1、BMW 售后服务培训 发动机 N73 培训班工作资料 提示 本学员手册中所包含的信息仅适用于 BMW 售后服务培训班的学员 。 有关技术数据方面的更改 /补充情况请参见 “ 客户技术服务 ” 的相关信息 。 2001 BMW AG 慕尼黑 ， 德国 。 未经 BMW AG（ 慕尼黑 ） 的书面许可不得翻印本手册的任何部分 VS-42 MFP-HGK-BRK-N73-Motor 目录 页码 第 1 章 N73 简介 1 - 技术数据 3 - 直接喷射基础 5 第 2 章 N73 发动机机械机构 10 序言 10 新鲜空气系统 11 - 空气导管 11 - 进气装置 15 - 曲轴箱通风 18 排
2、气系统 20 - 带发动机侧 催化转换器 的排气歧管 21 - 排气风门 22 - 二次空气系统 23 - 氧传感器控制 26 附属总成和皮带传动机构 27 - 皮带传动机构 27 气缸盖 29 - 发动机盖板 30 - 气缸盖罩 31 - 气门机构 32 - 电子气门调节系统 （ Valvetronic） 34 - 真 空泵 37 - 链条传动机构 38 冷却系统 39 - 冷却液循环回路 39 - 特性曲线冷却 41 - 冷却模块 47 发动机缸体 49 - 曲轴箱 49 - 曲轴 51 - 活塞和连杆 53 - 油底壳 54 - 飞轮 55 - 扭转减振器 55 - 发动机支撑 55 润
3、滑系统 56 - 机油回路 56 - 机油泵 58 第 3 章 N73 发动机管理系统 60 序言 60 - 组件 61 - 发动机管理系统 MED 9.2.1 63 - Valvetronic 控制单元 68 - HDEV 控制单元 68 - 高压喷射阀 （ HDEV） 70 - 共轨压力传感器 74 - 燃油量控制阀 （ MSV） 76 - 回流关断阀 78 第 4 章 E65 N73 燃油系统 80 序言 80 - 概述 80 - 结构 81 部件 83 - 带压力调节器的燃油滤清器 83 - 燃油泵 EKP 84 第 5 章 N73 燃油系统 85 序言 85 系统概览 86 部 件
4、87 - 高压泵 （ HDP） 87 - 蓄压器 （ 共轨 ） 91 第 6 章 词汇表 92 新一代 N73 发动机 - 1 - N73 简介 N73 发动机是 BMW 全新开发的产品 ， 属于 NG（ 新一代 ） 系列 。 N73 首次使用是在 E65/E66 的 760i/760Li 上 。 上市时间为 2002 年秋季 。 作为 Valvetronic 技术的补充首次在 BMW 上使用汽油直接喷射装置 。 BMW 760i 在动力性和行驶动力学方面为 12 缸豪华轿车树立了全新的标准 。 耗油量比其竞争对手低很多 。 与采用低价值 方案和 DeNOx 催化转换器的 GDI 发动机相比
5、， 采用空气过量系数 =1 排气技术的 BMW Valvetronic + 直接喷射方案有一个非常重要的优点 ： 该方案不受可用燃油含硫量的影响 ， 因此可以在世界范围内使用而不会因燃油而造成损害 。 N73 是同级别中最好的发动机 。 目前市场上还没有采用同等技术的发动机 。 插图 1： 760Li（ 带 N73 的 E66） KT-9760 新一代 N73 发动机 - 2 - 插图 2： N73B60 KT-9765 新一代 N73 发动机 - 3 - - 技术数据 技术数据 N73B60 M73B54 类型 /V 型 12 缸 V/ 60 12 缸 V/ 60 排量 （ cm3） 597
6、2 5379 缸径 /行程 （ mm） 89/80 79/85 气缸间距 （ mm） 98 91 曲轴主轴承直径 （ mm） 70 75 曲轴连杆轴承直径 （ mm） 54 48 功率 （ kW/PS） 对应转速 （ rpm） 320/435 6000 240/326 5000 扭矩 （ Nm） 对应转速 （ rpm） 600 3950 490 3900 怠速限速转速 （ rpm） 550 6500 600 6500 压缩比 11.5 10 每缸气门数 4 2 进气门直径 （ mm） 35 42 排气门直径 （ mm） 29 36 进气门行程 （ mm） 0.3-9.85 10.3 排气门行程
7、 （ mm） 9.7 10.3 发动机重量 （ kg） （ 总成 11 至 13） 280 燃油系统设计参数 （ RON） 98 98 燃油 （ RON） 91-98 91-98 爆震控制 是 是 喷射压力 （ bar） 50-120 3.5 数字式发动机电子系统 2 个 MED 9.2.1 + Valvetronic 控制单元 + 2 个 HDEV 控制单元 2 个 ME 5.2+ EML 3S 德国排放法规 其它国家或地区 EU4 EU3 EU3 EU3 点火顺序 1-7-5-11-3-9-6-12- 2-8-4-10 1-7-5-11-3-9-6-12- 2-8-4-10 与 M73 相
8、比耗油量节省比率 12 % - E65 最高车速 （ km/h） 250 250 新一代 N73 发动机 - 4 - 满负荷特性曲线 （ 外特性曲线 ） N73B60 插图 3： 760Li（ 带 N73 的 E66） KT-9872 新一代 N73 发动机 - 5 - - 直接喷射基础 插图 4： 进气管喷射和直接喷射过程视图 KT-9700 索 引 说明 1 进气管喷射 2 直接喷射 采用直接喷射时 ， 高压燃油 （ 30 至 100 bar 之间 ） 直接喷入燃烧室内 （ 参见上图 ）。 原则上可以按照混合气均匀混合或分层混合将汽油直接喷射分为两个方案 ， 这两个方案在耗油量和废气再处理
9、 （ 排放 ） 方面的优势和弱点非常明显 。 其差别产生于不同的混合气形成过程 。 新一代 N73 发动机 - 6 - 插图 5： 混合气形成过程对比 KT-9696 索引 说明 1 进气管喷射 2 均匀直接喷射 3 分层直接喷射 上图 （ 混合气形成过程对比 ） 为以均匀模式和分层模式直接喷射时混合气形成的时间过程 ， 以及与进气管喷射的对比 。 混合气成分以四个时刻的空燃比表示 。 彩色表示根据标尺确定的相应局部空燃比 。 新一代 N73 发动机 - 7 - 进气管喷射 采用进气管喷射 （ 1） 模式时进气过程前已开始喷射 。 燃油喷射到进气管内时混合气形成时间相对较长 。 因此在进气过程
10、结束时气缸内的混合气已经非常均匀地制备完 。 直接喷射 （ 形成均匀的混合气 ） 采用直接喷射模式时喷射阀直接伸入燃烧室内 。 进气行程期间进行喷射 。 因此直至点火时刻前形成非常均匀的 （ ?=1） 的混合气 。混合气形成过程和燃烧过程与带进气管喷射装置的传统发动机相似 。 因为燃油首先喷 入气缸内并在缸内蒸发 ， 所以会使缸内气体冷却下来 ， 效率提高约 2%。 此外还能降低爆震程度 ， 从而可以提高压缩比 。 优点 如果空燃比调节到理想配比 （ ?=1， 就是说 1 千克燃油比 14.8 千克空气 ）， 则可以 - 使用一个带有三元催化转换器的传统废气再处理系统 且 - 可以使用含硫燃油
11、而不会影响系统功能 。 新一代 N73 发动机 - 8 - 进气分层方式的直接喷射 直接喷射的主要优点是 ， 在部分负荷模式下可以实现稀混合气分层 ： 新鲜空气象柴油发动机那样不经过节流吸入 。 燃油在压缩阶段后半段时才喷入 ，仅在火花塞附近产生比较均匀的混合气 。 因为只需在狭窄的有限空间内形成可燃混合气且燃烧室的绝大部分可能充满极稀的混合气 ， 所以可以实现所需要的不节流吸入 。 缺点 - 形成稀混合气时出现的氧气过量造成催化转换器内的氧气无法减少 ， 因此无法利用三元催化转换器进行传统的废气再处理 。 - 为确保为此所需要的 DeNox 催化转换器的功能 ， 必须加注低含硫量燃油 ， 目
12、前全世界只有少数国家和地区提供这种燃油 。 新一代 N73 发动机 - 9 - 插图 6： 汽油直接喷射的可能运行模式 KT-9762 索引 说明 Nd 发动机扭矩 n 发动机转速 1 稀混合气 ， 进气分层 2 稀混合气 ， 均匀 3 均匀 如上图所示 ， 只能在有限的负荷和转速范围内使用进气分层 （ 1） 。 超出这个负荷和转速范围时发动机只能以均匀运行模式 （ 2-3） 运行 。 通过使用 Valvetronic， Motor N73 在中等扭矩 /转速范围 （ 1） 内的耗油量优势与其它制造商的使用进气分层的发动机相同 。 因为大排量发动机基本上在中低负荷和转速范围内运行 ， 所以只有
13、在这些发动机上使用进气分层才有意义 。 小排量发动机主要在高负荷和转速范围内运行 ， 因此采用均匀运行模式 。 新一代 N73 发动机 - 10 - N73 发动机机械机构 序言 与 BMW 以前的产 品相比其创新之处 在现有发动机 N42 和 N62 的基础上 ， 发动机 N73 作为高端产品增加了新一代（ NG） 发动机的供货范围 。 NG 发动机因采用以下技术而具有卓越的性能 ： Valvetronic， 包括 - 双 VANOS - 进气门的可变气门行程调节装置 4 气门技术 在 N73 上还使用了 汽油直接喷射系统 。 新一代 N73 发动机 - 11 - 新鲜空气系统 - 空气导管
14、 插图 7： 空气滤清器壳体 KT-9643 索引 说明 1 进气管 2 热膜式空气质量流量计 HFM 3 至节气门的空气导管 4 用于附加空 气风门的电磁阀 每个气缸列侧都安装了一个独立的空气滤清器壳体 。 空气分别在前灯与冷却模块之间通过进气管 （ 1） 从散热器新鲜空气导管供给 。 每个空气滤清器壳体内的容积约为 10.5 升 。 空气滤清器滤芯已使用一个钢板格栅进行加固 。 空气滤清器滤芯的更换周期为 100,000 km。 新一代 N73 发动机 - 12 - 附加空气风门 插图 8： 带附加空气风门的空气滤清器壳体 KT-9642 索引 说明 1 至节气门的空气导管 2 进气消音器
15、 3 附加空气风门 4 隔膜盒 5 隔膜盒上的真空管路接口 6 进气管 7 用 于附加空气风门的电磁阀 新一代 N73 发动机 - 13 - 每个空气滤清器壳体内的侧壁 （ 3） 上都有一个附加空气风门 。 附加空气风门用于为发动机供应足够的空气 ， 以确保发动机达到最大功率值 。 受噪音和可用结构空间所限 ， 无法扩大进气管的基本横截面 。 为了在热怠速时和走走停停的运行状态下不吸入经过加热的空气 ， 在低转速范围内时将关闭附加空气风门 。 附加空气风门通过隔膜盒 （ 4） 操纵 。 隔膜盒位于空气滤清器壳体内部 。 两个隔膜盒通过一个共同的电磁阀 （ 7） 提供真空 。 在以下情况下附加空
16、气风门由 DME 完全打开 - 在行驶档位 D 下从 3500 rpm 起操纵强制降档装置时 - 在行驶档位 S 下从 3000 rpm 起且同时识别到发动机满负荷时 附加空气风门打开时从发动机室内额外吸入 10-15 % 的空气 。 不必从发动机室外额外吸入冷空气 ， 因为满负荷运行时发动机室的通风量已足够用 。 新一代 N73 发动机 - 14 - 节气门 每个气缸列使用一个节气门 。 不必使用节气门控制发动机负荷 。 负荷控制通过进气门的可变行程调节装置实现 。 节气门的任务是 ： - 发动机起动 ： 起动过程中和温度位于 0 C 至 60 C 时怠速运行时 ， 空气量通过节气门调节 。
17、 60 秒钟后切换到非节气模式 。 - 冷起动 ： 在寒冷的冬季发动机以节气门全开起动 ， 因为这有利于发动机起动 。 - 活性炭罐清污和排气 ： 节气门随空气量而动 ， 因此产生 50 mbar 的恒定真空 。 这个真空用于吸入来自曲轴箱的排气和来自活性炭罐的燃油蒸汽 。 - 应急运行功能 ： Valvetronic 失灵时节气门承担发动机的应急运行功能 （ 传统负荷调节功能 ）。 新一代 N73 发动机 - 15 - - 进气装置 插图 9： 进气装置 KT-9589 索引 说明 1 进气管压力传感器 2 密封垫 3 曲轴箱通风调压阀 4 带 伺服电机的节气门壳体 进气装置是一个整体部件
18、， 采用镁金属壳体结构 。 进气装置的各部件彼此粘接和用螺纹连接在一起 。 与铝合金相比 ， 使用镁金属可以显著降低重量 。 新一代 N73 发动机 - 16 - 整个进气装置上涂有油漆 （ 浸入式涂漆工艺 ） 以防止腐蚀 。 漆层损坏时损坏部位会出现腐蚀和点蚀 ， 这将导致部件失灵 。 附属件的固定螺栓上也涂有漆层 ， 维修时必须更新 。 安装期间用夹子固定住所有密封垫 （ 2） 和螺栓以防掉下来 。 进气装置与发动机之间通过固定螺栓上的橡胶元件隔绝噪音 。 进气装置在每个气缸列侧都有一个独立的集气室 ， 两个集气室彼此未连接在一起 。 每个气缸列使用一个进气管压力传感器 （ 1） 。 进气
19、管压 力是节气门位置的调节参数 。 因此 MED 9.2.1 可以将进气管真空度调节到 50 mbar（ 参见曲轴箱通风 ）。 说明 为避免损坏点火线圈 ， 更换火花塞时必须拆下整个进气装置 。 对 ECE 车辆来说必须每隔 120000 千米更换一次火花塞 ， 对于 US 车辆来说必须每隔 100000 英里更换一次 。 新一代 N73 发动机 - 17 - 进气消音器 插图 10： 带进气消音器的进气装置 KT-9636 索引 说明 1 带有至集气室开口的隔板 2 消音室 进气装置在每个气缸列处都有一个集成式进气消音器 。 进气消音器用于 降低节气门打开和关闭时产生的进气脉动噪音 。 为此
20、每个气缸列的集气室都带有一个隔板 ， 因此每个气缸列都集成了一个附加的消音室 （ 2） 。 每个消音室都分别通过一个管路 （ 1） 与其集气室 （ 发动机同一侧 ）连接 。 新一代 N73 发动机 - 18 - - 曲轴箱通风 插图 11： 气缸盖罩 KT-9750 索引 说明 1 迷宫式机油分离器 燃烧时产生的曲轴箱气体 （ 排气 ） 从曲轴箱经过迷宫式机油分离器 （ 1） 进入两个气缸盖罩内 。 吸附在迷宫式机油分离器侧壁上的机油冷凝物通过机油回流孔流回到油底壳内 。留下来的气体通过调压阀引入到发动机进气装置内以便 燃烧 。 进气装置上为每个气缸列都安装了一个调压阀 （ 参见进气装置 ）
21、。 调压阀通过一个软管与气缸盖罩连接 。 调压阀调节曲轴箱内的真空度 ， 调节范围为 0 至 40 mbar。 新一代 N73 发动机 - 19 - 调压阀 调压阀的塑料壳体内有一个隔膜 ， 该隔膜一方面承受待调真空度 （ p.KG） 的压力和一个弹簧的作用力 ， 另一方面承受大气压力 （ p.UMG）。 此隔膜与一个带有球阀的阀盘固定连接在一起 ， 该球阀与固定在壳体上的节气棱边一起 ， 根据隔膜位置将波动较大的进气装置压力降低到几乎恒定的真空压力 （ 曲轴箱内压力 ）。 插图 12： 调压阀 KT-9885 索引 说明 p.UMG 大气压力 p.KG 曲轴箱压力 （ 输出参数 ， 调节参数
22、 ） p.SA 进气装置压力 （ 输入参数 ） 1 排气 （ 干扰参数 ） 新一代 N73 发动机 - 20 - 排气系统 插图 13： N73 排气装置 KT-9616 索引 说明 1 后消音器 2 中间消音器 3 前消音器 4 带催化转换器的排气歧管 ， 气缸列 7-12 5 带催化转换器的排气歧管 ， 气缸列 1-6 针对每个气缸列都安装了一个吸收结构的前消音器 ， 容积为 2.8 升 。 两个前消音器后分别布置了一个吸收结构的中间消音器 ， 容积 为 12.5 升 。 后消音器采用反射结构 ， 容积为 12.6 和 16.6 升 。 由于布置在排气歧管内的催化转换器靠近发动机 ， 因此
23、催化转换器可以很快达到其响应温度 。 因此可以取消 M73 上使用的催化转换器电气加热装置 。 新一代 N73 发动机 - 21 - - 带发动机侧催化转换器的排气歧管 插图 14： 带催化转换器的排气歧管 KT-9617 索引 说明 1 用于监控传感器的螺纹接口 2 催化转换器壳体 3 用于平板式宽带氧传感器的螺纹接口 4 排气歧管 ， 气缸列 7-12 5 排气歧管 ， 气缸列 1-6 每个气缸列侧 都安装了一个 “ 六合一 ” 式排气歧管 。 排气歧管与催化转换器壳体构成一个部件 。 催化转换器壳体内以串联方式布置了两个不同直径的陶瓷基层催化转换器 。 平板式宽带氧传感器 （ Bosch
24、 LSU 4.2） 的固定架位于催化转换器前的前管内 。 监控传感器 （ Bosch LSU 25） 的固定架位于催化转换器后的漏斗形出口内 。 新一代 N73 发动机 - 22 - - 排气风门 插图 15： 带排气风门的后消音器 KT-9615 索引 说明 1 电磁阀 2 用于排气风门的隔膜盒 3 后消音器 4 后消音器 为了优化发动机怠速时和怠速转速范 围内的噪音 ， 后消音器装备了一个用于控制排气路线的排气风门 。 转速较低时排气风门关闭 ， 满负荷时或转速较高 （ 约 1500 rpm） 时该风门打开 。相应的开启转速与负荷和转速有关 ， 存储在 DME 的特性曲线内 。 新一代 N
25、73 发动机 - 23 - 该风门的效果主要受三个方面的影响 ： - 横截面最小 ， 因此在排气量较低时通过能力最小 - 在高转速和高负荷时横截面较大 ， 背压较小 - 风门关闭时其端部空腔起赫尔姆霍茨消音器的作用 （ 对比 E39） 赫尔姆霍茨是这类消音器的发明者 。 风门关闭时可以明显降低低频振动 。 - 二次空气系统 概述 插图 16： N73 二次空气系统 KT-9706 索引 说明 1 二次空气泵 2 自空气滤清器壳体的新鲜空气管路 3 二次空气阀 ， 气缸列 1-6 4 二次空气阀 ， 气缸列 7-12 5 气缸盖上的接口 ， 气缸列 1-6 6 气缸盖上的接口 ， 气缸列 7-1
26、2 新一代 N73 发动机 - 24 - 暖机阶段将附加空气 （ 二次空气 ） 吹入气缸盖内的排气通道中 ， 实现高温废气再燃烧 ， 这样即可减少废气中未燃烧的碳氢化合物 HC 和一氧化碳 CO。 此时产生的能量可以更快地加热处于暖机阶段的催化转换器并提高其转换率 。 催化转换器的启动温度 （ 开始工作稳定 ） 约 为 250C， 发动机起动后几秒钟内即可达到 。 二次空气泵 （ SLP） 电动二次空气泵安装在发动机室内车身上 。 该泵在暖机阶段吸入经过空气滤清器过滤的新鲜空气 ， 然后输送至两个二次空气阀 。 发动机起动后 ， SLP 由 DME 通过二次空气泵继电器供电 （ 车载电压 ）
27、。 发动机达到某一空气供给量前 ， 该泵一直处于接通状态 。 接通时间最多 90 秒钟 ， 取决于发动机的以下运行状态 ： - 冷却液温度 （ 从 - 10 C 直至约 + 60 C） - 空气供给量 - 发动机转速 新一代 N73 发动机 - 25 - 二次空气阀 （ SLV） 插图 17： 二次 空气导管 KT-9664 索引 说明 1 至二次空气泵的接口 2 二次空气阀 3 至气缸盖的管路 每个气缸列侧都有一个二次空气阀 （ SLV） 用螺栓安装在气缸盖侧面 。 SLV 由通过二次空气泵产生的空气压力打开 。 此后二次空气通过一个管路引至气缸盖内的二次空气通道中 。 只要二次空气泵关闭 SLV 就会关闭 ， 因此可阻止废气流向二次空气泵 。 新一代 N73 发动机 - 26 - - 氧传感器控制 在 N73 发动机上总共安装了四个氧传感器 。 两个催化转换器前各有一个平板式宽带氧传感器 （ 连续特性曲线 ） 用于控制燃油空气混合 。 在每个 气缸列的催化转换器后都有一个监控传感器 （ 阶跃特性曲线 ） 用于监控催化转换器功能 。 通过这种监控可以在废气含量过高时使 MIL（ 故障指示灯 ） 指示灯亮起并存储一个故障代码 。
