón se encuentra exactamente en el centro del pistón. Durante la carrera de compresión, el pistón se mueve hacia arriba, empujado por la biela. En este momento, el lado derecho del pistón está cerca de la pared del cilindro y está sujeto a la mayor presión. También llamamos a este lado del pistón superficie de empuje secundaria. Durante la carrera de potencia, el pistón se mueve hacia abajo. En este momento, el lado izquierdo del pistón está cerca de la pared del cilindro y está sujeto a la mayor presión. Debido a que la presión en el cilindro durante la carrera de potencia es mayor que la presión durante la carrera de compresión, también llamamos al lado izquierdo del pistón la superficie de empuje principal.

Para un motor con el cigüeñal ubicado en la línea central del cilindro, cuando el pistón alcanza la posición del punto muerto superior y comienza a moverse hacia abajo, el pistón se moverá de derecha a izquierda debido al espacio entre el pistón y la pared del cilindro y produce un cierto sonido de impacto, que también se llama golpear el cilindro. Para evitar golpes en el cilindro, la posición del pasador del pistón suele diseñarse para que tenga una desviación máxima de aproximadamente 2 mm con respecto a la superficie de empuje principal del pistón. Cuando el pistón retrocede, el pistón se inclinará en el cilindro, retrocediendo así por adelantado, reduciendo así el golpe en el cilindro, y el desplazamiento del pasador del pistón es casi invisible a simple vista.

Muchos motores BMW utilizan un diseño de polarización positiva del pasador del pistón para reducir el sonido de golpeteo, pero el diseño de polarización negativa del pasador del pistón del motor N20 es consistente con el diseño de polarización positiva del cigüeñal aplicado al motor de BMW por primera vez.

El llamado desplazamiento del cigüeñal significa que el eje del cigüeñal está desplazado hacia un lado del plano central del cilindro. De manera similar al desplazamiento del pasador del pistón, el desplazamiento del cigüeñal también se puede dividir en desplazamiento positivo del cigüeñal con respecto a la superficie de empuje principal del pistón y desplazamiento negativo del cigüeñal con respecto a la superficie de empuje secundaria del pistón. En la imagen de arriba se puede ver claramente que el eje del cigüeñal del motor N20 está desplazado del plano central del cilindro.

En términos generales, si tanto el pasador del pistón como el cigüeñal adoptan un diseño de compensación positiva, tendrá el efecto opuesto al reducir el sonido de golpe. Por lo tanto, el motor N20 utiliza un diseño de compensación negativa para el pasador del pistón y. Un diseño de desplazamiento positivo del cigüeñal puede reducir el sonido de golpe al mínimo, pero la desventaja de esto es que aumentará la fricción en la superficie de empuje principal del pistón.

Otra ventaja del diseño desplazado del cigüeñal es que la biela está más cerca de un estado vertical durante la carrera de potencia, de modo que se puede aplicar más presión generada por la combustión al cigüeñal mientras se reduce el impacto del pistón. en la pared del cilindro, mejorando así la eficiencia del movimiento del pistón. En general, el motor N20 finalmente reduce el ruido de golpeteo y mejora la eficiencia del motor mediante el diseño de desplazamiento negativo del pasador del pistón y desplazamiento positivo del cigüeñal.

●Pistón

La versión de alta potencia y la versión de baja potencia del motor N20 se reflejan en el hardware, principalmente porque la forma de la parte superior del pistón es diferente, lo que resulta en diferentes relaciones de compresión de las dos versiones. La versión de alta potencia obtiene una mayor potencia de salida a través de un valor de impulso mayor. Para reducir la aparición de golpes, su relación de compresión es de 10:1. Lo contrario ocurre con las versiones de bajo consumo, por lo que la relación de compresión se puede aumentar en consecuencia. La versión de menor potencia del motor tiene una relación de compresión de 11:1.

Doble VANOS/Valvetronic

●Árbol de levas

El árbol de levas del motor N20 adopta una estructura central hueca, que no solo mejora la resistencia sino que también reduce el peso. Las levas y otras partes relacionadas del árbol de levas se presionan directamente sobre el árbol de levas mediante un proceso de prensado en caliente, lo que puede mejorar efectivamente la precisión de fabricación del árbol de levas.

●Sistema de sincronización variable de válvulas Double-VANOS

El motor N20 utiliza el sistema de sincronización variable dual de válvulas Double-VANOS de última generación para la válvula de admisión y la válvula de escape. En comparación con el sistema VANOS utilizado en el motor N55, el nuevo sistema VANOS puede ajustar la sincronización más rápido. Al igual que el motor N55, el rango de ajuste máximo de las válvulas de admisión y escape. Al mismo tiempo, el nuevo sistema VANOS reduce la sensibilidad a los contaminantes en el aceite mejorando las estructuras correspondientes del circuito de aceite y la válvula solenoide.

Muchas piezas desmontadas se pueden marcar con códigos QR. Al ensamblar el motor, puede escanear el código para determinar si estas piezas son necesarias para el motor, lo que mejora la eficiencia del ensamblaje y permite verificar detalladamente la fecha de producción y. dirección del flujo de las piezas.

●El sistema electrónico de elevación de válvulas Valvetronic de tercera generación

El motor N20 utiliza el mismo sistema electrónico de elevación de válvulas Valvetronic de tercera generación que el motor N55, que se caracteriza por accionar el eje excéntrico para girar El servomotor es de menor tamaño y el sensor para detectar el ángulo de rotación del eje excéntrico también está integrado en el servomotor.

Además, su principio de funcionamiento no ha cambiado en absoluto y la elevación de la válvula en el lado de la válvula de admisión aún se puede ajustar continuamente de 0,3 mm a 9,9 mm.

El siguiente vídeo presenta de forma vívida e intuitiva el principio de funcionamiento del sistema electrónico de elevación de válvulas Valvetronic. Por favor haz clic en reproducir.

Hay más vídeos interesantes en el canal de vídeos caseros del coche.

Además, la válvula en el lado de la válvula de escape del motor N20 también utiliza tecnología de llenado de sodio de válvula. El vástago de la válvula está diseñado en una estructura hueca y luego se llena con sodio metálico. A temperaturas normales de funcionamiento del motor, el sodio metálico líquido sube y baja cuando la válvula se abre y se cierra. Debido a su gran capacidad calorífica específica, el sodio puede absorber y conducir calor desde el cabezal de la válvula, reduciendo la temperatura de la válvula en entornos de trabajo hostiles.

●Turbocompresor de doble entrada

El motor N20 utiliza el mismo turbocompresor de doble entrada que el motor N55. El llamado twin scroll significa que hay dos tubos que no interfieren entre sí y conducen al lado de la turbina de escape. Para un motor de cuatro cilindros, según la secuencia de trabajo de 1-3-4-2 cilindros, los cilindros 1 y 4 forman una tubería y los cilindros 2 y 3 forman otra tubería. El diseño estructural de doble desplazamiento puede reducir la interferencia del escape y hacer que la presión del escape sea más estable y continua. Al mismo tiempo, la estructura de doble voluta reduce el área de la sección transversal de cada voluta, aumentando así la velocidad del flujo de gases de escape y, en última instancia, logrando el efecto de reducir el retraso del turbo y la sobrealimentación.

El colector de escape y el turbocompresor del motor N20 están soldados entre sí. Comparando la "moneda de diez centavos", se puede comprender intuitivamente el diámetro de la turbina y el impulsor. El turbocompresor disipa el calor a través del aceite del motor y el refrigerante, y los conductos de agua del refrigerante se controlan mediante una bomba de agua eléctrica independiente. Cuando el vehículo está apagado, el refrigerante aún puede disipar calor al turbocompresor, impulsado por la bomba de agua eléctrica.

●Bomba de vacío

Junto con el sistema de turbocompresor, es difícil que el tubo de admisión proporcione un grado estándar de vacío en el modo de sobrealimentación, por lo que el motor N20 también está diseñado para ser la misma que la bomba de vacío del motor N55 para obtener vacío. La bomba de aire real está instalada en un extremo del árbol de levas de admisión. A medida que el árbol de levas gira, genera aire real generado se proporcionará al servofreno y al servodispositivo electrónico que controla la válvula de descarga en el turbocompresor.

Eje de equilibrio/bomba de aceite de desplazamiento variable

●Eje de equilibrio

Dado que el ángulo del intervalo de trabajo del motor de cuatro cilindros es mayor que el del motor de seis cilindros, motor de cilindro, el motor N20 está en marcha. Hay deficiencias inherentes en la comodidad. Para reducir y equilibrar la vibración del motor tanto como sea posible, el motor N20 utiliza tecnología de eje de equilibrio. Hay un mecanismo de eje de equilibrio apilado debajo del cigüeñal del motor, que es impulsado por el cigüeñal a través de una cadena, y su velocidad es el doble que la del cigüeñal. Además, su otro extremo está conectado a la bomba de aceite y la impulsa a funcionar.

El diseño del mecanismo del eje de equilibrio del motor N20 es bastante especial. Una es adoptar una disposición superpuesta. En segundo lugar, las velocidades de rotación de los dos ejes de equilibrio son iguales y opuestas, lo que es el doble de la velocidad de rotación del cigüeñal. Esto muestra que el eje de equilibrio se utiliza principalmente para reducir la vibración de segundo orden del motor, y la vibración de primer orden, que representa más del 70% de la vibración total, puede haber sido bien resuelta por el bloque de equilibrio ubicado en el cigüeñal.

●Bomba de aceite de desplazamiento variable

El aceite del motor no solo debe proporcionar lubricación, refrigeración y otras funciones, sino que también debe utilizarse para transmitir fuerza. Por lo tanto, la bomba de aceite no solo debe garantizar un suministro suficiente de aceite, sino también una presión de aceite suficiente; de ​​lo contrario, los componentes relevantes del sistema tendrán dificultades para funcionar normalmente. Además, para cumplir con los requisitos de suministro, los ingenieros también quieren que la potencia de la bomba de aceite sea lo más pequeña posible, lo que puede reducir la carga del motor.

El motor N20 utiliza la misma bomba de aceite de caudal variable que el motor N55. La computadora del motor ajusta la potencia de la bomba de aceite de acuerdo con las condiciones de operación del motor para suministrar la cantidad más adecuada de aceite, reduciendo así la carga del motor tanto como sea posible sin afectar el suministro de aceite.

Como se puede ver en la imagen de arriba, la válvula deslizante se mueve hacia la derecha impulsada por el aceite en la cámara de aceite de regulación, de modo que se reducirá la potencia de la bomba de aceite. La presión en la cámara de aceite de regulación de la bomba de aceite de regulación mecánica tradicional es consistente con la presión en el circuito de aceite principal del motor. Sin embargo, el motor N20 está diseñado con una válvula solenoide entre la línea de aceite principal y la cámara de aceite de regulación, que puede ajustar la cantidad de aceite que ingresa a la cámara de aceite de regulación desde la línea de aceite principal, ajustando así dinámicamente la potencia de la bomba de aceite.

●Inyector de combustible

El motor N20 utiliza tecnología de inyección directa en el cilindro. La bomba de aceite de alta presión es impulsada por el árbol de levas de escape. El inyector de combustible lo proporciona Bosch y puede. Soporta inyección de hasta 200 bar de presión. Aunque el inyector de combustible no es grande, es un componente de muy alta tecnología.

No solo necesita inyectar combustible en un corto período de tiempo casi sin demora, sino que también garantiza la consistencia de la cantidad de combustible inyectado en cada cilindro. Además, el inyector de combustible también tiene un buen efecto de atomización. Sólo así podremos ahorrar al máximo cada gota de combustible y mejorar la economía de combustible.

●Computador del motor

El ordenador del motor N20 lo proporciona BOSCH. Es igual que el del motor N55. Está situado encima del colector de admisión del motor y está refrigerado por el. aire que fluye hacia el motor.

●Video animado sobre el motor N20

La tecnología del motor N20 mencionada anteriormente tiene muchos aspectos destacados y es posible que algunos amigos no la comprendan completamente. No importa. La divertida animación a continuación explica el motor N20 de otra forma. Creo que quedará profundamente impresionado después de leerlo.

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Resumen del texto completo:

Tanto el motor N20 como el motor N55 están equipados con turbocompresores, sistemas de inyección directa en cilindro y dispositivos de válvulas electrónicas Valvetronic, por lo que el N20 y el N55 tienen muchos piezas y componentes. Son muy similares en diseño estructural. Sin embargo, como reemplazo del clásico motor N52, BMW ha aplicado de manera innovadora tecnologías como el desplazamiento del cigüeñal, el Doble VANOS de nueva generación, la tecnología de pulverización de alambre de arco y el eje de equilibrio al N20 por primera vez. Se puede decir que el nuevo motor N20 combina la acumulación y precipitación de BMW en el campo de los motores, así como la innovación y el progreso. La gloria que puede alcanzar solo puede rectificarse con el tiempo.

@2019