一、机油供给系统
1．概述
N20发动机的机油供给系统与N55发动机非常相似，只存在一些结构调整和细节变化。但是由于该系统比较复杂，在此还是要再次进行深入讨论，N20发动机的机油供给系统具有以下特点：特性曲线控制式机油泵；新型往复式滑阀机油泵；新型VANOS中央阀；平衡轴和机油泵传动链条张紧器；粗滤机油冷却系统；新型组合式机汕压力和机油温度传感器。
2．液压回路图
图1展示了机油供给系统概况和液压回路图以及发动机内机油通道实际布置情况。
3．机油通道
发动机的左后机油通道如图2所示。
发动机的右前机油通道如图3所示。
发动机汽缸盖内的机油通道如图4所示。
发动机机油回流通道如图5所示。
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。
二、机油压力调节阀
1．概述
为受体积流量控制的油泵集成了机油压力调一节阀。通过使用受体积流量控制的油泵的特性线控制，可以实现按需供油和降低机油回路中的平均压力水平。油压调节阀使数字式发动机电子伺控系统（DME）能够分别控制输送量。
2．功能描述
特性线控制可影响控制油室内的油压。2个阀门参与特性线控制机油压力调节阀和作为返回层的限压阀。
机油压力调节阀可无级影响控制油室内的油压。油压减少越多，受体积流量控制的油泵输送的机油量就越多。受体积流量控制的油泵中作用于滑尺的主弹簧比常规系统中的主弹簧软。滑尺更容易朝一个已对中的位置移动，于是受体积流量控制的油泵在控制油室内的油压较低时就已经开始最小供油。因此在机油回路中存在更低的压力比，而这又意味着驱动受体积流量控制的油泵时所需能量更少。机油压力调节阀如图9所示。
液压阀位于特性曲线调节阀与机油泵内的调节油室之间，见简化机油回路图10。
如图11所示，特性曲线调节模式下的液压3/2通阀。
在特性曲线调节模式一下，机油压力施加在活塞两侧。直接由主机油通道提供的机油压力克服紧急弹簧作用力。在带有紧急阀的另一侧由特性曲线调节阀释放的机油压。
在特性曲线调节过程中，活塞始终保持在其限位位置处。需要移动活塞时必须存在可以克服弹簧力的5. 5bar过压。这在特性曲线调节模式下不可能出现，因为系统内的最大调节压力为4. 5bar。在这种情况下，紧急阀由特性曲线调节阀向机油泵调节油室方向开启。图12为特性曲线调节模式下的简化机油回路。
通过这种方式可使机油泵调节油室内的压力直接由特性曲线调节阀决定，从而控制机油泵的输送功率。特性曲线调节方式是机油系统标准运行模式。如果系统内没有任何故障且运行条件没有高于或低于特定数值，就会始终执行这种模式。到目前为止在不使用紧急阀的情况下也可实现特性曲线调节方式。但是紧急阀是特性曲线调节的第二等级，即一种基本运行模式。
特性曲线调节阀关闭时，紧急阀内弹簧侧空间就会失去压力。因此活塞只承受朝向弹簧侧的压力，切换紧急阀时需要5. 5bar压力差。图13为“第二级调节”紧急阀。
由止嚼压力从主机油通道直接引导至机油泵调节油室内，图14为紧急运行模式下的简化机油回路。
通过这种方式可使机油压力限制为最大5. 5bar，低于该限值时在紧急运行模式下不会进行任何调节，因为机油泵调节，油室内没有机油。特性曲线调节阀在未通电状态下关闭。因此在特性曲线调节阀失灵情况下，系统自动进入紧急运行模式，并将压力限制为最大5. 5bar。如上文所述，特性曲线调节模式即紧急运行模式。但是有很多原因会导致数字式发动机电子系统切换至紧急运行模式。例如：特性曲线调节阀损坏；机油压力传感器损坏；车外温度低于－20℃；发动机机油或冷却液温度较高；驾驶方式，例如高转速时间较长。
通过压力传感器可识别出紧急阀是否仍保持在某一位置。如果出现这种情况，数字式发动机电子系统就
会尝试通过改变产生的压力开通紧急阀。
如果紧急阀锁止在“关闭”位置，仍可继续进行特性曲线调节。反之，如果紧急阀锁止在“打开”位置，则无法继续产生足够压力。此时机油压力指示灯启用民必须立刻关闭发动机。特性曲线调节式机油泵可根据需要供给机油并降低机油回路内的平均压力。这样可以减小机油泵的能量需求，只有在机油泵内采用更软的主弹簧才能降低压力水平，囚为在调节油室内机油压力较低的情况下滑阀便已朝最小输送功率方向移动。特性曲线调节阀可影响该压力，从而通过数字式发动机电子系统控制输送量。图15以简化方式展示了使用不同机油泵时随发动机转速变化的压力曲线。
图15展示出了调节式机油泵的优势，机油压力充足时，可减小机油泵的输送功率。较小压力同时也意味着节省燃油。在此特性曲线调节式机油泵的优势最为突出，因为它不仅仅可以根据发动机转速进行调节。例如在部分负荷情况下，由于曲轴主轴承只能承受较小负荷而仅需要较小压力。因此可以相应调节出较小机油压力，从而更加彰显出体积流量调节式机油泵的优势。在特性曲线调节模式下机油压力位于1.5～4. 5 bar之间。作为基本运行模式且为了在特定情况下实现较大压力，在系统内集成了一个紧急阀。它可在特性曲线调节阀失灵等情况下通过较软弹簧确保产生所需压力并确保在5. 5bar压力时实现机油泵压力调节。
3．结构及内部连接
机油压力调节阀是通过一个2芯的插头连接的，机油压力调节阀失电关闭。因此，机油回路在机油压力调节阀失效自动进入返回层，限压阀保证一个约5. 5bar的油压。油压在特性线运行时介于1.5～4. 5ba：之间。
机油压力调节阀标准值见表1。
4．诊断提示----部件失灵
机油压力调节阀失灵时，预计将出现以下情况：在发动机控制单元记录故障代码；作为返回层的限压阀。
四、发动机油压力温度传感器
1．概述
使用一种新型的组合式发动机机油压力温度传感器，压力传感器信号用于油泵的特性线控制，温度信号用于发动机热量管理。此传感器安装在主机油道中，并承受那里的油压和机油温度。因此不再测量油底壳中的机油温度，而是测量发动机中的实际机油温度。
2．功能描述
发动机机油压力温度传感器测量发动机油的绝对压力及其温度，测量值作为按脉冲宽度调制的信号输出。该测量方法基于一个微机械压阻式压力传感器（硅），它提供一个与压力成正比的输出信号。温度测量通过一个二极管实现。在介于－40～160℃之间的允许温度下，传感器的测量范围在0.5一10. 5bar之间。传感器在5V的电压下运行，如图16所示。
3．结构及内部连接
发动机机油压力温度传感器通过一个3芯插头连接进行连接，发动机机油压力温度传感器从发动机控制单元获得接地和一个5V的供电电压，按脉冲宽度调制的信号划分为3个固定周期。第一个周期用于同步和诊断。第二个周期传递温度，第三个周期传递压力，如图17所示。
4．标准值
发动机机油压力温度传感器的标准值见表2.
通常情况下，组合式压力和温度传感器带有四个接口（供电、接地、温度信号、压力信号）。机油压力和温度传感器只有三个接口。温度和压力信号不再分别通过单独导线传输，而是由传感器发出一个脉冲宽度调制PWM信号。该PWM信号分为二个固定循环。第一个循环用于进行同步和诊断；第二个循环传输温度；第三个循环传输压力。在此通过各个循环的“高电平”持续时间确定该数值，如表3所示。
对于诊断信号来说，高电平持续时间始终是128、的倍数，如表4所示。
5．诊断提示
一般提示：
此传感器具有自诊断性，温度信号和压力传感器信号可以分开诊断。诊断结果包含在按脉冲宽度调制的信号中，并由发动机控制系统进行分析。
为此传感器带有自诊断功能，能够识别出传感器内部的机械和电气故障。
对于温度信号来说意味着：128μs（3. 125％脉冲宽度）=－40℃，3968μs（9. 875％脉冲宽度）＝160℃。
对于压力信号来说意味着：128 μs（3.125％脉冲宽度）＝0. 5 bar（绝对值），3968μs（96. 875％脉冲宽度）＝10. 5 bar（绝对值）。
时间参数为规定值。实际测量各个循环及相应高电平的持续时间并进行相互比较。由此得出的脉冲宽度，即相应测量值。
部件失灵，发动机机油压力温度传感器失灵时，预计将出现以下情况：在发动机控制单元记录故障代码，以替代值紧急运行。
五、电子油位检查
1．概述
发动机逐渐使用油位传感器替代机油状态传感器。通过这个油位传感器电子油位检查升级为第二代。对此引入一种简化的新显示和操作理念。提示：MGmbH公司的车辆包含机油状态传感器。不过在此也引入了新显示和操作理念。
2。油位传感器
油位传感器固定在油底壳上，可从下部拆装。在带有油位传感器的车辆上不再使用油尺。为这些发动机设计了电子油位检查。显示也采用了新方案（注意车主手册）。油位传感器由一个电子分析装置和一个量管组成。机油位于量管内。取决于机动化装置，此外还提供机油温度信号，如图18。
电子分析装置发射超声波脉冲。这些超声波脉冲在机油至空气的分界处反射（回声脉冲）。电子分析装置接收并放大这些回声脉冲。接着这些被放大过的回声脉冲被转换成一种数字信号，声波返回的距离决定了回声延时。电子分析装置根据回声延时计算油位，机油变化（例如老化或异物进入机油中）以及机油温度会影响信号延迟。因此在油位传感器内进行补偿。这些信号按脉冲宽度调制方式发送给发动机控制系统。
3．油位测量
行驶期间可以通过机油状态传感器实现第一代油位检查。但是由此得出下列请求：匹配应用程序（纵向加速度、横向加速度、发动机转速、机油压力）的费用较高；机油回路的任何变化都要求重新匹配；有时出现客户无法理解的系统反应。
通过油位传感器实现的第二代油位检查与上一代区别如下：行驶期间定性测量；在车辆处于静止状态时定量测量。
4．显示和操作理念
带油位传感器的油位检查与显示和操作理念的更改联系在一起，行驶期间定性测量：状态输出（机油油位正常、机油油位达到或低于最小值）；始终显示；从机油油位达到最小值起通过检查控制信息发出警告，如图19所示。
在车辆处于静止状态时定量测量：驾驶员必须主动要求测量；只能在规定边界条件下进行测量；持续时间约1min，如图20所示。
机油油位测量的前提条件：机油达到工作温度（65℃以上）；发动机怠速运行或行驶模式；如果手动启动测量（参见操作说明），则1min后就会得到结果；在行驶模式下最早20min后得到结果（取决于驾车方式），见表5。
六、机油喷嘴
在N20发动机上也通过机油喷嘴对无法直接与机油通道连接的部件进行润滑和／或冷却，用于活塞顶冷却的机油喷嘴与N20发动机所用基本相同。它通过集成一个单向阀确保在达到特定机油压力后才会打开和关闭。除用于活塞顶冷却外它还用于活塞销润滑，因此准确校准非常重要。机油喷嘴如图21所示。
开启帐力：2.5～2. 9bar；关闭压力：2. 1 bar。
N20发动机所用机油喷嘴与N5X汽油发动机具有相同特点。在安装过程中机油喷嘴无法自动到达正确位置，必须借助专用工具进行校准。根据其在发动机内的布置方式，N20发动机用于活塞顶冷却的机油喷嘴有两个型号，一个型号用于汽缸1和3，一个型号用于汽缸2和4。
七、机油滤清
N20发动机所用的主流量机油滤清器与N57发动机的机油滤清器具有相同特点。现在取代回流关断阀在滤清器元件上直接安装了一个回流关断隔膜。它用于在发动机关闭后防止机油滤清器排空机油。回流关断隔膜采用橡胶制成，可在机油压力作用下抬起从而使机油流入滤清器内。发动机关闭且机油压力降低时，回流关断隔膜就会通过自身形状及弹性封住机油通道。发动机油无法从滤清器内流出。回流关断隔膜是机油滤清器的一部分，因此每次更换滤清器时就会自动随之更换，如图22所示。
N20发动机也带有一个滤清器旁通阀，可在发动机油温度较低、较茹稠的状态下绕过滤清器进行旁通。如果滤清器前后压力差超过约2. 5bar就会执行旁通功能。为了保护无铅曲轴和连杆轴承允许压力差已由2. 0bar提高至2. 5bar。通过这种方式可以减少滤清器旁通频率并更可靠地过滤出所有污物。
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