Общие сведения о двигателе (N54, N52): Прочее BMW X5 E70

Двигатель NG6 2007 г.

Модель: все с NG6-цилиндр 2007 года

Производство: с 9/2006

NG6 Двигатель

Ранее в 2005 году BMW представила начало нового поколения шестицилиндровых двигателей с N52. Теперь, в 2007 модельном году, BMW имеет 3 новых варианта семейства двигателей NG6.

Первым из новых двигателей является N54, который дебютирует в новом купе 3-й серии в сентябре 2006 года. Двигатель N54 имеет турбонаддув и использует второе поколение прямого впрыска (зажигание с распределителем 2). Этот двигатель будет приводить в действие новое купе 335i осенью 2006 года.

Схема №47

Войти

В конечном счете N52 будет заменен новым N52KP. Двигатель N52 KP является улучшенной и оптимизированной по стоимости версией N52. N52 KP будет доступен в купе 328i и xi с сентября и заменит N52 в различных моделях.

Схема №48

Войти

Наконец, N51, который является двигателем, совместимым с SULEV II, будет поэтапно внедряться в отдельные серийные модели начиная с 9/06. В N51 реализованы многие из функций предыдущего двигателя SULEV (M56), включая систему «Zero EVAP».

Новые обозначения двигателей

Наряду с новыми двигателями на 2007 год существует новая система обозначений двигателей. Первые несколько цифр, такие как «N54B30», известны из прошлого, однако суффикс был изменен.

Прежнее обозначение «ТУ» сброшено в пользу двух дополнительных цифр.

Разбивка следующая

Схема №49

Войти

Новые версии NG6

Новый N54 двигатель обозначен как «N54B3000.» Буква «О» в обозначении двигателя указывает на «верхний» выходной диапазон.

Последняя цифра, которая является «0», указывает на первую версию в этом диапазоне двигателей (N54). Если N54 механизм обновляется, то последняя цифра изменится на «1», а не на прежний суффикс «TU».

N52KP, который заменяет N52, будет иметь три возможных варианта, как показано ниже

Схема №50

Войти

Все N52KP двигатели имеют последнюю цифру «1», что указывает на то, что двигатели «КП» являются обновленной версией N52. Существует три варианта, верхний выход (О), средний выход (М) и нижний выход (У). Каждый двигатель имеет специфические характеристики и выходную мощность. Двигатель «О» имеет 260 лошадиных сил, в то время как версия «М» имеет около 230 лошадиных сил. Двигатель «U» - возможный будущий вариант мощностью 215 лошадиных сил.

На N51 двигателе используется обозначение - «N51B30M0.» Этот двигатель соответствует SULEV II с мощностью 230 лошадиных сил.

Новые транспортные средства на 2007 год

Новые варианты двигателей будут первоначально установлены в некоторые новые и обновленные автомобили в 2007 году. Новое E92 купе будет доступно с N54B30O0 (335i) и N52B30M1 (328i).

Схема №51

Войти

Первоначально N52B3001 будет доступен в E83 LCI (X3 3.0 si) с 9/2006 и новом E70 (X5 3.0 si) от SOP.

Схема №52

Войти

Картер

Что касается внешнего вида и размеров, то картер на N54 такой же, как и у N52. Основное изменение заключается в материалах, в N54 используется картер из алюминиевого сплава. Существуют также чугунные гильзы цилиндров, аналогичные предыдущему двигателю М54.

Причина использования полностью алюминиевой конфигурации заключается в большей совместимости с увеличенным крутящим моментом на выходе и давлением цилиндра в N54.

Схема №53

Войти

В N54 двигателе по-прежнему используется «двухсекционный» картер с конструкцией «опорной плиты».

Двигатели N52KP и N51 продолжают использовать двигатель из композиционного магниево-алюминиевого сплава от существующего N52.

Схема №54

Войти

Схема №55

Войти

Болты

Хотя N54 двигатель имеет полностью алюминиевый картер, многие болты все еще алюминиевые, как на N52. Это должно уменьшить любую потенциальную путаницу между стальными и алюминиевыми болтами. Некоторые болты, например, стальные, такие как болты крышки головки цилиндров. Это возможно, благодаря пластиковой крышке головки цилиндров.

Схема №56

Войти

Двигатели N52KP и N51 используют ту же конфигурацию алюминиевых болтов, что и двигатель N52, с небольшими изменениями. Болты крышки головки цилиндров подобны N54 - стальным, благодаря пластиковой крышке головки цилиндров.

К обращению с алюминиевыми болтами применяются те же правила, что и в прошлом.

Для обеспечения надлежащих соединений требуется строгое соблюдение инструкций по ремонту.

Обязательно соблюдайте надлежащую последовательность моментов затяжки/углов затяжки, как указано в разделе «Моменты затяжки» TIS.

Схема №57

Войти

Крышка головок цилиндров

Как указано выше, крышка головки цилиндров, используемая на всех новых NG6 двигателях, изготовлена из пластмассы. Однако конструкция отличается между двигателями из-за оборудования двигателя.

Например, N54 двигатель не использует Valvetronic и поэтому не нуждается в приспособлении для VVT двигателя. Кроме того, система вентиляции картера отличается на N54. Некоторые компоненты вентиляции картера интегрированы в крышку головки цилиндров, такие как циклонный сепаратор.

Двигатели N52KP и N51 имеют одинаковую крышку головки цилиндров. Крышка также включает в себя некоторые компоненты системы вентиляции картера.

Схема №58

Войти

Головка блока цилиндров

Каждый из новых NG6 двигателей имеет уникальную конструкцию головки цилиндров. Из-за некоторых технических требований головки цилиндров не взаимозаменяемы между этими двигателями. Головка цилиндров от N52KP переносится с N52 с небольшим изменением.

Головка цилиндров от N54 двигателя не имеет Valvetronic. Конструкция двигателя также требует размещения «прямого» топливного инжектора в камере сгорания. Большинство внешних размеров такие же, как у N52, для размещения аксессуаров и вспомогательных компонентов.

Двигатель N51 соответствует требованиям SULEV II и имеет более низкую степень сжатия. Конструкция камеры сгорания была модифицирована для работы совместно с N51 поршнем для достижения требуемых целей по выбросам.

Схема №59

Войти

Вальветраин

Клапанный механизм на N52, представленном в 2006 году, использовал 5-мм штоки клапанов как на впуске, так и на выпуске. Для повышения долговечности штоки выпускных клапанов были увеличены до 6 мм с производства 6/06.

Во всех новых NG6 двигателях для выпуска принят шток клапана 6 мм, впускной шток остается на уровне 5 мм. Клапаны имеют «твердую» конструкцию (не заполнены натрием). Диаметр головки клапана зависит от конкретного двигателя.

Распределительные валы

Легкий гидроформованный распределительный вал все еще будет использоваться на NG6 двигателях. Имейте в виду, что некоторые двигатели могут использовать «литую» конструкцию распределительного вала. Это из соображений снабжения и производства.

Литые и гидроформованные распределительные валы полностью взаимозаменяемы. Например, сменный распределительный вал может отличаться от оригинала. Это не проблема, они подойдут и будут работать исправно без каких-либо модификаций.

Схема №60

Войти

Ванос

Бесконечно изменяемая система Bi-VANOS все еще используется на всех NG6 двигателях. Система VANOS по-прежнему сохраняет использование облегченных блоков регулировки VANOS, введенных на N52. Единственным изменением в системе является то, что N54 двигатель использует различные диапазоны распределения для совместимости с работой двигателя с турбонаддувом.

Схема №61

Войти

Вальветроник

Двигатели N51 и N52KP сохранили уже проверенную систему Valvetronic от N52. Единственным изменением для 2007 года является оптимизированный двигатель VVT, который уже был в производстве с 5/06.

С другой стороны, в N54 не используется система Valvetronic. Valvetronic предназначен для снижения насосных потерь и повышения эффективности двигателя. Система турбонаддува на N54 также предназначена для снижения насосных потерь и повышения КПД двигателя.

Поэтому нет необходимости иметь обе системы на одном двигателе. Таким образом, эффективность N54 достигается за счет турбонаддува выхлопных газов и прямого впрыска, а не Valvetronic.

Схема №62

Войти

Прокладка головок блока

Конструкция прокладки головки на N54 уникальна для этого двигателя.

Отличается многослойной стальной конструкцией. Нет «полки» периметра из силиконовой резины, как на N52. Это не требуется из-за алюминиевого блока на N54.

Двигатели N52KP и N51 все еще используют прокладку головки, которая известна из N52.

Схема №63

Войти

Прокладка масляного поддона

Во всех новых NG6 двигателях используется та же прокладка масляного поддона, что и на N52.

Конструкция прокладки масляного поддона совместима с N54, поэтому необходимость в создании дополнительной детали отпала.

Схема №64

Войти

Уплотнение опорной плиты

В N54 продолжают использовать способ впрыскивания герметика для опорной плиты.

Коленчатый вал

Коленчатый вал на N52KP и N51 остается чугунной конструкцией. Этот коленчатый вал переносится с N52.

Дополнительный крутящий момент, создаваемый N54, требует использования кованого стального коленчатого вала.

Поршень и шатуны

В связи с конструктивными требованиями каждого из новых NG6 двигателей конструкция поршня является уникальной для каждой версии. Например, N54 с турбонаддувом и непосредственным впрыском требует наличия поршня, который отвечает конструктивным требованиям для сжатия и образования смеси.

Двигатель N51 нуждается в поршне, который имеет более низкое сжатие и соответствует требованиям SULEV II по соответствию требованиям к выбросам.

Двигатели N52KP и N52 имеют одинаковую конструкцию поршней.

Шатуны на новых двигателях используют более толстую конструкцию балки, которая производится на N52 с 6/06. На N54 вместо болтов М8 на остальных двигателях установлен специальный шатун с болтами М9.

Впускной коллектор

Пластиковый впускной коллектор от N52 переносится на новые двигатели NG6. Однако 3-Stage версия DISA впускного коллектора используется только на версии «О»(высокая производительность).

Текущий N51 двигатель обозначен как средняя выходная версия «М» мощностью 230 л.с. и не требует 3-ступенчатого DISA. То же самое относится и к версии «М» двигателя N52KP.

Есть небольшие модификации этих впускных коллекторов из-за того, что была обновлена система вентиляции картера.

Что касается N54 двигателя, то впускной коллектор разработан специально для системы турбонаддува. Для N54 не требуется DISA, так как турбонаддув при необходимости обеспечивает необходимое увеличение крутящего момента.

Схема №65

Войти

Схема №66

Войти

Вентиляция картера

Одним из основных изменений в новых NG6 двигателях является модернизация и усовершенствование системы вентиляции картера. Это относится ко всем новым версиям NG6 (N52KP, N51 и N54).

Существует два различных варианта вентиляции картера. Один тип является уникальным для N54, а другой относится к N51 и N52KP.

N52, который все еще находится в производстве, продолжает использовать «внешнюю» систему вентиляции картера с вентиляционным клапаном/циклонным сепаратором картера с электрическим обогревом.

Схема №67

Войти

Вентиляция картера (N51 и N52KP)

Система вентиляции картера на N51 и N52KP была модифицирована по сравнению с N52. Система интегрирована в пластиковую крышку головки цилиндров.

Картерные газы регулируются вентиляционным клапаном картера, аналогичным используемому на N62. Выпускной клапан картера в настоящее время является частью крышки головки цилиндров и не подлежит замене в качестве отдельного компонента.

Отделение масла осуществляется через «лабиринтную» систему и два циклонных сепаратора, которые встроены в крышку головки цилиндров. Благодаря тому, что компоненты системы интегрированы в крышку головки цилиндров, картерные газы нагреваются двигателем, а не электрическим нагревателем, как на N52. Однако на входе коллектора все же имеется один электрический нагревательный элемент.

После отделения жидкого масла от паров картера допускается слив масла обратно через обратные клапаны обратно в двигатель.

Схема №68

Войти

Вентиляция картера (N54)

Поскольку N54 представляет собой двигатель с турбонаддувом, система вентиляции картера должна отвечать определенным конструктивным требованиям. Например, когда двигатель находится в режиме турбонаддува, повышенное давление в коллекторе не должно оказывать неблагоприятного влияния на вентилирование картера. Вот почему, в системе нет клапана вентиляции картера.

Система состоит из четырех небольших циклонных сепараторов, которые интегрированы в пластиковую крышку головки цилиндров. Поток картерных газов измеряется через ряд ограничений, которые контролируют конечное давление в картере.

Схема №69

Войти

Один из основных принципов работы системы вентиляции картера на N54 заключается в том, что существуют две стратегии - одна для режима с турбонаддувом и одна для режима «без турбонаддува», такого как декель. Эти стратегии зависят от давления во впускном коллекторе.

Схема №70

Войти

Схема №71

Войти

Схема №72

Войти

ИНДЕКС КОМПОНЕНТОВ ВЕНТИЛЯЦИИ КАРТЕРА

Схема №73

Войти

Перечислите вышеперечисленные компоненты и их назначение.

Сводка механических изменений

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ ИЗМЕНЕНИЙ

Схема №74

Войти

Схема №75

Войти

Схема №76

Войти

Схема №77

Войти

N52KP и N51 управления воздушным движением

Что касается системы управления воздухом на двигателях N52KP и N51, предыдущая система впускного коллектора на N52 перенесена. В зависимости от применения двигатели будут использовать 3-ступенчатый DISA или одноступенчатый (без DISA) впускной коллектор.

Для получения дополнительной информации о системе DISA см. предыдущий учебный материал в учебном курсе «ST501 - новая технология двигателя».

Схема №78

Войти

Дроссельный клапан

Все варианты новых двигателей NG6 получили новый дроссель EGAS 08 от Siemens/VDO. В новом дросселе используется пластиковая дроссельная заслонка и магниторезистивная обратная связь с ЭСУД.

В предыдущей системе использовался потенциометр, в то время как в новом дросселе используется «бесконтактная» система с магниторезистивной технологией, которая знакома по датчику эксцентрикового вала в системах Valvetronic.

Схема №79

Войти

Магниторезистивные датчики встроены в крышку корпуса. Датчики также не изнашиваются.

Для достоверности один датчик выдает аналоговый сигнал в диапазоне от 0,3 до 4,6 В, а другой датчик снова инвертирует его от 4,6 до 0,3 В.

Следовательно, контактное усилие в 10 раз больше, чем у обычного штепсельного разъема.

Воздуховоды воздухозаборников

Что касается N54 двигателя, воздуховод воздухозаборника играет важную роль из-за требований двигателя с турбонаддувом.

В принципе, энергия выходящих выхлопных газов используется для «предварительного сжатия» поданного свежего воздуха и, таким образом, введения большей массы воздуха в двигатель. Это возможно только в том случае, если воздуховод воздухозаборника «герметичен» и установлен правильно.

Схема №80

Войти

Важно отметить, что при проведении работ на воздуховоде воздухозаборника важно следить за тем, чтобы компоненты были установлены в правильное положение и чтобы все трубы были соединены герметичными уплотнениями.

Негерметичность системы может привести к ошибочному давлению наддува. Это будет обнаружено системой управления двигателем и, в конечном счете, приведет к работе в режиме «хромающего дома». Также произошло бы заметное снижение мощности двигателя.

Для некоторых работ с воздуховодами существуют специальные инструменты для обеспечения надлежащих соединений.

Схема №81

Войти

Свежий воздух всасывается через воздухоочиститель (10) и линии всасывания наддувочного воздуха (6 + 18) компрессорами турбонагнетателей (23 + 24) и сжимается.

Поскольку турбонагнетатели могут сильно нагреваться во время работы, они связаны с контурами охлаждающей жидкости и масла двигателя. Наддувочный воздух сильно нагревается, когда он сжимается в турбонагнетателе, что делает необходимым повторное охлаждение воздуха в промежуточном охладителе (16).

Сжатый и охлажденный наддувочный воздух направляется из промежуточного охладителя через дроссельную заслонку (12) во впускной коллектор.

Система оснащена несколькими датчиками и исполнительными механизмами, чтобы гарантировать, что нагрузка свежего воздуха оптимально адаптирована к соответствующим условиям работы двигателя. Способы управления этими сложными взаимосвязями рассматриваются в следующих разделах.

Схема №82

Войти

Турбонаддув выхлопных газов

Турбонагнетатель приводится в действие выхлопными газами двигателя, т.е. выхлопные газы под давлением направляются турбиной турбонагнетателя и таким образом доставляют движущую силу компрессору, который вращается на том же валу.

Именно здесь всасываемый воздух предварительно сжимается таким образом, что в камеру сгорания двигателя поступает большая масса воздуха. Таким образом, можно впрыскивать и сжигать большее количество топлива, что увеличивает выходную мощность и крутящий момент двигателя.

Турбина и компрессор могут вращаться со скоростью до 200 000 об/мин. Температура на входе выхлопных газов может достигать максимум 1050 ° С. Из-за этих высоких температур турбонагнетатели N54 двигателя не только соединены с системой двигатель-масло, но также интегрированы в контур двигатель-хладагент.

В сочетании с электрическим насосом охлаждающей жидкости N54 двигателя можно даже после выключения двигателя рассеивать остаточное тепло от турбонагнетателей и, таким образом, предотвращать перегрев смазочного масла в корпусе подшипника.

Схема №83

Войти

Двухтурбонаддув

Первостепенное значение придается отклику турбонагнетателя в N54 двигателе. Не допускается замедленная реакция на команду водителя, т.е. положение акселератора-педали. Поэтому водитель не должен испытывать так называемую «турбо-задержку».

Это требование выполняется в N54 двигателе с двумя небольшими турбонагнетателями, которые соединены параллельно. Цилиндры 1, 2 и 3 (блок 1) приводят в действие первый турбонагнетатель (5), а цилиндры 4, 5 и 6 (блок 2) приводят в действие второй турбонагнетатель (2).

Преимущество небольшого турбонагнетателя заключается в том, что, когда турбонагнетатель работает до скорости, более низкий момент инерции турбины вызывает ускорение меньшего количества масс, и, таким образом, компрессор достигает более высокого давления наддува за более короткое время.

Схема №84

Войти

Регулирование давления наддува

Давление наддува турбонагнетателей напрямую зависит от потока выхлопных газов, который достигает турбин турбонагнетателей. Как скорость, так и масса потока выхлопных газов напрямую зависят от частоты вращения двигателя и его нагрузки.

Система управления двигателем использует перепускные задвижки для регулирования давления наддува. Эти клапаны управляются вакуумными приводами, которые управляются электропневматическими преобразователями давления через систему управления двигателем.

Схема №85

Войти

Давление вакуума создается постоянно приводимым в действие вакуумным насосом и хранится в аккумуляторе давления. Система предназначена для обеспечения того, чтобы эти нагрузки и потребители не оказывали негативного влияния на функцию усиления тормозов.

Поток выхлопных газов может быть полностью или частично направлен на турбинное колесо с перепускными задвижками. Когда давление наддува достигает желаемого уровня, перепускной клапан начинает открываться и направлять часть потока выхлопных газов мимо рабочего колеса турбины.

Это не позволяет турбине дополнительно увеличить обороты компрессора. Эта опция управления позволяет системе реагировать на различные рабочие ситуации.

В фазе холостого хода перепускные задвижки обоих турбокомпрессоров закрыты. Это позволяет использовать весь доступный поток выхлопных газов для ускорения компрессора уже при таких низких оборотах двигателя.

Когда затем от двигателя требуется мощность, компрессор может подавать требуемое давление наддува без какой-либо заметной временной задержки. В ситуации полной нагрузки давление наддува поддерживается на стабильно высоком уровне при достижении максимально допустимого крутящего момента частичным открытием перепускных задвижек. Таким образом, компрессоры только когда-либо приводятся во вращение со скоростью, которая требуется рабочей ситуацией.

Процесс открытия перепускных задвижек отводит энергию привода от турбины, так что дальнейшего повышения давления наддува не происходит, что, в свою очередь, улучшает общий расход топлива.

При полной нагрузке N54 двигатель работает при избыточном давлении во впускном коллекторе, составляющем до 0,8 бар.

Управление продувкой

Продувочные клапаны в N54 двигателе уменьшают нежелательные пики давления наддува, которые могут возникать, когда дроссельная заслонка быстро закрывается. Поэтому они выполняют важную функцию в отношении акустики двигателя и помогают защитить компоненты турбонагнетателя.

Во впускном коллекторе при закрытии дроссельной заслонки на высоких оборотах двигателя образуется разрежение. Это приводит к созданию высокого динамического давления после компрессора, которое не может выйти, потому что путь к впускному коллектору заблокирован.

Схема №86

Войти

Это приводит к " подкачке " турбонагнетателя, что означает, что

1. Отчетливо заметный, разрушительный шум накачки может быть услышан
2. И этот шум накачки сопровождается повреждающей компоненты нагрузкой, действующей на турбонагнетатель, поскольку высокочастотные волны давления оказывают осевую нагрузку на подшипники турбонагнетателя.

Продувочные клапаны представляют собой подпружиненные мембранные клапаны с механическим приводом, которые приводятся в действие давлением во впускном коллекторе следующим образом:

В случае перепада давления до и после дроссельной заслонки продувочные клапаны открываются давлением во впускном коллекторе, и давление наддува отводится на впускную сторону компрессора. Продувочные клапаны открываются, начиная с перепада давления 0,3 бар. Этот процесс предотвращает возникновение разрушительного и повреждающего компоненты насосного эффекта.

Конструкция системы требует, чтобы продувочные клапаны также открывались во время работы, близкой к холостому ходу (перепад давления Pзаряд/Psuction = 0,3 бар). Однако это не оказывает дальнейшего влияния на систему турбонаддува.

Турбонагнетатель находится под давлением с полным потоком выхлопных газов на этих низких скоростях и уже создает определенный уровень предварительной зарядки всасывающим воздухом в диапазоне, близком к холостому ходу.

Если дроссельная заслонка открывается в этот момент, то требуемое давление полного наддува очень быстро становится доступным для двигателя.

Одним из основных преимуществ вакуумных клапанов сброса давления является то, что они могут быть частично открыты в среднем диапазоне, чтобы не допустить чрезмерной предварительной зарядки воздухом для всасывания в ущерб расходу топлива. В верхнем диапазоне нагрузок они принимают необходимое контрольное положение, соответствующее необходимому давлению наддува.

Охлаждение наддувочным воздухом

Охлаждение наддувочного воздуха в N54 двигателе служит для увеличения выходной мощности, а также для снижения расхода топлива. Наддувочный воздух, нагретый в турбонагнетателе за счет температуры его компонентов и за счет сжатия охлаждается в промежуточном охладителе до 80 ° С.

Это увеличивает плотность наддувочного воздуха, что, в свою очередь, улучшает заряд в камере сгорания. Это приводит к более низкому уровню требуемого давления наддува. Также снижается риск стука и двигатель работает с повышенной эффективностью.

Схема №87

Войти

Управление нагрузкой

Регулирование нагрузки N54 двигателя осуществляется посредством дроссельной заслонки и сбросных задвижек.

Дроссельная заслонка является основным компонентом в этом процессе. Перепускные задвижки приводятся в действие для обеспечения точной настройки давления наддува. При полной нагрузке дроссельная заслонка полностью открыта и регулирование нагрузки осуществляется перепускными задвижками.

Схема №88

Войти

Контролируемые переменные

Следующие переменные, среди прочего, влияют на управление давлением наддува двигателя N54

1. Температура всасываемого воздуха
2. Частота вращения двигателя
3. Положение дроссельной заслонки
4. Давление окружающей среды
5. Давление во впускном коллекторе
6. Давление перед дроссельной заслонкой (справочная переменная)

Электропневматические датчики давления приводятся в действие блоком управления двигателем на основе этих переменных. Результат этого включения можно проверить по достигнутому давлению наддува, которое измеряется перед дроссельной заслонкой.

Далее следует сравнение достигнутого давления наддува с данными уставки из карты программы, что при необходимости может привести к коррекции активации. Поэтому система контролирует и контролирует себя во время работы.

Режим Limp-Home

В случае во время работы неисправностей, неправдоподобных значений или выхода из строя любого из датчиков, участвующих в управлении турбонагнетателем, происходит отключение срабатывания перепускных задвижек и, таким образом, полностью открываются створки клапанов. В этот момент прекращается турбонаддув.

В приведенном ниже перечне перечислены те элементы или функциональные группы N54 двигателя, в которых неисправность, сбой или неправдоподобные значения приводят к отключению системы регулирования давления наддува.

Драйвер оповещается о сбое этого типа посредством индикации EML.

1. Топливная система высокого давления
2. Вход VANOS
3. Выхлопной VANOS
4. Датчик коленчатого вала
5. Датчик положения распределительного вала
6. Датчик давления наддува
7. Датчики детонации
8. Датчик температуры приточного воздуха

Один из принципов ремонта транспортных средств особенно важен в этом отношении

Важно сосредоточиться на причинах, а не на последствиях.

Что касается диагностики системы турбонаддува, всегда проверяйте основы в первую очередь. Посмотрите на такие предметы, как вакуумные шланги, соленоиды и вакуумный резервуар.

Не упускайте из виду основные принципы. Проверить компрессию, давление в топливной системе (низкое и высокое), компоненты вторичного зажигания и т.д.

Турбокомпрессоры обычно являются последним элементом, который выходит из строя, но часто одним из первых элементов, подлежащих замене.

N52KP и N51 топливная система

Двигатель N52KP и N51 продолжает использовать обычную систему «впрыска в коллектор», перенесенную с N52. Компоненты подачи топлива также переносятся с учетом модуля EKP, топливного насоса и т.д.

Схема №89

Войти

N54 Двигатель

В двигателе N54 используется новая система высокоточного впрыска (HPI). Система HPI - это система «прямого» впрыска топлива, которая представляет собой систему «зажигание с распределителем» второго поколения от BMW. Первое поколение было на N73 двигателе с 2003 года.

В N73 двигателе используется метод впрыска «с ориентацией по стенкам», в котором используется углубление в поршне для содействия образованию смеси. Система HPI на N54 использует процесс «распыления», который позволяет смеси образовываться и воспламеняться без помощи каких-либо «стенок»(то есть поршня, стенки цилиндра и т.д.).

Управляемая распылением система позволяет повысить эффективность за счет охлаждения заряда цилиндра без чрезмерного охлаждения соответствующих компонентов двигателя. Настенная направляющая система охлаждает днище поршня, что снижает термический КПД.

Система HPI также использует новые «пьезоэлектрические» топливные инжекторы, которые являются жизненно важными компонентами процесса, управляемого распылением. Эти новые инжекторы открываются в наружном направлении, что образует точную коническую форму факела распыла.

С помощью высокого давления в системе (200 бар) система HPI теперь способна обеспечить новые уровни эффективности, которые не были достижимы с предыдущими системами впрыска в коллектор.

Схема №90

Войти

Схема №91

Войти

Функция HPI

Топливо подается из топливного бака электрическим топливным насосом по питательной магистрали (5) под давлением «подачи» 5 бар к насосу высокого давления. Давление подачи контролируется датчиком низкого давления (6). Топливо подается электрическим топливным насосом в соответствии с потребностями.

Если этот датчик выходит из строя, электрический топливный насос продолжает работать при 100% -ной подаче с зажимом 15 ВКЛ.

Насос высокого давления приводится в действие «в тандеме» с вакуумным насосом, который приводится в действие узлом цепного привода масляного насоса.

Топливо сжимается в постоянно приводимом в действие трехплунжерном насосе высокого давления (8) и нагнетается по магистрали высокого давления (9) в рейку (3). Топливо, накопленное под давлением в рейке таким образом, распределяется по линиям высокого давления (1) к пьезоэлектрическим форсункам (2).

Требуемое давление подачи топлива определяется системой управления двигателем как функция нагрузки двигателя и частоты вращения двигателя. Достигнутый уровень давления регистрируется датчиком высокого давления (4) и сообщается с блоком управления двигателем.

Управление осуществляется клапаном (7) управления подачей топлива посредством регулировки уставки/фактического значения давления в магистрали. Конфигурация давления ориентирована на наилучшее возможное потребление и плавную работу N54 двигателя. 200 бар требуется только при высокой нагрузке и низкой частоте вращения двигателя.

Функция и конструкция насоса высокого давления

Топливо подается через подающий канал (6) под давлением, создаваемым электрическим топливным насосом, в насос высокого давления. Оттуда топливо через клапан управления подачей топлива (4) и обратный клапан низкого давления (2) направляется в топливную камеру (14) плунжерно-бочкового узла. Топливо находится под давлением в этом узле плунжер-цилиндр и подается через обратный клапан (9) высокого давления к отверстию (7) высокого давления.

Схема №92

Войти

Насос высокого давления соединен с вакуумным насосом через приводной фланец (11) и, таким образом, также приводится в действие цепным приводом, то есть, как только двигатель работает, три плунжера (12) постоянно приводятся в движение вверх-вниз через маятниковый диск (10).

Поэтому топливо продолжает находиться под давлением до тех пор, пока новое топливо подается в насос высокого давления через клапан (4) управления подачей топлива. Клапан управления подачей топлива приводится в действие посредством соединения (3) управления двигателем и тем самым допускает требуемое количество топлива.

Регулирование давления осуществляется через клапан управления подачей топлива путем открытия и закрытия канала подачи топлива. Максимальное давление в зоне высокого давления ограничено 245 бар.

Если возникает избыточное давление, контур высокого давления разгружается клапаном ограничения давления через отверстия (8 и 5), ведущие в область низкого давления.

Это возможно без каких-либо проблем из-за несжимаемости топлива, т.е. топливо не изменяется по объему в ответ на изменение давления. Создаваемый пик давления компенсируется объемом жидкости в области низкого давления.

Изменения объема, вызванные изменениями температуры, компенсируются термокомпенсатором (1), который связан с заливкой масла насоса.

Создание давления в насосе высокого давления

Плунжер (2), приводимый в движение маятниковым диском, при своем движении вверх вдавливает масло (красного цвета) в металлическую диафрагму (1). Результирующее изменение объема металлической диафрагмы, таким образом, уменьшает доступное пространство в топливной камере. Топливо, находящееся тем самым под давлением (голубого цвета), нагнетается в рейку.

Клапан управления подачей топлива регулирует давление топлива в рейке. Он активируется системой управления двигателем посредством широтно-импульсно-модулированного (ШИМ) сигнала.

В зависимости от сигнала активации открывается поперечное сечение дросселя переменного размера и устанавливается массовый расход топлива, требуемый для соответствующей точки загрузки. Также есть возможность снижения давления в рейке.

Схема №93

Войти

Схема №94

Войти

Если в системе диагностируется неисправность, например, отказ датчика высокого давления, то клапан управления подачей топлива обесточивается; затем топливо поступает по так называемому байпасу в рельс.

В случае слабого возврата HPI турбонаддув отключается открытием перепускных задвижек.

Причины режима HPI limp-home могут быть

Схема №95

Войти

1. Неправдоподобные значения датчика высокого давления
2. Отказ клапана управления подачей топлива
3. Течь в системе высокого давления
4. Отказ насоса высокого давления
5. Отказ датчика высокого давления

Безопасность топливной системы

Работать на этой топливной системе разрешается только после остывания двигателя. Температура охлаждающей жидкости не должна превышать 40 ° С. Это должно обязательно соблюдаться, поскольку в противном случае существует опасность обратного распыления топлива из-за остаточного давления в системе высокого давления.

При работе с топливной системой высокого давления будьте особенно внимательны к обеспечению условий абсолютной чистоты и соблюдайте последовательности работ, описанные в инструкции по ремонту. Даже самые мелкие загрязнения и повреждения винтовых соединений на линиях высокого давления могут привести к утечкам.

Схема №96

Войти

Схема №97

Войти

Пьезоэлектрические топливные инжекторы

Именно открывающийся наружу пьезоинжектор делает возможным направленное распылением прямое впрыскивание и, таким образом, общие инновации N54 двигателя. Благодаря тому, что только этот компонент гарантирует, что конус впрыска топлива остается стабильным, даже при преобладающих воздействиях давления и температуры в камере сгорания.

Этот пьезоинжектор обеспечивает давление впрыска до 200 бар и чрезвычайно быстрое открытие иглы форсунки. Таким образом, можно впрыскивать топливо в камеру сгорания в условиях, освобожденных от силовых циклов, ограниченных временами открытия клапанов.

Пьезоинжектор интегрирован вместе со свечой зажигания по центру между впускным и выпускным клапанами в головке цилиндров. Такое положение установки предотвращает смачивание стенок цилиндра или днища поршня впрыскиваемым топливом. Равномерное образование гомогенной воздушно-топливной смеси достигается с помощью движения газа в камере сгорания и стабильного факела распыла топлива.

Схема №98

Войти

На движение газа влияет, с одной стороны, геометрия впускных каналов, а с другой - форма днища поршня.

Впрыскиваемое топливо закручивается в камере сгорания с наддувочным воздухом до тех пор, пока однородная смесь не будет доступна по всему пространству сжатия в точке зажигания.

Конструкция и работа инжектора

Пьезоинжектор по существу состоит из трех подузлов. Расширение пьезоэлемента под напряжением поднимает иглу форсунки наружу от ее седла клапана. Для противодействия различным рабочим температурам при сопоставимых подъемах клапанов инжектор имеет термокомпенсирующий элемент.

Игла сопла отжата наружу от своего конического седла клапана. Это открывает кольцевое отверстие. Топливо под давлением протекает через это кольцевое отверстие и образует полый конус, угол разбрызгивания которого не зависит от противодавления в камере сгорания.

Схема №99

Войти

Схема №100

Войти

Распылительный конус (1) пьезоинжектора может расходиться во время работы (2). Из-за образования сажи внутри двигателя такое расхождение совершенно нормально и в определенной степени приемлемо.

Если, однако, расхождение факела достигает стадии, когда он начинает распылять свечу зажигания влажным, свеча зажигания может получить повреждение.

Схема №101

Войти

Стратегия закачки

Впрыск массы топлива, необходимой для рабочей ситуации, может происходить до трех отдельных впрысков. Какой вариант используется в соответствующей рабочей ситуации, зависит от нагрузки и частоты вращения двигателя. Здесь фактическое время, вытекающее из частоты вращения двигателя, доступной для дозирования топлива, является важной величиной каркаса.

Особой ситуацией при работе любого двигателя является диапазон, в котором при низких оборотах двигателя возникает высокая нагрузка, так называемая работа «низкий End момент затяжки». В этой рабочей ситуации требуемая масса топлива дозируется в двигатель тремя индивидуальными впрысками.

Это приводит к высокоэффективному образованию смеси, что в конечном счете приводит к увеличению выходной мощности и экономии топлива.

Схема №102

Войти

Для того чтобы как можно быстрее довести каталитические нейтрализаторы до рабочей температуры, N54 двигатель имеет режим нагрева катализатора, когда двигатель запускается из холодного состояния. В этом режиме тепло сгорания преднамеренно вводится в выхлопную линию и не используется в первую очередь для создания выходной мощности.

Точка зажигания перемещается на 30 ° (градусов коленчатого вала) после ВМТ. Основное количество требуемого топлива впрыскивается перед ВМТ и смешивается с наддувочным воздухом. Поршень расположен после ВМТ при его движении вниз, так что воздушно-топливная смесь уже снова расширяется, что снижает воспламеняемость смеси.

Для надежного воспламенения смеси небольшое остаточное количество топлива впрыскивается под углом 25 ° после ВМТ, и это гарантирует воспламеняемость смеси на свече зажигания. Это небольшое количество топлива, следовательно, обеспечивает воспламенение остаточного заряда в камере сгорания.

Этот режим работы устанавливается системой управления двигателем после максимального периода в 60 секунд с момента запуска двигателя, но прекращается, если температура срабатывания каталитического нейтрализатора достигается раньше.

Пьезоэлемент

Движение иглы сопла в инжекторе создается уже не соленоидной катушкой, а пьезоэлементом.

Пьезоэлемент - это электромеханический преобразователь, т.е. он состоит из керамического материала, который преобразует электрическую энергию непосредственно в механическую (сила/ход). Знакомым применением является пьезоэлектрический прикуриватель - при нажатии на пьезокристалл генерируется напряжение до тех пор, пока не вспыхнет искра и не воспламенится газ.

Схема №103

Войти

В случае пьезопривода напряжение генерируется так, что кристалл расширяется. Для достижения большего хода можно сконструировать пьезоэлемент в несколько слоев.

Модуль привода состоит из слоев пьезокерамического материала, соединенных механически последовательно и электрически параллельно. Отклонение пьезокристалла зависит от приложенного напряжения вплоть до максимального отклонения; чем выше напряжение, тем больше ход.

Управление инжекторами и адаптация

Масса топлива, необходимая для рабочей ситуации, впрыскивается пьезо-инжектором в камеру сгорания. На эту массу могут влиять три корректирующие переменные

1. Давление в рельсах
2. Время открытия инжектора
3. И подъем отверстия инжектора

Время открытия инжектора и высота открытия инжектора активируются непосредственно на пьезоэлектрическом инжекторе. Время открывания регулируется посредством сигнала ti и подъемной силы открывания посредством количества энергии при активации пьезоинжектора.

Адаптация форсунок

Массы топлива и циклы впрыска, определенные по карте нагрузка/скорость, включаются в карту программы пилот-контроля. В данном случае, принимая во внимание дополнительные параметры каркаса, определяют количество энергии и время открытия инжектора, необходимое для приведения в действие инжекторов.

Двигатель N54 может безопасно и надежно работать с этими значениями карты распределения программ.

Оптимизация

Для оптимизации

1. Значения выбросов
2. Плавный ход
3. Расход топлива
4. Выходная мощность

Контролируемые переменные количества энергии и время открытия инжектора постоянно контролируются. Это происходит на выборочной основе посредством лямбда замкнутого контура управления.

Остаточный кислород в выхлопных газах измеряется в каждом случае для блока цилиндров 1 и блока цилиндров 2. Этот результат измерения сравнивается со значениями, ожидаемыми от множества корректирующих переменных. Результатом отклонения является то, что сигнал открытия инжектора адаптируется. Эта адаптация хранится в блоке управления и поэтому доступна для последующей работы двигателя.

Однако эти сохраненные значения теряются, когда система мигает и должна быть повторно обучена. Дальнейшая адаптация активации инжектора происходит в зависимости от времени и использования. Эта цилиндрическая избирательная адаптация включает в себя проверку содержания остаточного кислорода с выводом о том, что цилиндр вызывает ситуацию. С этой целью необходимо, чтобы часть потока выхлопных газов не закручивалась в турбонагнетателе. По этой причине заслонка перепускного клапана должна быть полностью открыта, т.е. откинута от потока выхлопных газов.

Это положение перепускной заслонки-заслонки выходит за пределы ее нормального положения открытия при работе двигателя. На основе результата этого выборочного контроля цилиндров количество энергии адаптируется, если необходимо активировать форсунки.

Кроме того, выборочная адаптация цилиндра включает в себя, если необходимо, адаптацию сигнала открытия инжектора на основе мониторинга плавной работы N54 двигателя. Общая адаптация инжекторов ограничена дополнительным количеством в 15%.

Схема №104

Войти

Схема №105

Войти

Схема №106

Войти

Управление зажиганием

Большинство компонентов системы зажигания остались неизменными для всех NG6 двигателей в 2007 году. Есть некоторые незначительные изменения в катушках зажигания, которые относятся ко всем версиям. Катушки были оптимизированы для большей долговечности.

Свечи зажигания

Свечи зажигания для N51 и N52KP остаются такими же, как у N52. Однако в N54 используется совершенно новая свеча зажигания от Bosch. Конструкция свечи зажигания состоит из 12 мм резьбы, которая отличается от 14 мм конструкции на N52, что предотвращает любую возможность неправильной установки.

Шестигранник на свече зажигания также является 12-точечной конструкцией, которая требует специального инструмента. Инструмент (гнездо) имеет «тонкостенную» конструкцию для облегчения доступа в ограниченную область головки цилиндра N54.

Схема №107

Войти

Управление выбросами

N54 и N52KP соответствуют требованиям ULEV II на 2007 год. На этих двигателях не так много изменений в системах выброса. Двигатель N54 имеет 2 катализатора под кузовом в дополнение к катализаторам «вблизи двигателя», уже используемым от N52.

Двигатель N51, однако, совместим с SULEV II и отвечает требованиям 2007 года. В дополнение к 5 существующим штатам SULEV в Калифорнии, Нью-Йорке, Мэне, Массачусетсе и Вермонте - четыре штата были добавлены на 2007 год. К этим штатам относятся Коннектикут, Род-Айленд, Орегон и штат Вашингтон.

Меры по выбросам N51 включают

1. Система вторичного воздуха с мини-HFM
2. Радиатор с покрытием «Прем-воздух»
3. Более низкая степень сжатия (10:1) за счет модифицированной камеры сгорания и поршней
4. Катализатор под кузовом в дополнение к катализатору «возле двигателя»
5. Воздушный фильтр с активированным углем в корпусе воздушного фильтра
6. Стальные топливопроводы с резьбовой арматурой и герметичным топливным баком
7. Система вентиляции картера, интегрированная в крышку головки цилиндров
8. Трубопроводы системы продувки изготовлены из оптимизированной пластмассы

Система охлаждения

Система охлаждения N54 двигателя состоит из радиаторного контура и изолированного контура охлаждения масла. Наличие изолированного контура масляного охлаждения гарантирует, что тепло не передается через моторное масло в систему охлаждающей жидкости двигателя.

Схема №108

Войти

Существует значительно большее количество тепла из-за увеличенной мощности этого двигателя 75,5 кВт/л по сравнению с другими 3-литровыми двигателями с искровым зажиганием.

Этому граничному условию удовлетворяет система охлаждения двигателя с ее повышенной производительностью. Это увеличение мощности должно было быть реализовано, несмотря на некоторые факторы, менее выгодные для охлаждения.

Факторы, которые следует упомянуть здесь:

1. Благодаря промежуточному охладителю, расположенному под радиатором, обеспечивается приблизительно на 15% меньшая площадь сечения потока.
2. И без того небольшой объем пространства, обеспечиваемый моторным отсеком, дополнительно ограничивается размещением дополнительных компонентов.
3. Поскольку турбонагнетатели выхлопных газов охлаждаются хладагентом, дополнительное количество тепла вводится в систему через эти турбонагнетатели.

Меры по повышению производительности системы охлаждения

1. Насос охлаждающей жидкости повышенной мощности - 400 W/9000 л/ч
2. Разделение водяного и моторно-масляного охлаждения
3. Радиатор повышенной мощности
4. Электровентилятор с увеличенной 600W мощности для всех вариантов коробки передач

Структура контура охлаждающей жидкости такая же, как и у двигателя N52. Двигатель промывается охлаждающей жидкостью в соответствии с концепцией перекрестного потока. На выходную мощность охлаждения можно влиять в зависимости от нагрузки, активируя следующие компоненты

1. Электровентилятор
2. Электронасос охлаждающей жидкости
3. Термостат карты

Также возможен N54 двигатель, оборудованный автоматической коробкой передач для использования нижней области радиатора для охлаждения коробки передач посредством охладителя масла коробки передач. Это достигается как в двигателе N52 с управляющими гильзами, которые вводятся в бачок радиатора.

Охлаждение моторного масла

Двигатель N54 оснащен высокоэффективным охладителем моторного масла. Маятниковый золотниковый насос подает масло из маслоотстойника в масляный фильтр. Термостат, прикрепленный фланцем к корпусу масляного фильтра, обеспечивает подачу масла в маслоохладитель двигателя. Маслоохладитель двигателя расположен в правой колесной арке в E92. Термостат может уменьшить сопротивление, противостоящее маслу, путем открытия обводной линии между подающей и обратной линиями маслоохладителя двигателя. Это гарантирует безопасный и быстрый прогрев двигателя.

Радиатор

Для увеличения производительности самого радиатора применены конструктивные меры. Производительность излучателя зависит от его радиационной поверхности. Однако расположение промежуточного охладителя должно было быть под радиатором, и это означало, что это было необходимо для компенсации меньшей доступной площади потока.

По сравнению с двигателем N52 радиатор, используемый в двигателе N54, имеет глубину блока, которая увеличена до 32 мм. Кроме того, водопроводные трубы расположены ближе друг к другу, чем в ранее используемых радиаторах. Результатом этого является увеличение полезной поверхности излучения.

Электрический насос охлаждающей жидкости

Насос охлаждающей жидкости двигателя N54 представляет собой центробежный насос с электроприводом с выходной мощностью 400W и максимальным расходом 9000 л/ч. Это представляет собой значительное увеличение мощности электрического насоса охлаждающей жидкости, используемого в двигателе N52, который имеет выходную мощность 200 Вт и максимальный расход 7000 л/ч.

Мощность электрического двигателя с мокрым ротором регулируется электронным модулем (3) в насосе. Электронный модуль соединен через битово-последовательный интерфейс данных (BSD) с блоком управления MSD80 двигателем.

Блок управления двигателем использует нагрузку двигателя, режим работы и данные от датчиков температуры для расчета требуемой выходной мощности охлаждения.

На основании этих данных блок управления двигателем выдает соответствующую команду электрическому насосу охлаждающей жидкости. Электрический насос охлаждающей жидкости регулирует свою скорость в соответствии с этой командой.

Хладагент системы протекает через двигатель насоса хладагента, охлаждая таким образом как двигатель, так и электронный модуль. Хладагент смазывает подшипники электрического насоса охлаждающей жидкости.

Схема №109

Войти