2021年拆解宝马 N20 发动机

集大成拆解宝马4缸涡轮增压发动

欧阳光明（2021.03.07）

2012年12月18日00:23 来源：汽车之家类型：原创编辑：冯景

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［汽车之家拆解］全新的四缸涡轮增压发动机——N20，可谓是宝马的扛鼎之作，它肩负着取代自然吸气式直列六缸发动机（代号N52）的重任。而人们也难免会将这个全新“代表作”与老去的“经典”进行比较，好在它凭借着涡轮增压系统以及一系列全新的技术装备，造就出更加出色的动力性能以及燃油经济性。它确实在用自身的实力践行着宝马的Efficient Dynamics（高效动力）策略。

● N20发动机型号的划分

『宝马3系』『宝马X1』

『宝马1系』『宝马5系』目前，N20发动机已经搭载于X1、新3系、5系等车型上。按照产地的不同，N20发动机分为进口和国产两种版本，装配到具体车型上又分为高功版和低功版，而这些完全可以通过位于缸体上的发动机编号来加以辨别（最后一位字母的不同）。此外，如果你想了解更多关于宝马发动机编号所蕴藏的秘密，请点击此处。

在沈阳铁西工厂（宝马在欧洲以外的第一家发动机工厂）所生产的N20发动机都严格执行宝马的全球生产流程控制体系，不会因为产地不同而出现产品品质上的差异。在具体的零部件采购方面，国产N20发动机的部分零部件根据就近原则，选用了国内的一些供应商，而目前N20发动机的国产化率为40%（即40%的零部件由国内生产）。

高功版和低功版发动机在硬件上主要是活塞顶部的形状不同，从而导致二者压缩比也不同，这一点在文章后面我会详细讲到，同时发动机电脑的程序也会进行相应的调整以适配更高功率的动力输出。此次我们拆解的为进口低功版的N20发动机。

● 分体式曲轴箱

通过上图可以看到，N20发动机的曲轴箱由两部分组成，一个为曲轴箱主体，另一个为底板，底板通过螺栓与缸体连接，其主要用来固定曲轴。与普通发动机只通过轴瓦盖来进行固定的方式相比，

这种设计能为缸体提供足够的扭转刚性，同时可以对高转速下的曲轴提供更为精确的支承。

● 应用于气缸壁上的电弧丝喷涂工艺

从2007年推出市场的N54双涡轮增压发动机到现在的单涡轮增压发动机N55和N20，它们都一改N52发动机的镁铝合金缸体，转而采用了传统的铝合金材质。其中最新的N20发动机在气缸壁处首次采用了电弧丝喷涂工艺，该工艺通过高电压下产生的高温电弧来熔化金属铁，并通过高压空气将铁喷涂在铝合金材质的气缸壁上。

铁涂层可以有效提高气缸壁的强度，而喷涂后所形成的微孔表面又可以减小活塞运行时的摩擦。由于铝合金的导热性更好，所以通过这种工艺只需喷涂很薄的一层便可满足相应的要求，而且缸体部位也可以实现最佳的热传导。与普通铝合金发动机采用铸铁缸套的设计相比，N20发动机的电弧丝喷涂工艺要更为先进。

● 两种材质的油底壳

根据搭载车型的不同，N20发动机共有两种不同材质的油底壳，其中适配xDrive车型的N20发动机为铝合金材质的油底壳，这主要是因为该油底壳需要承托四驱系统中的前桥差速器。后驱车型所搭载的N20发动机的油底壳由于无需承托其它结构，所以其为耐热树脂材质，它的优点就是重量更轻、隔音性更好，同时成本也相对更低。

两种不同材质的油底壳上都集成了机油传感器，该传感器既可检测机油量，还可以对机油品质进行分析，从而判断是否应该对机油进行更换，（具体检测原理请点击此），这种智能监测保养系统也就是宝马的CBS车况保养服务系统。

● 锻造曲轴

N20发动机采用钢制的锻造曲轴，其中四个平衡块用来确保发动机的平稳运转，其上开有的平衡孔用来保证曲轴运转时的动平衡● 活塞销偏置和曲轴偏置技术

活塞销用来连接活塞与连杆，从表面看，活塞销恰好处在活塞的中心位置。在压缩行程时，活塞在连杆的推动下上移，此时活塞的右侧紧贴气缸壁且受到的压力最大，我们也将活塞的这一侧称为次推面。在做功行程时，活塞下移，此时活塞左侧紧贴气缸壁且受到的压力最大。由于做功行程时气缸内的压力相比压缩行程更大，所以我们也将活塞的左侧称为主推面。

对于曲轴处在气缸中心线位置的发动机来说，当活塞到达上止点的位置并开始向下移动时，由于活塞与气缸壁之间存在间隙，所以活塞会从右侧向左侧移动，并产生一定的冲击声，此种现象也被称为敲缸。为了防止敲缸的产生，通常在设计活塞销的位置时将其向活塞的主推面一侧偏离最大2毫米左右，当活塞换向时，活塞在缸筒内则会发生倾斜，从而起到提前换向的作用，以此减轻敲缸声，而这种活塞销的偏置肉眼几乎看不出来。

宝马的很多发动机都采用了活塞销正偏置的设计来减小敲缸声，但N20发动机的活塞销却是负偏置的设计（负偏置0.3毫米），这是为了配合宝马首次在发动机上所应用的曲轴正偏置的设计。

所谓的曲轴偏置是指曲轴的轴线向气缸中心面的一侧偏置，与活塞销偏置类似，曲轴偏置也分为向活塞主推面偏置的曲轴正偏和向活塞次推面偏置的曲轴负偏。通过上图可以清楚地看到N20发动机的曲轴轴线偏离气缸的中心面（正偏置14毫米）。

通常来说，如果活塞销与曲轴都采用正偏置的设计，会对减小敲缸声起到相反的作用，所以N20发动机采用了活塞销负偏置和曲轴正偏置相结合的方式，这样可以最大化地减小敲缸声，而这样做的缺点就是会增加活塞主推面的摩擦。

曲轴偏置的设计还有一个好处就是在做功行程时，连杆更接近于垂直状态，这样可以更多地将燃烧产生的压力作用于曲轴，同时也减小了活塞在气缸壁上的压紧力和摩擦，从而提高活塞运动时的效率。总的来说，N20发动机通过活塞销负偏置和曲轴正偏置的设计，最终减小了敲缸声，并且提高了发动机的工作效率。

●活塞

N20发动机的高功率版和低功率版反应在硬件上，主要是活塞顶部的形状不同，从而导致两种版本的压缩比不同。高功率版通过更大的增压值来获取更高的动力输出，为了减小爆震情况的发生，它

的压缩比为10:1；而低功率版刚好相反，因此可以相应地提高压缩比，低功版发动机的压缩比为11:1。

● 凸轮轴

N20发动机的凸轮轴为空心结构，在提升强度的同时也降低了重量。凸轮轴上的凸轮等相关部件通过热压工艺直接压到凸轮轴上，此种工艺能够有效提升凸轮轴的制造精度。

● Double-V ANOS可变气门正时系统

N20发动机应用了最新一代的Double-V ANOS进、排气门双可变气门正时系统，相比应用于N55发动机上的V ANOS系统，新一代V ANOS系统对正时的调节更快，而与N55发动机相同的是其进、排气门的最大调整范围（进气门35°，排气门27.5°），同时通过对电磁阀的油路以及相应结构的改进，新一代V ANOS降低了对机油中污染物的敏感度。

在拆解的很多零部件上都可以看到二维码的标识，这些标识在发动机装配时通过扫码就可以确定这批零部件是否是这台发动机所需，提高了装配效率，同时也能对零部件的生产日期、流向等进行详细查询。

● 第三代Valvetronic电子气门升程系统

N20发动机采用了与N55发动机相同的第三代Valvetronic电子气门升程系统，它的特点是带动偏心轴旋转的伺服电机的尺寸更小，