0 товаров — 0 руб.
В корзине нет ни одного товара
Фильтр
    Цена от: до:

Производитель
Метки

Ремонт двигателя N20 г.Краснодар

Ремонт двигателя N20 г.Краснодар.

Двигатель BMW N20 — четырехцилиндровый поршневой двигатель с турбонаддувом, который постепенно заменил 4-цилиндровые N46 и N43 и 6-цилиндровые N52 и N53. Этот силовой агрегат выпускается с 2011 года и в сравнении с N53, N20 оснащен двойной улиткой турбокомпрессора, с изменяемыми фазами газораспределения (так называемый VANOS на BMW), переменным подъемом клапанов (так называемый Valvetronic от BMW) и непосредственным впрыском топлива.

Двигатель N20 будет постепенно заменен на мотор B48 и на момент производства доступен на BMW 1 серии (F20, F21), 2 серии (F22, F23), 3 (F30, F31, F34, F35), 4 (F32, F33 и F36), 5 (F10, F11 и F18), Z4 (E89), кроссоверах X1 (E84), X3 (F25), X4 (F26) и гибридном X5 (F15).

Двигатель BMW N20B20 стал лучшим двигателем 2012 года в категории «от 1,8 до 2,0 литров»

Данный двигатель выпускается в шести вариантах объемом от 1,6 д о 2,0 литров и максимальной мощностью от 170 до 245 л.с..

Двигатель BMW N20B16

1,6-литровая 170-сильная версия БМВ N20 устанавливаемая на BMW 520i F10 (AT) и выпускаемая только для Турции и Греции.

Двигатель BMW N20B20

Данная версия доступна в пяти вариантах:

Характеристики двигателя BMW N20

N20B16 N20B20 N20B20A N20B20U0 N20B20 N20B20O0
Рабочий объем, см.куб 1592 1598 1997 1997 1997 1997
Число клапанов на цилиндр 4 4 4 4 4 4
Диаметр цилиндра/ход поршня, мм 84,0/71,8 84,0/72,1 84,0/90,1 84,0/90,1 84,0/90,1 84,0/90,1
Мощность, л.с. (кВт)/об.мин 170 (125)/5000 143 (105)/4700-6000 156 (115)/5000 184 (135)/5000 218 (160)/5000 245 (180)/5000-6500
Крутящий момент, Нм/об.мин 250/1500-6000 220/1400-4400 240/1250-4400 270/1250-4500 310/1350-4800 350/1250-4800
Литровая мощность, л.с./л 106,8 89,4 78,3 91,9 109 122,6
Степень сжатия,: 1 10,0 9,0 10,0 11,0 10,0 10,0
Средний расход топлива, л/100 км 6,9 7,3 6,8 6,7 6,5 7,9
Выбросы CO2, ∼г/км 158 170 159 155 152 160

Видео двигателя БМВ N20

Новшества и изменения двигателя N20

Механическая часть двигателя
  • Алюминиевый блок цилиндров с напыленным покрытием
  • Оптимизированная рубашка охлаждения
  • Использование технологии TVDI
  • Турбонагнетатель TwinSroll
  • Система Valvetronic третьего поколения с новыми промежуточными рычагами
  • Новое поколение VANOS с центральным клапаном
  • Установленные распредвалы
  • Двухрежимная система вентиляции картера двигателя
  • Кованый коленчатый вал
  • Смещенный кривошипно-шатунный механизм
  • Поршни с отрицательным смещением оси поршневого пальца
  • Цепной привод балансирного вала с натяжителем цепи
  • Расположенные друг над другом балансирные валы
Подача масла
  • Регулировка масляного насоса по полю характеристик
  • Новый масляный насос с переменной производительностью
  • Охлаждение неочищенного масла
  • Новый комбинированный датчик давления и температуры
Система охлаждения
  • Электрический насос охлаждающей жидкости
  • Терморегулирующая система
Впускной коллектор и система выпуска отработавших газов
  • Турбонагнетатель TwinScroll
  • Пленочный термоанемометрический расходомер воздуха (HFM 7) на всех моделях двигателя
  • Три вывода системы вентиляции картера
  • Различное количество штуцеров системы вентиляции топливного бака (в зависимости от исполнения)
Вакуумная система
  • Двухступенчатый вакуумный насос
  • Вакуумный ресивер
Система подготовки рабочей смеси
  • Впрыскивание под высоким давлением (как на двигателе N55)
  • Электромагнитные форсунки
  • Насос высокого давления Bosch
  • Трубопроводы высокого давления припаяны к форсункам на магистрали Rail
  • Отсутствует датчик низкого давления топлива
Система питания
  • Три различных варианта системы вентиляции топливного бака
Электрооборудование двигателя
  • Система управления двигателем Bosch MEVD17.2.4

Расшифровка маркировки двигателя N20

Обозначение Пояснение
N Разработка BMW Group
2 4-цилиндровый двигатель
0 Двигатель с турбонагнеталем, Valvetronic и непосредственным впрыском топлива (TVDI)
B Бензиновый двигатель, установленный продольно
16-20 Объем двигателя в 1/10 литра
А, B-Z Требования типовых испытаний:
  • А — стандарт
  • B-Z — по требованию, например ROZ 87

K, U, M, O, T, S — Класс мощности:

  • K — самый малый
  • U — нижний
  • M — средний
  • O — верхний (стандартный)
  • T — Top
  • S — Super

1-9 — Модификация, прошедшая аттестацию:

  • 0 — новая разработка
  • 1-9 — модификация
Обозначение и номер двигателя N20

Обозначение и номер двигателя N20, где 00034772 — индивидуальный порядковый номер двигателя

Структура двигателя

Механическая часть/структура двигателя BMW N20

Картер двигателя

Картер двигателя N20 состоит из блока цилиндров (блок-картер и постели двигателя), головки блока цилиндров, крышки головки блока цилиндров, масляного картера и уплотнений.

Составные части картера двигателя N20

Составные части картера двигателя N20: 1 — Крышка головки блока цилиндров; 2 — Прокладка крышки головки блока цилиндров; 3 — Головка блока цилиндров; 4 — Уплотнительная прокладка головки блока цилиндров; 5 — Блок-картер; 6 — Герметизирующий состав; 7 — Постель двигателя; 8 — Уплотнительная прокладка масляного картера; 9 — Масляный картер;

Блок цилиндров

Блок цилиндров состоит из блок-картера и постели двигателя, отлитых под давлением из алюминиевого сплава AlSi9Ci3. Аналогичный материла уже использовался на известных 4-цилиндровых моторах с алюминиевым блок-картером. Впервые на двигателях BMW применена технология газотермического напыления. На стенки цилиндров нанесено покрытие способом электродуговой металлизации (ЭДМ).

Рубашка охлаждения также была оптимизирована, охлаждение в зоне перемычки между цилиндрами улучшено за счет отверстий в перемычках и удовлетворяет требования двигателей с турбонаддувом.

Смазочные каналы

На следующем рисунке изображены смазочные каналы в блоке цилиндров.

Смазочные каналы в блоке цилиндров N20

Смазочные каналы в блоке цилиндров N20: 1 — Канал слива масла; 2 — Канал картерных газов; 3 — Канал очищенного масла; 4 — Канал неочищенного масла;

Каналы для охлаждающей жидкости

На следующем рисунке изображены каналы для охлаждающей жидкости в картере двигателя.

Рубашка охлаждения и каналы охлаждающей жидкости в N20

Рубашка охлаждения и каналы охлаждающей жидкости в N20: 1 — Рубашка охлаждения со стороны впуска; 2 — Рубашка охлаждения со стороны выпуска; 3 и 4 — Каналы для охлаждения жидкости в перемычках;

Компенсационные отверстия

Блок-картер имеет большие фрезерованные продольные вентиляционные отверстия. Благодаря им улучшается выравнивание давления между объемами воздуха, расположенными под поршнями при работе двигателя.

Улучшению газообмена служат также дополнительные пазы со стороны впуска на постели коренного подшипника между цилиндрами.

Компенсационные отверстия на постели коренного подшипника Н20

Компенсационные отверстия на постели коренного подшипника N20: 1, 2 и 3 — Пазы; 4 и 5 — Вентиляционные отверстия;

Цилиндры

Для получения износостойкой поверхности стенки цилиндров покрыты сталью с помощью технологии газотермического напыления. Одним из способов газотермического напыления является электродуговая металлизация (ЭДМ). При ЭДМ используется стальная проволочка, которая подается в рабочую зону распылителя. Между концами проволоки при подаче высокого напряжения образуется электрическая дуга. Возникающая при этом температура составляет около 3000ºC. Под воздействием высокой температуры проволока, которая постоянно подается с помощью механизма подачи, плавится. С помощью воздуха, который подается в сторону электрической дуги под высоким давлением, создаваемым центральным и вторичным каналами подачи сжатого воздуха, расплавленное железо выдувается на стенки цилиндра.

Жидкое железо соединяется с алюминиевой поверхностью за счет:

  • Механического соединения: расплавленные частицы за счет высокой кинетической энергии и капиллярного эффекта проникают в неровности и углубления и там затвердевают. → Возникает соединение с геометрическим замыканием;
Электродуговая металлизация (N20)

Электродуговая металлизация (N20): 1 — Направление движения; 2 — Покрываемая поверхность цилиндра; 3 — Модуль ЭДМ; 4 — Факел распыла; 5 — Сопло; 6 — Вторичный канал подачи сжатого воздуха; 7 — Распыляемая проволока; 8 — Подача напряжения; 9 — Центральный канал подачи сжатого воздуха; 10 — Контактная втулка; 11 — Механизм подачи проволоки; 12 — Электрическая дуга;

Преимущества:

  • Распыляемые частицы сцепляются с основным материалом
  • Оптимально подходит для нанесения толстых покрытий или обработки больших площадей
  • Максимальная производительность в час среди всех термических способов напыления
  • Напыляемый слой почти не отличается по цвету от основного материала
  • При производстве возможна однократная обработка безоксидного напыленного слоя, как сплошного материала
  • Высокое сопротивление разрыву и низкое усадочное напряжение
  • Микропористая поверхность снижает трение
  • Возможно задание таких свойств покрытия, как твердость слоя или качество поверхности
  • Возможна металлизация любых материалов, например, железа/цветных сплавов
  • Низкая термическая нагрузка на метализируемую деталь

За счет малой толщины слоя обеспечивается оптимальная теплопередача. Однако, по этой же причине невозможна доработка или модификация цилиндров в сервисной службе.

Уплотнительной прокладки головки блока цилиндров

Уплотнительная прокладка головки блока цилиндров Н20

Уплотнительная прокладка головки блока цилиндров N20: 1 — Верхний слой из пружинной стали с антипригарным покрытием; 2 — Нажимная пластина; 3 — Средний слой из пружинной стали с покрытием; 4 — Нижний слой из пружинной стали с антипригарным покрытием;

В качестве уплотнительной прокладки ГБЦ используется трехслойное уплотнение из пружинной стали. В зоне цилиндра в прокладке приварена нажимная пластина (2), которая обеспечивает достаточное для герметизации давление прижима. Все слои имеют специальное покрытие, причем на поверхности контакта с головкой и блоком цилиндров нанесен частичный слой фторкаучука с антипригарным покрытием.

Головка блока цилиндров

ГБЦ двигателя N20 является модификацией блока цилиндров N55. В двигателе N20, как и в N55, используется система Valvetronic третьего поколения.

Смазочные каналы в головке блока цилиндров в значительной степени отличаются от смазочных каналов в ГБЦ двигателя N46. Система VANOS с отдельным электромагнитным клапаном, применяемая на других двигателях BMW, заменена в моторе N20 системой VANOS со встроенным электромагнитным клапаном. В результате чего и произошло уменьшение смазочных каналов в головке блока цилиндров.

Так же как и на N55, теперь в четырехцилиндровом двигателе используется технология TVDI (Turbo Valvetronic Direct Injection).

Комбинация турбонаддува, системы Valvetronic и непосредственного впрыска обозначается как Turbo-Valvetronic-Direct-Injection  (TDVI).
Головка блока цилиндров N20

Головка блока цилиндров N20: 1 — Электромагнитный исполнительный механизм VANOS стороны впуска; 2 — Электромагнитный исполнительный механизм VANOS стороны выпуска; 3 — Роликовый толкатель насоса высокого давления; 4 — Серводвигатель Valvetronic; 5 — Пружина; 6 — Кулиса; 7 — Промежуточный рычаг; 8 — Распределительный вал;

Крышка головка блока цилиндров

Конструкция

Крышка ГБЦ является новой разработкой. Все детали вентиляции картера, а также каналы картерных газов интегрированы в крышку. Клапан регулировки давления предотвращает слишком большое разрежение в блок-картере. А так как речь идет о двигателе с турбонаддувом, то система вентиляции картера разделена на две части. Вентиляция осуществляется через различные каналы в зависимости от того, в каком режиме работает двигатель — в режиме наддува или в нормальном режиме.

В нормальном режиме вентиляция осуществляется через клапан регулировки давления, который настроен на разрежение около 38 мбар.

Крышка ГБЦ с вентиляцией картера двигателя N20

Крышка ГБЦ с вентиляцией картера двигателя N20: A — Разрез A; B — Разрез B; C — Разрез C; 1 — Место подсоединения к трубопроводу очищенного воздуха перед турбонагнетателем; 2 — Обратный клапан; 3 — Клапан регулировки давления; 4 — Сепаратор с лепестковыми клапанами; 5 — Маслоочиститель; 6 — Успокоительная камера; 7 — Обратный клапан; 8 — Обратный клапан; 9 — Канал картерных газов к впускным каналам в головке блока цилиндров;

Картерные газы попадают через отверстие на стороне впуска первого цилиндра к трем сепараторам с лепестковыми клапанами. В них отделяется масло, содержащееся в картерных газах, которое возвращается вдоль стенок через обратный клапан в головку блока цилиндров. Очищенные от масла картерные газы попадают с систему впуска в зависимости от режима работы.

Функционирование

Стандартный принцип работы может использоваться до тех пор, пока во впускном коллекторе под действием разрежения открыт обратный клапан, т.е. в безнаддувном режиме.

В безнаддувном режиме под действием разрежения во впускном коллекторе (2) открывается обратный клапан (18) в канале картерных газов в крышке головки блока цилиндров и картерные газы засасываются через клапан регулировки давления (17). Под действием разрежения одновременно закрывается второй обратный клапан (15) в канале к всасывающему трубопроводу системы наддува (14). Под действием разрежения одновременно закрывается второй обратный клапан в канале к всасывающему трубопроводу системы наддува.

Через интегрированную в крышку головки блока цилиндров распределительную магистраль картерные газы попадают непосредственно во впускной канал в головке блока цилиндров.

По трубопроводу подачи наружного воздуха (6), который подсоединен к трубопроводу очищенного воздуха (13) перед турбонагнетателем (11) и блок-картеру, воздух поступает через обратный клапан (7) непосредственно в полость картера (8). Чем больше разрежение в полости картера, тем больше воздуха поступает в полость. Эта продувка предотвращает обледенение клапана регулировки давления (17).

Вентиляция картера N20 в безнаддувном режиме

Вентиляция картера N20 в безнаддувном режиме: B — Давление окружающей среды; C — Разрежение; D — Отработавшие газы; E — Масло; F — Картерные газы; 1 — Воздушный фильтр; 2 — Впускной коллектор; 3 — Перфорированные пластины; 4 — Канал в головке блока цилиндров и крышке головки блока цилиндров; 5 — Канал слива масла; 6 — Трубопровод подачи наружного воздуха; 7 — Обратный клапан; 8 — Полость картера; 9 — Масляный поддон; 10 — Канал слива масла; 11 — Турбонагнетатель; 12 — Обратный клапан возврата масла; 13 — Всасывающий трубопровод системы наддува; 14 — Канал к всасывающему трубопроводу системы наддува; 15 — Обратный клапан с дросселем; 16 — Дроссельная заслонка; 17 — Клапан регулировки давления; 18 — Обратный клапан с дросселем;

Как только давления во впускном коллекторе (2) увеличиваться, подача картерных газов по этому пути больше невозможна. Иначе давление наддува достигало бы блока цилиндров и уплотнения могли бы быть повреждены. Обратный клапан (18) в канале картерных газов закрывают канал к выпускному коллектору (2) и, тем самым, защищает блок цилиндров от повышенного давления.

Вследствие возросшей потребности в наружном воздухе трубопроводе очищенного воздуха (13) между турбонагнетателем (11) и глушителем шума всасывания (1) создается разрежение. Этого разрежение достаточно для того, чтобы открыть обратно заслонку (15) и напрямую всасывать картерные газы без регулировки. Клапан регулировки давления (17) при этом не задействован, как создается небольшое разряжение, которые не требуется ограничивать.

Вентиляция картера N20 в режиме наддува

Вентиляция картера N20 в режиме наддува: B — Давление окружающей среды; C — Разрежение; D — Отработавшие газы; E — Масло; F — Картерные газы; 1 — Воздушный фильтр; 2 — Впускной коллектор; 3 — Перфорированные пластины; 4 — Канал в головке блока цилиндров и крышке головки блока цилиндров; 5 — Канал слива масла; 6 — Трубопровод подачи наружного воздуха; 7 — Обратный клапан; 8 — Полость картера; 9 — Масляный поддон; 10 — Канал слива масла; 11 — Турбонагнетатель; 12 — Обратный клапан возврата масла; 13 — Всасывающий трубопровод системы наддува; 14 — Канал к всасывающему трубопроводу системы наддува; 15 — Обратный клапан с дросселем; 16 — Дроссельная заслонка; 17 — Клапан регулировки давления; 18 — Обратный клапан с дросселем;

Масляный картер

Масляный картер отлит из алюминия. Автомобилей xDrive масляный картер имеет отверстие для приводных валом и точки крепления для главной передачи.

Масляный насос в сборе с балансирными валами отделяет масляный поддон от полости картера и таким образом защищает коленчатый вал от всплесков масла. Стекающие через сливные каналы масло направляется прямо в масляный поддон и не может попасть на коленчатый вал.

Масляный насос двигателя N20 с балансирными валами

Масляный насос двигателя N20 с балансирными валами: 1 — Цепной привод; 2 — Балансирный вал; 3 — Каналы слива масла на стороне впуска; 4 — Масляный насос; 5 — Канал слива масла на стороне выпуска;

Масляный картер мотора N20 с масляным насосом и балансирными валами

Масляный картер мотора N20 с масляным насосом и балансирными валами: 1 — Цепной привод; 2 — Кожух балансирных валов; 3 — Масляный картер; 4 — Масляный насос;

Кривошипно-шатунный механизм

Коленчатый вал

Коленвал двигателя БМВ Н20 рассчитан на ход поршня 89,6 миллиметров изготовлен из материала C38modBY. Коленчатый вал кованый, с 4 на балансировочными валами, имеет массу 13,9 килограмм.

Коленчатый вал двигателя N20

Коленчатый вал двигателя N20

Подшипники коленвала

Коленчатый вал имеет 5 коренных подшипников. Упорный подшипник расположен по центру третьей опоре. Подшипник имеет упорную поверхность только 180 градусов и находится в постели коренного подшипника. Подшипник в крышке подшипника не является упорным. Здесь используются не содержащие свинца биметаллические подшипники.

Подшипники коленчатого вала двигателя N20

Подшипники коленчатого вала двигателя N20: 1 — Верхний вкладыш подшипника с пазом и смазочным отверстием; 2 — Упорный подшипник с желобком и смазочным отверстием; 3 — Нижний вкладыш подшипника без желобка;

Маркировки подшипников выбиты на блок-картере и коленчатом валу. При замене подшипников коленвала следовать указаниям руководства по ремонту.

Маркировка подшипников на коленчатом валу в моторе N20

Маркировка подшипников на коленчатом валу в моторе N20: 1 — Индексы подшипников коленчатого вала; 2 — Индексы шатунных подшипников;

Маркировка подшипников на блок-картере двигателя N20

Маркировка подшипников на блок-картере двигателя N20: 1 — К обозначает сторону сцепления; 2 — Подшипник 5; 3 — Подшипник 4; 4 — Подшипник 3; 5 — Подшипник 2; 6 — Подшипник 1;

Если, как показано на рисунке, стоит буква «К», то она обозначает сторону сцепления. Таким образом первая буква индекса (2) обозначает подшипник (5) в блок-картере. Вторая буква индекса (3) обозначает подшипник (4) и т.д..

Смещение оси поршневого пальца

Для перемещения поршней в цилиндрах требуется зазор. Этот зазор является причиной возникновения стука при изменении направления перемещения поршней при возвратно-поступательном движении. Чем выше усилие, действующее сверху на поршень, и чем больше зазор, тем больше стук поршней.

Смещение оси поршневого пальца позволяет снизить давление поршня на стенку цилиндра в момент изменения направления его перемещения при переходе от такта сжатия к рабочему ходу и в конце такта выпуска перед ВМТ. Это приводит к снижению шумности работы двигателя.

Ось поршневого пальца смещена относительно средней плоскости цилиндра. Положительное смещение оси поршневого пальца — это смещение к нагруженной стороне, отрицательное — смещение к ненагруженной стороне. Нагруженной стороной называется сторона поршня, на которую опирается поршень в такте рабочего хода по пути к нижней мертвой точке.

Традиционный кривошипно-шатунный механизм

Традиционный кривошипно-шатунный механизм без смещения оси поршневого пальца и смещения оси коленчатого вала: Ι — Положение поршня и положение коленвала непосредственно перед BMT; ΙΙ — положение поршня и положение коленвала в ВМТ; ΙΙΙ — Положение поршня и положение коленвала после BMT; A — Нагруженная сторона; B — Ненагруженная сторона; C — Направление вращения двигателя; 1 — Поршневой палец; 2 — Центр вращения коленвала; 3 — Усилие прижима;

Как видно на рисунке, в традиционном но кривошипно-шатунном механизме ось отверстия для поршневого пальца, шатун и ось вращения коленвала BMT находится на одной линии. Вследствие такого расположения поршень при движении вверх прижиматься к ненагруженной стороне (B). В верхней мертвой точке силы уравниваются, давление с ненагруженной стороны уменьшаться и с поворотом коленвала в сторону от верхней мертвой точки поршень наклоняется к нагруженной стороне (A). А так как уже в BMT действует высокое давление, то смена стороны прилегания сопровождается сильным шумообразованием. При этом говорят, что слышен шум при перекладке поршней.

Смещение оси поршневого пальца может быть как к нагруженной стороне (положительное), так и к ненагруженной стороне (отрицательное). Смещение к нагруженной стороне называется также шумовом смещении.

При реализации смещения к ненагруженной стороне говорят о термическом смещении. В этом положении улучшается уплотняющее действие поршневых колец.

Смещение оси поршневого пальца в N20

Смещение оси поршневого пальца в N20: A — Смещение оси поршневого пальца к нагруженной стороне (положительное); B — Смещение оси поршневого пальца к ненагруженной стороне (отрицательное); BMT — Верхняя мертвая точка; HMT — Нижняя мертвая точка;

Для снижения шума при смене стороны прилегания поршня момент смены стороны прилегания сдвигают в ту сторону, в которой силы, действующие на поршень, меньше. Т.е. делают так, чтобы поршень перемещался от ненагруженной стороны к нагруженной в другой момент времени. На рассматриваемых двигателях BMW это достигается за счет смещения поршневого пальца в направление нагруженной стороны.

Смещение составляет от 0,3 до 0,8 мм, то есть почти не видно невооруженным глазом. Это одна из причин, по которой на днище поршня указывается направление его установки. Неверная установка поршня может перевести к повышенному шумообразованию, как при повреждении поршня.

Смена стороны прилегания при смещении оси поршневого пальца

Смена стороны прилегания при смещении оси поршневого пальца: Ι — Положение поршня и положение коленвала перед BMT; ΙΙ — положение поршня и положение коленвала перед ВМТ, при вертикальном расположении шатуна; ΙΙΙ — Положение поршня и положение коленвала в BMT; A — Нагруженная сторона; B — Ненагруженная сторона; C — Направление вращения двигателя; 1 — Поршневой палец; 2 — Центр вращения коленвала; 3 — Усилие прижима;

Поршень при движении вверх так же прилегает к ненагруженной стороне. За счет смещения поршневого пальца уже до BMT достигается нейтральное положение поршня. Это тот случай, когда осевая линия цилиндра и осевая линия большой и малой головок шатуна находится параллельно друг к другу. Таким образом уже до BMT происходит смена стороны прилегания от ненагруженной стороны к нагруженной стороне. При движении поршня к BMT силы, действующие на поршень со стороны ГБЦ еще незначительны. За счет смещения оси поршневого пальца, сила, действующая на поршень сверху, с одной стороны имеет большее плечо рычага, чем с другой. В связи с этим поршень отклоняется уже при движении вверх, в результате чего смена стороны прилегания проходит плавнее. В результате шум при перекладке снижается.

Недостаток смещения оси поршневого пальца заключается в некотором увеличения трения на нагруженной стороне. Однако, с ним приходится мириться, учитывая существенное снижение уровня шума.

Смещение

Впервые на BMW используется блок-картер со смещением.

Смещение

Смещение: A — Положительное смещение; B — Отрицательное смещение; BMT — Верхняя мертвая точка; HMT — Нижняя мертвая точка;

Под смещением понимается смещение оси коленчатого вала относительно средней плоскости цилиндра. Смещение может осуществляться как в нагруженную сторону, так и в направлении ненагруженной стороны двигателя. Положительная смещения — это смещение в нагруженную сторону, отрицательное значение — это смещение к ненагруженной стороне.

В принципе смещение может быть реализовано в обоих направлениях, одиноко, до сегодняшнего дня используется только положительные значения (A).

На следующем рисунке видно, что положительное смещение оси коленчатого вала в сравнении с положительным смещением оси поршневого пальца оказывает противоположный эффект на смену стороны прилегания. Так смена стороны прилегания происходит явно позднее и в области высокого давления в цилиндре.

Смена стороны прилегания на двигателе N20 со смещением

Смена стороны прилегания на двигателе N20 со смещением: Ι — Положение поршня и положение коленвала сразу после BMT; ΙΙ — положение поршня и положение коленвала при вертикальном расположении шатуна; ΙΙΙ — Положение поршня и положение коленвала после смены стороны прилегания; A — Нагруженная сторона; B — Ненагруженная сторона; C — Направление вращения двигателя; 1 — Поршневой палец; 2 — Коленчатый вал; BMT — Верхняя мертвая точка; НМТ — Нижняя мертвая точка;

За счет смещение так же сдвигаются верхняя и нижняя мертвой точки. Верхняя и нижняя мертвые точки достигаются в распрямленном и свернутом положениях. Шатун и плечо коленчатого вала находится геометрический на одной прямой.

Положение ВМТ на двигателе N20 со смещением

Положение ВМТ на двигателе N20 со смещением: ВМТ — Верхняя мертвая точка; НМТ — Нижняя мертвая точка; l — Длина шатуна; r — Радиус кривошипа; y — Смещение; sBMT — Расстояние до ВМТ; h — Ход поршня; 1 — Угол в положении ВМТ (αВМТ);

В верхней мертвой точке смещения (y), радиус кривошипа ® и длина шатуна (l) образуют прямоугольный треугольник. По теореме Пифагора можно рассчитать расстояние (sВМТ) от верхней мертвой точки до центра коленвала.

sВМТ = √ ( (l + r)² — y²)

Нижняя мертвая точка также изменяет свое положение и достигается при угле поворота коленчатого вала больше 180º.

Положение НМТ на двигателе N20 со смещением

Положение НМТ на двигателе N20 со смещением: ВМТ — Верхняя мертвая точка; НМТ — Нижняя мертвая точка; l — Длина шатуна; r — Радиус кривошипа; y — Смещение; sBMT — Расстояние до НМТ; h — Ход поршня; 2 — Угол в положении НМТ (αНМТ);

В нижней мертвой точке смещения (y), радиус кривошипа ® и длина шатуна (l) образуют прямоугольный треугольник. По теореме Пифагора можно рассчитать расстояние (sНМТ) от нижней мертвой точки до центра коленвала.

sНМТ = √ ( (l — r)² — y²)

Тогда ход поршня (h) можно определить путем вычитания расстояния от центра коленвала до НМТ (sНМТ) из расстояния от центра коленвала до ВМТ (sВМТ).

h = sВМТ — sНМТ

Наклон коленвала в верхней и нижней мертвых точках можно рассчитать по следующей формуле:

ºКВВМТ = αВМТ = arc sin (y/ (l+r))

ºКВНМТ = 180º + (αНМТ = arc sin (y/ (l-r)))

На двигателе Н20 применяться комбинация из положительного смещения оси коленчатого вала и отрицательного смещения оси поршневого пальца.

Отрицательное смещение оси поршневого пальца, как и положительное, влияют на характеристики смены стороны прилегания. Из-за распределения момента при смене сторон прилегания, смена происходит позднее и тише.

Комбинация смещения оси коленчатого вала и оси поршневого пальца в N20

Комбинация смещения оси коленчатого вала и оси поршневого пальца в N20: ВМТ — Верхняя мертвая точка; НМТ — Нижняя мертвая точка; l — Длина шатуна; r — Радиус кривошипа; y — Смещение; sD — Смещение оси поршневого пальца; sBMT — Расстояние до BMT; h — Ход поршня;

На моторе N20 длина шатуна равна 144,35 мм, радиус кривошипа составляет 44,8 мм. Смещение оси коленчатого вала составляет +14 мм, смещение оси поршневого пальца -0,3 мм.

Теперь по этим данным можно вычислить все важные значения с помощью приведенных выше формул:

Данные Значение
Ход поршня 90,09 мм
ВМТ + 4,336º
НМТ + 188,259º
Угол такта всасывания и угол такта рабочего хода 183,923º
Угол такта сжатия и угол такта выпуска 176,077º
Преимущества

На двигателе со смещением шатун при рабочем такте находится почти в вертикальном положении (следующий рисунок, правая сторона), в отличии от двигателя без смещения (следующий рисунок, левая сторона). За счет этого значительно снижается усилие прижима (5), то есть трение поршня о стенку цилиндра. КПД в результате повышается. Таким образом, смещение оси коленчатого вала и оси поршневого пальца на двигателе N20 можно отнести к элементам стратегии BMW EfficientDynamics.

Диаграмма действующих сил, слева обычный двигатель, справа двигатель со смещением

Диаграмма действующих сил, слева обычный двигатель, справа двигатель со смещением: 1 — Сила давления от сгорания; 2 — Сила, воздействующая на поршень при сгорании рабочей смеси; 3 — Противодействующая сила поршня; 4 — Боковая сила; 5 — Усилие прижима; 6 — Результирующая сила; 7 — Смещение;

Шатуны

Шатун двигателя N20 имеет длину 144,35 мм. Его особенностью является фасонное отверстие в малой неразъемной головке шатуна. В таком исполнении шатун уже использовался в двигателе N55. Благодаря ему сила, действующая через поршневой палец, оптимально распределяется по поверхности поршня, и нагрузка на кромки уменьшается.

Шатун двигателя N20

Шатун двигателя N20

Подшипник

Вкладыши шатунных подшипников не содержат свинца. Используются два класса подшипников, а именно классы «r» и «b».

Для мест установки и распределения подшипников действительно следующее:

Класс подшипника или индекс Место установки Цвет подшипника
b со стороны стержня
со стороны крышки
фиолетовый
синий
r со стороны стержня
со стороны крышки
желтый
красный

Вкладыши подшипника точно такие же, как на двигателях N54 и N55. Специальный паз предотвращает неправильную установку вкладышей подшипника со стороны стержня или крышки.

Поршни с поршневыми кольцами

Используются поршни с вырезом в юбке до зоны поршневых колец производство фильмы FM. Диаметр поршня составляет 84 миллиметра. Первое поршневое кольцо представляет собой кольцо прямоугольного сечения из азотированной стали. В качестве второго поршневого кольца используется скребковое кольцо. Маслосъемное кольцо представляет собой составное кольцо из двух тонких колец и пружины, известное так же как система MF.

Ось поршневого пальца имеет отрицательное смещение (то есть к ненагруженной стороне).

Применяется два вида поршней. Один вид со степенью сжатия 10:1 рассчитан на использование в моделях, кроме «больших» серий, например F10. Для «больших» серий степень сжатия поршня увеличена до 11:1. В странах с плохим качеством топлива поршни со степенью сжатия 10:1 используются на всех моделях.

Поршень двигателя BMW N20

Поршень двигателя BMW N20

На поршне имеется стрелка, указывающая монтажное положение. Эта стрелка при установке всегда должна быть направлена в продольном направлении двигателя вперед к ременному приводу агрегатов (от моховика). Правильная установка поршня очень важна, так как иначе асимметричные проточки под клапаны и различная прочность поршня со сторон впуска и выпуска довольно быстро приведут к повреждениям клапанов или стенок цилиндра. Результатом будет повреждение всего двигателя.

Поршневые пальцы мотора N20

Поршневые пальцы мотора N20: 1 — Кольцо прямоугольного сечения; 2 — Скребковое кольцо; 3 — Кольцо системы MF; 4 — Поршень;

Привод распределительного вала двигателя N20

Привод распределительного вала двигателя N20: 1 — Исполнительный узел VANOS стороны выпуска; 2 — Исполнительный узел VANOS стороны впуска; 3 — Натяжитель цепи; 4 — Первичная цепь; 5 — Планка натяжителя; 6 — Звездочка цепной передачи с приводом от коленвала; 7 — Вторичная цепь (зубчатая цепь); 8 — Натяжитель цепи; 9 — Звездочка цепной передачи для привода балансирных валов и масляного насоса;

Привод распределительного вала

Привод распределительного вала имеет известную конструкцию. Через балансирные валы осуществляется привод масляного насоса. Для правильного позиционирования балансирных валов относительно коленвала вторичный цепной привод так же оснащен натяжителем цепи. Плотное зацепление требуется для позиционирования балансирных валов.

Балансирные валы

Балансирные валы используются для улучшения параметров работы и шумовых характеристик двигателя. Это достигается за счет двух валов, вращающихся в противоположных направлениях и оснащенных дебалансными массами.

Привод балансирных валов осуществляется от коленвала через зубчатую цепь. Для зацепления зубчатой цепи на коленвале и верхнем балансирном валу имеются специальные шестерни.
Благодаря зубчатой цепи оптимизируется процесс огибания приводной цепью звездочки цепной передачи и за счет этого снижается шумность.

Привод балансирных валов и масляного насоса в N20

Привод балансирных валов и масляного насоса в N20: 1 — Шестерня коленчатого вала; 2 — Зубчатая цепь; 3 — Натяжитель цепи; 4 — Звездочка балансирного вала;

Балансирные валы двигателя BMW N20

Балансирные валы двигателя BMW N20: 1 — Звездочка цепной передачи; 2 — Верхний балансирный вал; 3 — Нижний балансирный вал; 4 — Шестерня верхнего балансирного вала; 5 — Шестерня масляного насоса; 6 — Масляный насос; 7 — Зубчатая цепь для привода балансирных валов и масляного насоса; 8 — Звездочка балансирного вала;

Для позиционирования балансирных валов относительно коленвала нижний балансирный вал фиксируется с помощью штифта толщиной 4,5 мм. Для этого из фиксируемого отверстия необходимо вынуть пробку. Эта пробка препятствует перетеканию масла в камеру балансирных валов при работе двигателя. Избыточное количество масла в камере захватывается балансировочными грузиками при вращении и через отводное отверстие направляется обратно в масляный картер.

Правильное позиционирование балансирных валов необходимо для безупречная работа двигателя. Соблюдайте указания руководства по ремонту!

Разрез через балансирные валы N20

Разрез через балансирные валы N20: 1 — Отводное отверстие; 2 — Верхний балансирный вал; 3 — Нижний балансирный вал; 4 — Отверстие для фиксации нижнего балансирного вала; 5 — Пробка;

Привод клапанов

Конструкция

Привод клапанов двигателя N20

Привод клапанов двигателя N20: 1 — Распредвал впускных клапанов; 2 — Роликовый толкатель; 3 — Промежуточный рычаг; 4 — Кулиса; 5 — Торсионная пружина; 6 — Эксцентриковый вал; 7 — Серводвигатель Valvetronic; 8 — Распредвал выпускных клапанов;

Привод клапанов мотора N20

Привод клапанов мотора N20: 1 — Торсионная пружина; 2 — Промежуточный рычаг; 3 — Эксцентриковый вал; 4 — Исполнительный узел системы VANOS стороны впуска; 5 — Распредвал впускных клапанов; 6 — Гидравлический компенсатор стороны впуска; 7 — Роликовый толкатель стороны впуска; 8 — Пружина впускного клапана; 9 — Впускной клапан; 10 — Серводвигатель Valvetronic; 11 — Выпускной клапан; 12 — Пружина выпускного клапана; 13 — Роликовый толкатель стороны выпуска; 14 — Гидравлический компенсатор стороны выпуска; 15 — Распредвал выпускных клапанов; 16 — Исполнительный узел VANOS стороны выпуска;

Роликовые рычаги толкателей стороны впуска изготовлены из листового материала и подразделяются на пять классов: с «1» по «5». Промежуточные рычаги также изготовлены из листового метала и подразделяются на шесть классов: с «00» по «05».

Распределительные валы

В моторе N20 используется уже известные по двигателям N63 и N43 составные распределительные валы. Все детали установлены на трубе методом горячей запрессовки.

Распределительные валы N20

Распределительные валы N20: 1 — Распредвал выпускных клапанов; 2 — Распредвал впускных клапанов;

Распределительные валы N20 в сборе

Распределительные валы N20 в сборе: 1 — Фланец для исполнительного узла системы VANOS стороны выпуска; 2 — Кулачок; 3 — Кулачок для насоса высокого давления; 4 — Заглушка; 5 — Труба; 6 — Шестигранник; 7 — Фланец для исполнительного узла системы VANOS стороны впуска; 8 — Кулачок; 9 — Заглушка; 10 — Труба; 11 — Шестигранник; 12 — Привод вакуумного насоса;

Трубы закрыты заглушками. Заглушка в распредвале впускных клапанов обеспечивает подачу масла для вакуумного насоса от головки блока цилиндров через распредвал впускных клапанов. Заглушка в распредвале выпускных клапанов улучшает техническую чистоту.

Фазы газораспределения
Фазы газораспределения N20

Фазы газораспределения N20

Впускные и выпускные клапаны

Впускные и выпускные клапаны заимствованны у двигателя N55 и не претерпели изменений. Стержень впускного клапана имеет диаметр 5 мм. У выпускного клапана диаметр стержня составляет 6 мм, так как выпускной клапан высверлен внутри и заполнен натриевым наполнителем. Кроме того, седло выпускного клапана имеет защитное покрытие (более твердый материал), а седло впускного клапана выполнено методом индуктивного закаливания.

Пружины клапанов

Пружины впускных и выпускных клапанов различаются. Такие пружины впускных клапанов уже использовались в двигателях N52, N52TU и N55. Пружины выпускных клапанов устанавливались в двигателях N43, N51, N52, N52TU, N53, N54 и N55.

Valvetronic

Система Valvetronic состоит из системы бесступенчатой регулировки хода клапанов и системы регулировки фаз газораспределения VANOS, благодаря чему возможно гибкое управление впускными клапанами.

Регулировка хода клапанов осуществляется только на стороне впуска, а система газораспределения управляет как стороной впуска, так и выпуска.

Бездроссепьное управление нагрузкой возможно только, если:

  • ход впускного клапана;
  • и фазы газораспределения распредвалов впускных и выпускных клапанов имеют изменяемую регулировку;

Результат: свободный выбор моментов открывания и закрывания и, следовательно, продолжительности открывания, а также свободная регулировка хода впускного клапана.

VANOS

Система ВАНОС была переработана. Теперь регулирующее воздействие системы VANOS выполняются с большей скоростью. Также удалось уменьшить загрязняемость. Следующие сравнение систем VANOS двигателей N55 и N20 показывает, что в N20 требуется меньше смазочных каналов.

VANOS с системой смазки в N20

VANOS с системой смазки в N20: 1 — Главный смазочный канал; 2 — Электромагнитный клапан VANOS стороны впуска; 3 — Электромагнитный клапан VANOS стороны выпуска; 4 — Натяжитель цепи; 5 — Исполнительный узел системы VANOS стороны выпуска; 6 — Исполнительный узел системы VANOS стороны впуска;

VANOS с системой смазки в двигателе N20

VANOS с системой смазки в двигателе N20: 1 — Смазочный канал к исполнительному узлу системы VANOS стороны впуска; 2 — Исполнительный узел системы VANOS стороны впуска; 3 — Колесо датчика положения распредвала впускных клапанов; 4 — Электромагнитный исполнительный механизм VANOS стороны впуска; 5 — Главный смазочный канал; 6 — Канал смазки распредвала и гидравлических компенсаторов впускных клапанов; 7 — Колесо датчика положения распредвала выпускных клапанов; 8 — Электромагнитный исполнительный механизм VANOS стороны выпуска; 9 — Исполнительный узел системы VANOS стороны выпуска; 10 — Смазочный канал к исполнительному узлу системы VANOS стороны впуска; 11 — Канал смазки распредвала и гидравлических компенсаторов выпускных клапанов; 12 — Натяжитель цепи;

На следующем рисунке показаны смазочные каналы в исполнительном узле системы VANOS. По каналам, выделенным светло-желтым цветом, распредвал впускных клапанов переставляется в направлении опережения, а по каналам, выделенным темно-желтым цветом, осуществляется регулировка исполнительного узла системы VANOS в направлении запаздывания.

Исполнительный узел системы VANOS распредвала впускных клапанов N20

Исполнительный узел системы VANOS распредвала впускных клапанов N20: 1 — Поворотный ротор; 2 — Смазочный канал для регулировки на опережение; 3 — Смазочный канал для регулировки на запаздывание; 4 — Смазочный канал для регулировки на опережение; 5 — Смазочный канал для регулировки на запаздывание;

Фиксирующий штифт служит для фиксации части исполнительного узла системы VANOS в монтажном положении. Не изображенные на рисунке спиральные (торсионные) пружины используется для компенсации воздействия пружин клапанов на кулачки распределительных валов при регулировке VANOS, так как без спиральных пружин система VANOS намного быстрее осуществляет регулировку на запаздывание, чем на опережение (против действия пружин). Расфиксирование исполнительного узла VANOS для возможности регулировки фаз осуществляется за счет давления масла, которое подается на фиксатор (2) против действий пружины (3).

Фиксирующий штифт двигателя N20

Фиксирующий штифт двигателя N20: 1 — Фиксирующая крышка; 2 — Фиксирующий штифт; 3 — Фиксирующая пружина; 4 — Патрон; 5 — Смазочный канал; 6 — Фиксирующая крышка; 7 — Смазочный канал; 8 — Центральный клапан VANOS;

Для крепления исполнительного узла VANOS к распределительному валу больше не применяется отдельный болт. Центральный клапан VANOS служит для крепления исполнительного узла системы VANOS к распределительному валу. Одновременно центральный клапан VANOS регулирует поток масса к исполнительному узлу системы VANOS. Для активизации центрального клапана используется электромагнитный актуатор, который с помощью собственного якоря нажимает на поршень (4) центрального клапана VANOS и сдвигает его.

С помощью центрального клапана регулируется поток масла. На следующем рисунке поршень выдвинут. На большом рисунке изображен потока масла от главного смазочного канала в исполнительном узле системы VANOS, на малом рисунке показан поток масла из исполнительного узла системы VANOS в головку блока цилиндров.

Центральный клапан VANOS распредвала впускных клапанов в N20

Центральный клапан VANOS распредвала впускных клапанов в N20: 1 — Фильтр; 2 — Шарик; 3 — Пружина; 4 — Поршень; 5 — Втулка; 6 — Корпус; 7 — Отверстие в поршне; 8 — Подвод масла из главного смазочного канала; 9 — Отверстие к смазочному каналу VANOS (регулировка на опережение); 10 — Отверстие к смазочному каналу VANOS (регулировка на запаздывание);

Центральный клапан VANOS распредвала впускных клапанов в Н20

Центральный клапан VANOS распредвала впускных клапанов в N20

Регулировки хода клапанов

Как видно из следующего рисунка, принцип регулировки хода клапанов с помощью серводвигателя Valvetronic очень похож на регулировку, исполнительную в двигателе N55. Датчик эксцентрикового вала интегрирован в серводвигатель Valvetronic.

Используется система Valvetronic ΙΙΙ, которая уже известна по двигателю N55.

Ременный привод

Ременный привод включает в себя основной ремень привода генератора и компрессора кондиционера и дополнительный — насос гидроусилителя рулевого управления. Основной ремень оснащен устройством для натяжения, дополнительный ремень натягивается с помощью револьверной зажимной системы.

Ременный привод BMW N20

Ременный привод BMW N20: 1 — Шкив насоса гидроусилителя рулевого управления; 2 — Ремень привода насоса гидроусилителя рулевого управления; 3 — Шкивы коленчатого вала; 4 — Натяжитель ремня; 5 — Шкив генератора; 6 — Шкив компрессора кондиционера; 7 — Ремень;

Система подачи масла

Система подачи масла в двигателе N20 очень похожа на систему в двигателе N55. Имеются лишь некоторые изменения в конструкции. Однако из-за сложностей всей системы в целом здесь еще раз приводится ее подробный обзор.

Особенности системы подачи масла в двигателе N20:

  • Масляный насос, регулируемый по полю характеристик
  • Новый масляный насос с переменной производительностью
  • Новые центральные клапаны VANOS
  • Натяжитель цепи привода балансирных валов и масляного насоса
  • Охлаждение неочищенного масла
  • Новый комбинированный датчик давления и температуры масла

Обзор

На следующих рисунках дается обзор системы подачи масла и представлены гидравлическая схема и схема фактического расположения смазочных каналов в двигателе.

Гидравлическая схема

Гидравлическая схема N20

Гидравлическая схема N20: A — Масляный картер; B — Блок-картер; C — Головка блока цилиндров; D — Модуль масляного фильтра; E — Центральный клапан VANOS распредвала впускных клапанов (с одновременной подачей масла к местам смазки упорных подшипников распредвала); F -Центральный клапан VANOS распредвала выпускных клапанов (с одновременной подачей масла к местам смазки упорных подшипников распредвала); 1 — Масляный насос; 2 — Клапан ограничения давления; 3 — Натяжитель цепи для и привода балансирных валов и масляного насоса; 4 — Жидкостно-масляный теплообменник двигателя; 5 — Постоянный байпас; 6 — Обратный клапан; 7 — Масляный фильтр; 8 — Перепускной клапан фильтра; 9 — Места смазки подшипников распредвала впускных клапанов (через 4-й подшипник снабжение вакуумного насоса); 10 — Масляная форсунка зубчатого зацепления серводвигатели Valvetronic; 11 — Масляные форсунки кулачков распредвала впускных клапанов; 12 — Гидравлическая система компенсации клапанного зазора (HVA) стороны впуска; 13 — Места смазки подшипников распредвала выпускных клапанов; 14 -Гидравлическая система компенсации клапанного зазора (HVA) стороны выпуска; 15 — Обратный клапан; 16 — Фильтр; 17 — Четырехходовый трёхпозиционный клапан; 18 — Исполнительный узел VANOS распредвала впускных клапанов; 19 -Исполнительный узел VANOS распредвала выпускных клапанов; 20 — Масляные форсунки охлаждения днищ поршней; 21 — Натяжитель приводной цепи; 22 — Масляные форсунки охлаждения днищ поршней; 23 — Комбинированный датчик давление и температуры масла; 24 — Места смазки коренных подшипников коленчатого вала; 25 — Клапан регулировки поля характеристик; 26 — Аварийный клапан; 27 — Места смазки подшипников балансирных валов;

Смазочные каналы

Смазочные каналы двигателя N20 — вид слева сзади

Смазочные каналы двигателя N20 — вид слева сзади: 1 — Масляный фильтр; 2 — Места смазки в головке блока цилиндров; 3 — Масляные форсунки охлаждения днищ поршней; 4 — Главный смазочный канал; 5 — Места смазки шатунного подшипника; 6 — Места смазки коренных подшипников коленчатого вала; 7 — Масляный насос; 8 — Аварийный клапан; 9 — Клапан регулировки поля характеристик; 10 — Канал неочищенного масла;

Смазочные каналы двигателя N20 — вид справа спереди

Смазочные каналы двигателя N20 — вид справа спереди: 1 — Места смазки в головке блока цилиндров; 2 — Исполнительный узел VANOS распредвала выпускных клапанов; 3 — Исполнительный узел VANOS распредвала впускных клапанов; 4 — Канал неочищенного масла; 5 — Жидкостно-масляный теплообменник двигателя; 6 — Натяжитель цепи для привода балансирных валов и масляного насоса; 7 — Маслозаборная трубка; 8 — Места смазки подшипников балансирных валов; 9 — Места смазки коренных подшипников коленчатого вала; 10 — Места смазки шатунного подшипника; 11 — Масляные форсунки охлаждения днищ поршней; 12 — Натяжитель приводной цепи;

Смазочные каналы в головке блока цилиндров N20

Смазочные каналы в головке блока цилиндров N20: 1 — Места смазки подшипников распредвала впускных клапанов; 2 — Масляные форсунки в кулисе для промежуточного рычага и кулачков впускных клапанов; 3 — Масляная форсунка зубчатого зацепления серводвигателя Valvetronic; 4 — Гидравлические компенсаторы впускных клапанов; 5 — Исполнительный узел VANOS распредвала впускных клапанов; 6 — Исполнительный узел VANOS распредвала выпускных клапанов; 7 — Натяжитель приводной цепи; 8 — Трубка маслопровода для масляных форсунок кулачков выпускного клапана; 9 — Гидравлические компенсаторы выпускных клапанов; 10 — Места смазки подшипников распредвала выпускных клапанов;

Маслосливные каналы двигателя N20

Маслосливные каналы двигателя N20: 1 — Вентиляционные каналы в головке блока цилиндров; 2 — Вентиляционные каналы в блок-картере; 3 — Вентиляционные каналы в постели двигателя; 4 — Сливные каналы в постели двигателя; 5 — Сливные каналы в блок-картере; 6 — Сливные каналы в головке блока цилиндров;

Масляный насос

В моторе N20 также применяется масляный насос с изменяемым объемным расходом. Принцип его работы, несмотря на измененную форму, точно такой же, как в двигателе N63 или N55. Несмотря на схожесть масляных насосов в этих двух двигателях, они различаются по принципу регулировки. Если в двигателе N63 используется масляный насос с регулируемым объемным расходом, то регулировка масляного насоса в двигателе N55, как и в двигателе N20, осуществляется по полю характеристик.

Масляный насос присоединен к корпусу балансирных валов. Масляный насос находится со стороны маховика двигателя, но его привод осуществляется с передней стороны двигателя через цепь от коленчатого вала. Требуемый момент передается от звездочки цепной передачи к масляному насосу через вал. Этот вал также является первым балансирным валом и вращается в том же направлении, что и коленвал.

Масляный насос с балансирными валами N20

Масляный насос с балансирными валами N20: 1 — Звездочка цепной передачи на коленвале; 2 — Верхний балансирный вал; 3 — Нижний балансирный вал; 4 — Шестерня верхнего балансирного вала; 5 — Шестерня масляного насоса; 6 — Масляный насос; 7 — Зубчатая цепь для привода балансирных валов и масляного насоса; 8 — Звездочка балансирного вала;

Как уже говорилось, принцип работы маятникового масляного насоса не изменился. Основное отличие заключается в том, что маятниковый корпус при регулировки больше не вращается вокруг оси, а сдвигается параллельно.

Внутреннее устройство масляного насоса N20

Внутреннее устройство масляного насоса N20: 1 — Нагруженная сторона; 2 — Маятниковый корпус; 3 — Наружный ротор; 4 — Лопасть; 5 — Внутренний ротор; 6 — Регулировочная масляная камера; 7 — Сторона всасывания; 8 — Корпус; 9 — Основная пружина;

Как во всех маятниковых масляных насосах последнего поколения, масло воздействует непосредственно на маятниковый корпус. Чем выше давление, тем дальше сдвигается маятниковый корпус к центру насоса, сжимая пружину, что приведет к снижению объема подачи. Это снижает производительность насоса и ограничивает давление в системе. Таким образом возможна чисто гидравлическая/механическая регулировка объемного расхода с установкой достаточного рабочего давления. Это давление определяется жесткостью основной пружины в масляном насосе, которая действует на маятниковый корпус.

Дополнительно двигатель N20 имеет уже известный по двигателю N55 клапан регулировки поля характеристик, через который блок DME может влиять на производительность насоса путем электрической активизации.

Масляный насос нельзя заменить отдельно. Необходимо заменять весь блок, включая балансирные валы.

Регулировка

Регулировка производительности всех насосов, в том числе системе подачи масла, имеет важное значение с точки зрения реализации стратегии EfficientDynamics. С одной стороны делаются попытки максимально уменьшить приводную мощность насоса, чтобы снизить потери двигателя. С другой стороны, насос при любых возможных обстоятельствах должен обеспечивать достаточный объем и давление передаваемой среды. Параметры обычного насоса с неизменяемой регулировкой должны постоянно обеспечивать требуемый объем подачи. Однако, это означает, что при определенных обстоятельствах насос большую часть времени будет перекачивать излишнее количество масла и, соответственно, будет забирать у привода больше энергии, чем требуется. Поэтому сейчас разрабатывается все больше насосов с изменяемой регулировкой и их регулировка становится все более точной. На смену обычному масляному насосу пришла регулировка объемного расхода, которая позднее была дополнена регулировкой по полю характеристик.

Регулировкой объемного расхода

Основным элементом насоса с регулировкой объемного расхода является маятниковый корпус. Маятниковый корпус может сдвигаться по направлению к валу насоса.

Масляный насос N20 — слева при максимальной подаче, справа при минимальной подаче

Масляный насос N20 — слева при максимальной подаче, справа при минимальной подаче: 1 — Регулировочная масляная камера; 2 — Нагруженная сторона; 3 — Маятниковый корпус; 4 — Основная пружина; 5 — Сторона всасывания;

В положении подачи маятниковый корпус размещается эксцентрично относительно вала насоса. Таким образом происходит сильное увеличение объема со стороны всасывания и точно такое же уменьшение объема на стороне нагнетания. Это создает высокую производительность.

Когда маятниковый корпус сдвигается в направлении вала насоса, скорость изменения объема снижается до полного прекращения изменений объема. Соответственно снижается производительность до установки минимальной подачи.

Положение маятникового корпуса зависит от давления масла в регулировочной масляной камере. Это давление сдвигает маятниковый корпус против действия пружины. Если давление низкое, маятниковый корпус находится эксцентрично и производительность высокая. Если давление высокое, то маятниковый корпус сдвигается дальше к центру и производительность падает.

При «чистой» регулировке объемного расхода давление в регулировочной масляной камере соответствует давлению в главном смазочном канале. Таким образом может поддерживаться относительно равномерное давление независимо от требуемого объемного расхода. Причиной больших различий в требуемом объемном расходе в масляном контуре является система газораспределения VANOS с изменяемой фазой открытия впускных клапанов. В исполнительных узлах системы VANOS масло используется не только для смазки, но и в качестве рабочей жидкости. То есть при регулировке используются большие объемы масла, что приводит к падению давления в системе. Падение давления приводит к тому, что маятниковый корпус в масляном насосе сдвигается в сторону увеличения подачи. За счет этого увеличивается объемный расход насоса и давление в системе компенсируется.

Как уже говорилось, давление, которое устанавливается в масляной системе, зависит от силы сжатия пружины, которая противодействует давлению в регулировочной масляной камере. При мягкой пружине маятниковый корпус сдвигается к центру легче, то есть при меньшем давлении. При жесткой пружине для снижения объема подачи требуется более высокое давление. То есть выбирается пружина, которая сжимается под действием того давления, которое должно иметься в масляной системе.

Дальнейшее усовершенствование регулировки объемного расхода представляют собой регулировку по полю характеристик.

Регулировка по полю характеристик

Регулировка по полю характеристик позволяет влиять на давление в регулировочной масляной камере. В процессе регулировки задействованы два дополнительных клапана: электромагнитный клапан (клапан регулировки поля характеристик) и чисто гидравлический клапан, который обеспечивает аварийный режим и поэтому называется аварийным клапаном или регулировочным клапаном второго уровня (SLR).

Клапан регулировки поля характеристик в N20

Клапан регулировки поля характеристик в N20

Клапан регулировки поля характеристик находится с левой стороны двигателя и регулирует давление масла от главного смазочного канала к регулировочной масляной камере в масляном насосе.

При этом он может обеспечивать плавное снижение давления масла в регулировочной масляной камере. Чем больше он снижает это давление, тем больше объемный расход масляного насоса. Однако, это не сказывает никакого положительного влияния на экономию энергии. Поэтому основная пружина в масляном насосе, которая действует на маятниковый корпус, должна быть мягче, чем для системы с регулируемым объемным расходом. Это значит, что маятниковый корпус легче сдвигается в центральное положение, и минимальная производительность насоса достигается при более низком давлении в регулировочной камере. За счет этого в масляной системе образуется меньшее соотношение давлений, что означает снижение энергии на привод масляного насоса. При необходимости производительность насоса может быть увеличена путем снижения давления в регулировочной масляной камере через клапан регулировки поля характеристик.

В качестве второй ступени регулировки поля характеристик используется гидравлический клапан, который находится в корпусе масляного насоса, он обозначается как аварийный клапан.

Масляный насос с гидравлическим аварийным клапаном в N20

Масляный насос с гидравлическим аварийным клапаном в N20: 1 — Отвод от главного смазочного канала; 2 — Отвод от клапана регулировки поля характеристик; 3 — Аварийный клапан; 4 — Канал к регулировочной масляной камере; 5 — Отвод к балансирным валам; 6 — Регулировочная масляная камера;

Речь идет о двухпозиционном трехлинейном клапане, который в состоянии переводить давление главного смазочно канала в регулировочную масляную камеру насоса. Для этого масло из главного смазочного канала отжимает поршень против действия пружины, пока наконец не открывается канал к масляному насосу. На другую сторону поршня действует давление масла из клапана регулировки поля характеристик.

Аварийный клапан в N20

Аварийный клапан в N20: 1 — Корпус масляного насоса; 2 — Пружина аварийного клапана; 3 — Поршень; 4 — От главного смазочного канала; 5 — К регулировочной масляной камере в масляном насосе; 6 — От клапана регулировки поля характеристик;

Гидравлический клапан находится между клапаном регулировки поля характеристик и регулировочной масляной камерой в масляном насосе. На следующем рисунке это показано на упрощенном масляном контуре.

Упрощенный масляный контур в двигателе N20

Упрощенный масляный контур в двигателе N20: 1 — Масляный насос; 2 — Главный смазочный канал; 3 — Клапан регулировки поля характеристик; 4 — Аварийный клапан;

В режиме регулировки по полю характеристик давления масла действует на обе стороны поршня. Пружине аварийного клапана противодействует давления масла непосредственно из главного смазочного канала. На другую сторону, то есть вместе с пружиной аварийного клапана, действует давления масла от клапана регулировки поля характеристик.

Гидравлический двухпозиционный трехлинейный клапан при регулировке по полю характеристик в N20

Гидравлический двухпозиционный трехлинейный клапан при регулировке по полю характеристик в N20

При регулировке по полю характеристик поршень постоянно находится в своем конечном положении. Чтобы сдвинуть поршень, требуется избыточное давление 5,5 бар против действия пружины. Этого при режиме регулировки по полю характеристик никогда не происходит, так как максимальное давление, которое может быть установлено в системе, составляет 4,5 бар. В этом положении аварийный клапан открыт в направлении от клапана регулировки поля характеристик к регулировочной масляной камере масляного насоса.

Упрощенный масляный контур при регулировке по полю характеристик в Н20

Упрощенный масляный контур при регулировке по полю характеристик в N20

Давление регулировочной масляной камере насоса определяется непосредственно клапаном регулировки поля характеристик и, таким образом, регулируется производительность масляного насоса.

Регулировка по полю характеристик является стандартным режимом работы масляной системы. Она активна, когда в системе нет неисправностей и условия эксплуатации не выходят за пределы определенных значений.

До этого момента регулировка по полю характеристик обходилось без аварийного клапана. Он, однако, является второй ступенью регулировки поля характеристик. Если клапан регулировки поля характеристик отключается, то в пространстве аварийного клапана со стороны пружины падает давление. То есть при этом на поршень действует только давление пружины. Как уже говорилось, для переключения аварийного клапана требуется разность давлений в 5,5 бар.

Аварийный клапан при -регулировке второго уровня- в N20

Аварийный клапан при «регулировке второго уровня» в N20

Для этого давление главного смазочного канала переключается непосредственно в регулировочную масляную камеру насоса.

Упрощенный масляный контур при аварийном режиме в Н20

Упрощенный масляный контур при аварийном режиме в N20

Таким образом давление масла ограничивается до максимального значения 5,5 бар. Ниже этого значения регулировка в аварийном режиме не осуществляется так как в регулировочную масляную камеру не поступает масло.

Клапан регулировки поля характеристик является нормально-закрытым. При отказе клапана система автоматически переходит в аварийный режим и обеспечивается ограничение давления 5,5 бар. Как уже говорилось, режим регулировки по полю характеристик является нормальным режимом работы. Однако, существует множество причин, по котором блок DME может переключиться в аварийный режим. Это, например:

  • неисправность клапана регулировки поля характеристик
  • неисправность датчика давления масла
  • температура наружного воздуха ниже -20ºC
  • высокая температура моторного масла или охлаждающей жидкости
  • характер движения (например, долгое время с высокой частотой вращения)

Через датчик давления распознается застревание аварийного клапана в одном положении. В этом случае блок DME пытается высвободить аварийный клапан путем изменения нагнетания давления. Если аварийный клапан заблокирован в положение «закрыто», то дальнейшая регулировка по полю характеристик возможна. Если аварийный клапан блокироваться в положении «открыто», то нагнетание достаточного давления становится невозможным. Включается контрольная лампа давления масла и необходимо немедленно заглушить двигатель.

Обобщение

За счет регулировки масляного насоса по полю характеристик реализуется точная подача масла и возможно снижение среднего уровня давление в масляном контуре. Это обеспечивает снижение расхода энергии масляным насосом.

Снижение уровня давления возможно только при использовании мягкой основной пружины в масляном насосе, так как маятниковый корпус даже при незначительном давление в регулировочной масляной камере сдвигается в направление минимальной подачи. Клапан регулировки поля характеристик позволяет влиять на это давление, благодаря чему блок DME может управлять объемной подачей.

На следующей диаграмме показаны (упрощенно) характеристики изменения давления в зависимости от частоты вращения коленвала двигателя для различных масляных насосов.

Упрощенные характеристики изменения давления для различных масляных насосов

Упрощенные характеристики изменения давления для различных масляных насосов: A — Давление масла; B — Частота вращения коленвала; 1 — Нерегулируемый масляный насос; 2 — Масляный насос с регулируемым объемным расходом; 3 — Масляный насос, регулируемый по полю характеристик, при полной нагрузке; 4 — Масляный насос, регулируемый по полю характеристик, при частичной нагрузке;

Диаграмма показывает преимущество регулируемых масляных насосов. При достижении достаточного давления масла возможно снижение производительности масляного насоса. Более низкое давление сопоставимо с экономией топлива. Масляные насосы, регулируемые по полю характеристик, обеспечивают здесь максимальное преимущество, так как они могут регулироваться не только в зависимости от частоты вращения коленвала двигателя. Например, при частичной нагрузке требуется совсем небольшое давление масла, так как коренные подшипники коленчатого вала испытывают незначительную нагрузку. Соответственно в диапазоне частичных нагрузок можно установить невысокое давление масла, что делает преимущество по сравнению с насосами с регулируемым объемным расходов еще более явным.

Давление масла в режиме регулировки по полю характеристик составляет от 1,5 до 4,5 бар.

Для обеспечения аварийного режима и создания в определенных ситуациях более высокого давления в систему интегрирован аварийный клапан. Например, при отказе клапана регулировки поля характеристик, он обеспечивает создание требуемого давления, не смотря на мягкую пружину, и регулировку давления масляного насоса до 5,5 бар.

Клапан ограничения давления

В дополнение к регулировке масляного насоса имеется клапан ограничения давления, который часто также называют клапаном облегчения пуска холодного двигателя.

Клапан ограничения давления в масляном насосе N20

Клапан ограничения давления в масляном насосе N20: 1 — Корпус масляного насоса; 2 — Крышка масляного насоса; 3 — Клапан ограничения давления;

Клапан ограничения давления является первой деталью после насоса в корпусе масляного насоса и в масляном картере. Он открывается при давлении 12-13 бар и спускает масло прямо в масляный картер. Он необходим, прежде всего, при низких температурах и высокой вязкости масла. Пр этих условиях с помощью клапана ограничения давления предотвращаются повреждения деталей, в особенности модуля масляного фильтра и его уплотнений. Он необходим, прежде всего, при температуре ниже -20ºC, так как при более высокой температуре активна регулировка по полю характеристик.

Очистка и охлаждение масла

Двигатель BMW N20 имеет такой же пластмассовый корпус масляного фильтра, что и двигатель N55, на котором аналогичным способом установлен жидкостно-масляный теплообменник. Этот единый блок называется модулем масляного фильтра.

Модуль масляного фильтра в N20

Модуль масляного фильтра в N20: 1 — Масляный фильтр; 2 — Жидкостно-масляный теплообменник двигателя;

Охлаждение масла

В двигателе N20 жидкостно-масляный теплообменник находится в масляном контуре перед масляным фильтром. Он служит для охлаждения неочищенного масла, в отличии от охлаждения очищенного масла, и имеет смысл для подшипников коленчатого вала и шатунных подшипниках. Так как последние очень чувствительны к частицам грязи, то при такой конструкции масляный фильтр располагается еще ближе перед опорами подшипников. Его значение возрастает еще больше, если на более поздних моделях будет использоваться вынесенный масляный радиатор, так как в этом случае после аварии всегда имеется опасность попадания грязи в масляный контур.

Постоянный бейпас

Мотор N20 не имеет перепускного клапана теплообменника. Вместо него, как и на двигателе N55, используется так называемый постоянный байпас. Он представляет собой постоянно открытый обход вокруг жидкостно-масляного теплообменника. Чтобы большая часть масла протекала все же через жидкостно-масляный теплообменник, в байпасе находится дроссель.

Очистка масла

Используемый в двигателе N20 полнопоточный масляный фильтр имеет сходство с масляным фильтром двигателя N57. Вместо обратного клапана прямо на фильтровальном элементе установлена обратная запорная мембрана. Ее задачей является предотвращение опустошения корпуса масляного фильтра при остановленном двигателе.

Масляный фильтр N20

Масляный фильтр N20: 1 — Масляный фильтр; 2 — Обратная запорная мембрана;

Обратная запорная мембрана выполнена из резины. Под давлением масла она поднимается и масло может попадать в фильтр. Как только двигатель останавливается и давление масла падает. обратная запорная мембрана за счет своей формы и эластичности перекрывает смазочный канал. Моторное масло не может вытекать из фильтра. Обратная запорная мембрана является частью масляного фильтра и поэтому автоматически заменяется при каждой смене фильтра.

Естественно двигатель N20 имеет и перепускной клапан фильтра, который может открывать байпас в обход фильтра, например, при холодном вязком масле. Это происходит, когда разность давления до и после фильтра превышает 2,5 бар. Допустимая разность давлений была увеличена с 2,0 до 2,5 бар для защиты не содержащих свинца подшипников коленчатого вала и шатунных подшипников. За счет этого масло значительно реже пускается в обход и снижает опасность попадание частиц грязи.

Контроль масла

Датчик давления и температуры масла

Датчик давления и температуры масла в двигателе N20

Датчик давления и температуры масла в двигателе N20

В двигателе BMW N20 применяется новый комбинированный датчик давления и температуры масла. Сигнал давления используется для регулировки масляного насоса по полю характеристик, сигнал температуры — для терморегуляции двигателя.

Датчик устанавливается в главном смазочном канале. Таким образом, теперь измеряется не температура масла в масляном картере, а фактическая температура масла в двигателе.

Обычно комбинированные датчики для измерения давления и температуры масла имеют по четыре разъема (питание, масса, сигнал температуры, сигнал давления). Датчик давления и температуры масла имеет только три разъема. Для передачи сигналов температуры и давления не используются отдельные провода. Вместо этого датчик посылает сигнал с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ). Этот сигнал ШИМ подразделяется на три постоянных цикла. Первый цикл используется для синхронизации и диагностики, второй передает температуру, а третий — давление. Значение определяется по продолжительности «высокого уровня» каждого цикла.

Цикл Функция Продолжительность цикла Продолжительность высокого уровня
1 Синхронизация и диагностика 1024 мкс 256-640 мкс
2 Температура 4096 мкс 128-3968 мкс
3 Давление 4096 мкс 128-3968 мкс

Данные высокого уровня у диагностического сигнала всегда кратна 128 мкс (микросекунда = 0,000001 секунды), как показано в следующей таблице:

Продолжительность сигнала высокого уровня Длительность импульса Значение
256 мкс 25% Диагностика — в порядке
384 мкс 37,5% Отказ измерения давления
512 мкс 50% Отказ измерения температуры
640 мкс 62,5% Неисправность аппаратного обеспечения

За счет этого датчик является самодиагностируемым и способен распознавать внутренние механические и электрические неисправности.

Сигнал температуры имеет следующие значения:

  • 128 мкс (3,125% длительности импульса) = -40ºC
  • 3968 мкс (96,875% длительности импульса) = 160ºC

Сигнал давления имеет следующие значения:

  • 128 мкс (3,125% длительности импульса) = 0,5 бар (абсолютное)
  • 3968 мкс (96,875% длительности импульса) = 10,5 бар (абсолютное)

Временные значения являются заданными. Фактически измеряются и сравниваются друг с другом продолжительности каждого цикла и каждого высокого уровня. Рассчитанная длительность импульса и дает в итоге соответствующее значение.

Контроль уровня масла

Для контроля уровня и температуры масла используется известный термодатчик уровня масла TÖNS.

Масляные форсунки

В двигателе N20 детали, до которых не доходят смазочные каналы, также смазываются и/или охлаждаются с помощью масляных форсунок.

Охлаждение днищ поршней

Масляная форсунка для охлаждения днищ поршня в N20

Масляная форсунка для охлаждения днищ поршня в N20

Масляные форсунки для охлаждения днищ поршней, используемые в моторе N20, в принципе уже известны. В них встроены обратные клапаны, чтобы они открывались и закрывались только при определенном давлении масла.

Кроме охлаждения днищ поршней они также используются для смазки поршневых пальцев, поэтому очень важно их точное выравнивание.

Давление открывания 2,5-2,9 бар
Давление закрывания 2,1 бар

По части строения масляных форсунок двигатель N20 имеет сходство с бензиновыми двигателями N5x. При установке масляные форсунки автоматически не попадают в правильное положение, их необходимо выравнивать с помощью специального приспособления.

После установки масляных форсунок для охлаждения днищ поршней в двигателе N20 их необходимо выравнивать с помощью специального приспособления. Соблюдайте указания руководства по ремонту.

В зависимости от расположения в двигателе масляные форсунки для охлаждения днищ поршней предлагаются в двух различные вариантах. Один вариант для цилиндров 1 и 3 и другой вариант для цилиндров 2 и 4.

Цепной привод

Цепной привод в двигателе N20 разделяется на верхнюю часть (привод распределительного вала) и нижнюю часть (привод масляного насоса).

Привод распределительного вала

Смазка приводной цепи осуществляется через масляную форсунку, которая находится в натяжителе цепи. Для этого в планке натяжителя имеется отверстие, через которое разбрызгивается масло.

Натяжитель цепи с масляной форсункой для приводной цепи в моторе N20

Натяжитель цепи с масляной форсункой для приводной цепи в моторе N20

Привод балансирных валов и масляного насоса
Привод балансирных валов и масляного насоса в двигателе N20

Привод балансирных валов и масляного насоса в двигателе N20: 1 — Шестерня коленчатого вала; 2 — Цепь; 3 — Натяжитель цепи; 4 — Звездочка балансирного вала;

В приводе балансирных валов и масляного насоса масло также разбрызгивается на цепь через натяжитель цепи. Однако, это необходимо не для смазывания, так как цепь и так погружается в масляный поддон. В этом случае разбрызгивание используется для удаления масла из натяжителя цепи.

Распределительный вал

Кулисы с масляными форсунками для впускных клапанов двигателя N20

Кулисы с масляными форсунками для впускных клапанов двигателя N20: 1 — Резьбовое соединение кулис; 2 — Масляные форсунки для кулачков впускных клапанов; 3 — Подвод масла к масляным форсункам;

Смазка кулачков на распредвале также осуществляется через масляные форсунки. Для смазывания распредвала впускных клапанов в кулисах имеются тонкие канавки, в которые через резьбовое отверстие поступает масло.

При монтаже кулис следует обратить особое внимание на отсутствие загрязнений, так как они могут привести к закупорке масляных форсунок. Отсутствие смазки на кулачках может привести к повреждению привода клапанов.

Для смазывания распредвала выпускных клапанов в головке блока цилиндров имеется смазочная трубка, которая через маленькие отверстия разбрызгивает масло на кулачки. Восемь отверстий предусмотрены для смазки кулачков выпускных клапанов, а остальные для смазки тройного кулачка с приводом от насоса высокого давления.

Зубчатое зацепление серводвигателя Valvetronic

Смазочная трубка с масляными форсунками для кулачков выпускных клапанов в моторе Н20

Смазочная трубка с масляными форсунками для кулачков выпускных клапанов в моторе N20: 1 — Смазочная трубка; 2 — Диаметр цилиндра;

Масляная форсунка в N20 для серводвигателя Valvetronic

Масляная форсунка в N20 для серводвигателя Valvetronic

Силовой агрегат N20 имеет точно такой же серводвигатель Valvetronic, что и мотор N55, с аналогичным положением установки. Червячный привод для регулировки эксцентрикового вала также смазывается через масляную форсунку. Здесь, при установке, также необходимо обращать особое внимание на правильность выравнивания. Для этого не требуется специальных приспособлений, только тщательно зафиксировать со слышимым щелчком в специальной направляющей на серводвигателе Valvetronic.

Установленная в двигателе N20 масляная форсунка для смазки зацепления серводвигателя Valvetronic

Установленная в двигателе N20 масляная форсунка для смазки зацепления серводвигателя Valvetronic: 1 — Масляная форсунка для смазки зубчатого зацепления серводвигателя Valvetronic; 2 — Серводвигатель Valvetronic; 3 — Правильно зафиксированная масляная форсунка;

Вследствие размеров масляной форсунки и того факта, что двигатель можно собрать и без нее, существует опасность забыть про нее при установке.

При установке масляной форсунки обращайте особое внимание на правильность положения и фиксации. Неправильно зафиксированная форсунка может отломится из-за вибрации. Соблюдайте указания руководства по ремонту.

Система охлаждения

Система охлаждения также во многом схожа с аналогичной системой двигателя N55. В двигателе N20 для охлаждения смазочной системы используется жидкостно-масляный теплообменник. Регулировка системы охлаждения (например, электрического насоса ОЖ, управляемого термостата и электровентилятора) осуществляется с помощью специальной программы в блоке DME.

Обзор

Контур охлаждающей жидкости в двигателе N20

Контур охлаждающей жидкости в двигателе N20: 1 — Радиатор охлаждающей жидкости; 2 — Электровентилятор; 3 — Управляемый термостат; 4 — Нагревательный элемент управляемого термостата; 5 — Электрический датчик уровня топлива; 6 — Расширительный бачек; 7 — Турбонагнетатель; 8 — Теплообменник отопителя; 9 — Жидкостно-масляный теплообменник двигателя; 10 — Датчик температуры охлаждающей жидкости; 11 — Электрический насос охлаждающей жидкости;

Сам модуль охлаждения имеется только в одном варианте. Только на автомобилях в исполнении для стран с тропическим климатом с SA-840 «Скоростной пакет» дополнительно используется вынесенный радиатор охлаждающей жидкости (в правой колесной нише).

Номинальная мощность электровентилятора составляет 600 Вт.

Компоненты системы охлаждения двигателя N20 — вид сзади — на примере BMW X1 xDrive28i с МКПП

Компоненты системы охлаждения двигателя N20 — вид сзади — на примере BMW X1 xDrive28i с МКПП: 1 — Жидкостно-масляный теплообменник двигателя; 2 — Трубопровод возврата в двигатель, малый контур; 3 — Управляемый термостат; 4 — Радиатор охлаждающей жидкости; 5 — Вентиляционный трубопровод; 6 — Расширительный бачок; 7 — Подвод к двигателю; 8 — Электрический насос охлаждающей жидкости; 9 — Теплообменник отопителя; 10 — Подающий трубопровод теплообменника отопителя; 11 — Возвратный трубопровод теплообменника отопителя;

Компоненты системы охлаждения на двигателе Н20 — вид спереди

Компоненты системы охлаждения на двигателе N20 — вид спереди: 1 — Расширительный бачок; 2 — Управляемый термостат; 3 — Трубопровод возврата в двигатель, малый контур; 4 — Жидкостно-масляный теплообменник двигателя; 5 — Место подсоединения подающего трубопровода теплообменника отопителя; 6 — Подающий трубопровод радиатора охлаждающей жидкости; 7 — Возвратный трубопровод радиатора охлаждающей жидкости; 8 — Электрический насос охлаждающей жидкости; 9 — Возвратный трубопровод радиатора охлаждающей жидкости;

Терморегулирующая система

Мотор БМВ N20 имеет уже известные по двигателю N55 функции терморегуляции в блоке DME. Они включают в себя независимую регулировку электрических компонентов охлаждения: электровентилятора, управляемого термостата и насоса охлаждающей жидкости.

Насос охлаждающей жидкости

Насос охлаждающей жидкости в N20

Насос охлаждающей жидкости в N20

Двигатель N20 оснащен электрическим насосом охлаждающей жидкости, уже известным по многим двигателям BMW. Его номинальная электрическая мощность составляет 400 Вт.

В случае снятия насоса охлаждающей жидкости перед повторной установкой необходимо проверить его заполнение охлаждающей жидкостью. Высыхание может привести к заклиниванию вала насоса, что, в свою очередь, приведет к повреждению двигателя из-за перегрева. Перед установкой нужно проверить свободу хода, вручную провернув насосное колесо.

Управляемый термостат

Мотор N20 оснащен обычным управляемым термостатом, который в режиме без электрической регулировки имеет следующие технические характеристики:

Положение управляемого термостата Температура охлаждающей жидкости
Начало открывания 97±2ºC
Полное открывание 109ºC

Дополнительно при электрическом обогреве в управляемом термостате возможно открывание при более низких температурах охлаждающей жидкости.

Принцип работы терморегулирующей системы

Терморегулирующая система определяет потребность в охлаждении в данный момент и регулирует систему охлаждения соответствующим образом. При определенных обстоятельствах насос охлаждающей жидкости может быть даже совсем выключен, например, для быстрого нагрева охлаждающей жидкости в стадии прогрева. При стоящем автомобиле и сильно нагретом двигателе или для охлаждения турбонагнетателя насос охлаждающей жидкости работает и при выключенном двигателе. То есть интенсивность охлаждения может устанавливаться независимо от частоты вращения коленвала двигателя. Терморегулирующая система может в дополнении к управляемому термостату использовать различные поля характеристик для управления насосом охлаждающей жидкости. Таким образом система управления двигателем может приспосабливать температуру охлаждающей жидкости к ситуации движения.

Система управления двигателем регулирует следующие температурные диапазоне:

  • 109 ºC = экономичный режим
  • 106 ºC = нормальный режим
  • 95 ºC = высокий режим
  • 80 ºC = высокий режим с подключением управляемого термостата

Если блок управления двигателем распознает на основании динамических показателей автомобиля экономичный рабочий диапазон, система управления двигателем доводит температуру до 109 ºC. В этом температурном диапазоне двигатель работает с относительно низким расходом топлива. Внутреннее трение двигателя уменьшается при высокой температуре. Таким образом, повышение температуры способствует небольшому расходу топлива в диапазоне низких нагрузок. Если водитель хочет использовать максимальную мощность двигателя, то для этого температура в головке блока цилиндров снижается до 80 ºC. Это снижение обеспечивает улучшение степени наполнения, что ведет в повышению крутящего момента двигателя. Блок управления двигателем теперь может, в соответствии с ситуацией движения, осуществлять регулировку в определенном рабочем диапазоне. Таким образом можно влиять на расход и мощность через систему охлаждения.

Защита системы

Если в процессе работы двигателя имеет место повышенная температура охлаждающей жидкости или моторного масла, определенные функции в автомобиле оказывают влияние в направлении увеличение энергии для охлаждения двигателя.

Мероприятия подразделяют на две группы:

  • Защита деталей
    • Температура охлаждающей жидкости 117 ºC и выше
    • Датчик давления и температуры масла в главном смазочном канале показывает температуру масла в двигателе 143 ºC и выше
    • Мероприятие: например, снижение мощности кондиционера и двигателя
  • Экстренный случай
    • Температура охлаждающей жидкости 122 ºC и выше
    • Датчик давления и температуры масла в главном смазочном канале показывает температуру масла в двигателе 151 ºC и выше
    • Мероприятие: например, снижение мощности двигателя (примерно до 90%)

Охлаждение внутри двигателя

Как и в двигателе N55, каналы подачи охлаждающей жидкости в головке блока цилиндров окружают также форсунки, которые благодаря этому охлаждаются.

Но в отличии от мотора N55 двигатель N20 не имеет в блок-картере канавок на перемычках между цилиндрами. Вместо них двигатель N20 имеет отверстия между цилиндрами, с каждой стороны по два, которые соединяются в центре.

Впускной коллектор и выпуск ОГ

Впускной коллектор и система выпуска отработавших газов в принципе такие же, как и на двигателе N55. В следующем списке перечислены важнейшие особенности впускного коллектора и системы выпуска ОГ:

  • Глушитель шума всасывания с жестким креплением к автомобилю
  • Пленочный термоанемометрический расходомер воздуха (HFM 7) на всех моделях двигателя
  • Турбонагнетатель TwinScroll со встроенным перепускным клапаном и клапаном рециркуляции наддувочного воздуха
  • Три штуцера системы вентиляции картера
  • Различное количество штуцеров системы вентиляции топливного бака (в зависимости от исполнения)

Обзор

Впускной коллектор в N20 и система выпуска отработавших газов

Впускной коллектор в N20 и система выпуска отработавших газов: 1 — Охладитель наддувочного воздуха; 2 — Клапан рециркуляции наддувочного воздуха; 3 — Глушитель шума всасывания; 4 — Пленочный термоанемометрический расходомер воздуха; 5 — Турбонагнетатель; 6 — Перепускной клапан; 7 — Лямбда-зонд перед катализатором (регулировочный зонд); 8 — Катализатор; 9 — Лямбда-зонд за катализатором (контрольный зонд); 10 — Цифровая электронная система управления двигателем; 11 — Датчик давления во впускном коллекторе; 12 — Дроссельная заслонка; 13 — Датчик температуры и давления наддувочного воздуха;

Система впуска

Впускной коллектор двигателя N20

Впускной коллектор двигателя N20: 1 — Система впуска; 2 — Датчик давления во впускном коллекторе; 3 — Дроссельная заслонка; 4 — Датчик температуры и давления наддувочного воздуха; 5 — Пленочный термоанемометрический расходомер воздуха; 6 — Глушитель шума всасывания; 7 — Воздухозаборники; 8 — Охладитель наддувочного воздуха; 9 — Подсоединение системы вентиляции картера двигателя в режиме наддува; 10 — Место подсоединения трубопровода подачи наружного воздуха системы вентиляции картера двигателя; 11 — Клапан рециркуляции наддувочного воздуха; 12 — Турбонагнетатель;

Пленочный термоанемометрический расходомер воздуха

Двигатель БМВ N20 оснащен пленочным термоанемометрическим расходомером воздуха (HFM 7), который очень похож на аналогичное устройство двигателя N74. Пленочный термоанемометрический расходомер воздуха устанавливается во всех моделях двигателя N20, так как это уже является стандартом двигателей TVDI. Принцип работы такой же, как и в двигателе N13.

Система впуска

Как и на двигателе N55, блок DME крепится к системе впуска. Различия заключаются в том, что, во-первых, блок DME расположен на системе впуска, а не под ней. Во-вторых, после снятия блока DME система впуска не остается открытой. Между системой впуска и блоком DME находится металлическая пластина, которая хорошо отводит тепло блока DME к каналам всасывания системы впуска. За счет этого осуществляется эффективное охлаждение блока DME.

Система впуска двигателя N20 с дроссельной заслонкой

Система впуска двигателя N20 с дроссельной заслонкой: 1 — Дроссельная заслонка; 2 — Датчик давления во впускном коллекторе; 3 — Отвод от клапана вентиляции топливного бака; 4 — Металлическая пластина для крепления блока DME; 5 — Система впуска;

Датчик давления во впускном коллекторе

Прямо за дроссельной заслонкой, на входе системы впуска, находится датчик давления во впускной коллекторе. Применен комбинированный датчик давления и температуры. Однако сигнал температуры не используется для унификации применяемых в двигателях деталей.

Турбонагнетатель

Двигатель N20 оснащен турбонагнетателем, работающим по технологии TwinScroll. Она имеет на впуске турбины два разделенных канала, по каждому из которых на лопатки турбины направляется отработавший газ от двух цилиндров.

Турбонагнетатель двигателя N20

Турбонагнетатель двигателя N20: A — Канал выпуска ОГ цилиндра 2 и 3; B — Канал выпуска ОГ цилиндра 1 и 4; C — Выпуск к катализатору; D — Вход от глушителя шума всасывания; E — Кольцевой канал; F — Выпуск к охладителю наддувочного воздуха; 1 — Вакуумный регулятор перепускного клапана; 2 — Трубопровод подвода масла; 3 — Перепускной клапан; 4 — Турбинное колесо; 5 — Канал охлаждения; 6 — Смазочный канал; 7 — Отвод охлаждающей жидкости; 8 — Клапан рециркуляции наддувочного воздуха;

Турбонагнетатель имеет известную конструкцию с электрическим клапаном рециркуляции наддувочного воздуха и работающим под действием разрежения перепускным клапаном.

Принцип работы турбонагнетателя TwinScroll

Наименование TwinScroll обозначает турбонагнетатель с двухпоточным корпусом турбины. То есть отработавший газ от пар цилиндров направляется на турбину раздельно. В двигателе N20 (как принято на 4-цилиндровых двигателях) в пары объединены цилиндры 1 и 4 и цилиндры 2 и 3. За счет этого эффективнее используется так называемый импульсный наддув.

Наддув с подводом ОГ с постоянным давлением и импульсный наддув

Для наддува двигателей с помощью турбонагнетателя используются два принципа — подвод ОГ с постоянным давлением и импульсный наддув. Наддув с подводом ОГ с постоянным давлением означает, что давление перед турбиной примерно постоянно. Энергия, приводящая в действие турбонагнетатель, получается из разности давлений до и после турбины.

При импульсном наддуве давление перед турбиной быстро и сильно колеблется, то есть пульсирует под действием толчков отработавших газов из камеры сгорания. Увеличение давления приводит к волне давления, попадающей на турбину. В этом случае используется кинетическая энергия ОГ, волны давления приводят турбонагнетатель в действие толчками.

Импульсный наддув способствует быстрой реакции турбонагнетателя прежде всего на низких оборотах, так как здесь самая сильная пульсация, в то время как при наддуве с подводом ОГ с постоянным давлением разность давлений до и после турбины еще незначительная.

Фактически в турбонагнетателях легковых автомобилей всегда используются обе формы наддува. В зависимости от пропорции, каналов ОГ и количества цилиндров доля импульсного наддува выше или ниже.

Зависимость от цилиндров

В одноцилиндровых двигателях каждые два оборота каленвала происходит такт выпуска. Теоретически, каждые 720º угла поворота коленчатого вала в течении 180º происходит выпуск ОГ. На следующем рисунке показано сильно упрощенное соотношение давлений перед турбонагнетателем при одноцилиндровом двигателе.

Диаграмма в канале выпуска ОГ перед турбонагнетателем при 1-цилиндровом двигателе:

Диаграмма в канале выпуска ОГ перед турбонагнетателем при 1-цилиндровом двигателе: A — Нижняя мертвая точка, открывается выпускной клапан; B — Верхняя мертвая точка, закрывается выпускной клапан, открывается впускной клапан; C — Нижняя мертвая точка, закрывается впускной клапан; D — Верхняя мертвая точка, воспламенение;

Как видно по рисунку, каждые 720º оборота коленчатого вала образуется волна давления, которая ударяет пот турбине. Этот импульс ускоряет турбину.

На следующем рисунке показано соотношение давлений перед турбиной на 4-цилиндровом двигателе.

Диаграмма давления в канале выпуска ОГ перед турбонагнетателем при 4-цилиндровом двигателе

Диаграмма давления в канале выпуска ОГ перед турбонагнетателем при 4-цилиндровом двигателе: 1 — Открывается выпускной клапан 1-го цилиндра; 2 — Открывается выпускной клапан 2-го цилиндра; 3 — Открывается выпускной клапан 3-го цилиндра; 4 — Открывается выпускной клапан 4-го цилиндра;

Так как за два полных оборота коленчатого вала каждый цилиндр имеет свой такт выпуска, то за 720º оборота коленчатого вала образуется четыре волны давления. Вследствие интервала зажигания они равномерно распределяются с интервалом в 180º КВ. При этом волны давления накладываются друг на друга. В то время как давление одного цилиндра начинает снижаться, уже возрастает давление следующего цилиндра.

За счет этого перед турбиной возникает наложение давлений, как показано на следующем рисунке:

Диаграмма давления в канале выпуска ОГ перед турбонагнетателем при 4-цилиндровом двигателе, с наложением

Диаграмма давления в канале выпуска ОГ перед турбонагнетателем при 4-цилиндровом двигателе, с наложением

За счет наложения значительно снижается разность между минимальным и максимальным давлениями. При этом так же снижается воздействие импульса волны давления на турбину. В этом случае составляющая импульсного наддува в турбонагнетателе ниже.

Турбонагнетатель TwinScroll позволяет предотвратить возникновение этого эффекта на 4-цилиндровых двигателях. За счет разделения четырех цилиндров по двум каналам в каждом из каналов образуется соотношение давлений 2-цилиндрового двигателя, как показано на следующем рисунке.

Диаграмма давления в канале выпуска ОГ перед турбонагнетателем при 4-цилиндровом двигателе, по отдельности с наложением

Диаграмма давления в канале выпуска ОГ перед турбонагнетателем при 4-цилиндровом двигателе, по отдельности с наложением: 1 — Открывается выпускной клапан 1-го цилиндра; 4 — Открывается выпускной клапан 4-го цилиндра;

Здесь также накладываются давления двух цилиндров. Однако, в обоих каналах цилиндры 1 и 4 и цилиндры 2 и 3 объединяются. Благодаря порядку работы цилиндров 4-цилиндрового мотора между тактами выпуска каждого канала образуется интервал в 360º КВ. То есть, несмотря на наложение, имеется большая разность давлений, что позволяет лучше использовать кинетическую энергию ОГ.

Для объединения цилиндров 1 и 4 и цилиндров 2 и 3 используется выпускной коллектор специальной формы.

В турбонагнетателе эти два канала идут отдельно друг от друга к приводным лопастям турбонагнетателя. От традиционного турбонагнетателя, турбонагнетатель TwinScroll отличается наличием центральной перемычки в кольцевом канале вокруг турбины

Система выпуска ОГ

Выпускной коллектор

Выпускной коллектор двигателя N20, имеет такую же конструкцию, как и на двигателе N55. Он имеет изоляцию воздушных зазоров и приварен к турбонагнетателю. На BMW N20 используется выпускной коллектор «четыре в два», что необходимо для особого принципа работы турбонагнетателя TwinScroll. При этом в отдельный клапан объединяются выпускные каналы цилиндров 1 и 4 и цилиндров 2 и 3.

Выпускной коллектор в N20 с турбонагнетателем

Выпускной коллектор в N20 с турбонагнетателем: 1 — Каналы выпуска ОГ цилиндров 1 и 4; 2 — Каналы выпуска ОГ цилиндров 2 и 3; 3 — Турбонагнетатель;

Катализатор

Мотор BMW N20 имеет расположенный рядом с двигателем однопоточный катализатор с двумя керамическими частями.

Двигатель BMW N20 на X1 xDrive28i, вид по сечению катализатора

Двигатель BMW N20 на X1 xDrive28i, вид по сечению катализатора: 1 — Место подсоединения к системе выпуска ОГ; 2 — Проставочная втулка; 3 — Контрольный зонд; 4 — Регулировочный зонд; 5 — Место подсоединения к турбине; 6 — Керамическая часть 1; 7 — Керамическая часть 2;

Объем Диаметр Количество ячеек
Керамическая часть 1 0,75 118,4 600
Керамическая часть 2 0,99 125 400
Лямда-зонды

Используются известные ламбда-зонды фирмы Bosch:

  • Регулировочный зонд: LSU ADV;
  • Контрольный зонд: LSF4.2;

Регулировочный зонд находится перед первичным катализатором, как можно ближе к выходу турбины. Его положение выбрано таким образом, чтобы все цилиндры могли определятся по отдельности. Контрольный зонд находится между первой и второй керамической частями.

Вакуумная система

Вакуумная система двигателя N20 схожа с системой мотора N13 и N55, но в двигателе N20 разрежением управляется заслонка глушителя.

Вакуумная система двигателя N20

Вакуумная система двигателя N20: 1 — Место подсоединения усилителя тормозов; 2 — Вакуумный насос; 3 — Место подсоединения заслонки глушителя; 4 — Вакуум-ресивер; 5 — Электропневматический преобразователь давления EPDW для перепускного клапана; 6 — Вакуумный регулятор перепускного клапана;

Система подготовки рабочей смеси

В моторе N20 установлена система впрыска под высоким давлением HDE. В отличии от высокоточного впрыска (HPI) в этой системе используются электромагнитные форсунки с соплом, имеющим несколько отверстий.

Используются форсунки фирмы Bosch с обозначением HDEV5.2. Насос высокого давления уже известен по 4-, 8- и 12-цилиндровым двигателям. Новшеством двигателя N20 является то, что трубопроводы высокого давления от магистрали Rail к форсункам со стороны магистрали Rail больше не привинчиваются, а привариваются. Еще одной особенностью в сравнении с известными моторами на BMW системами является отсутствие датчика низкого давления топлива.

При работах на системе питания двигателя N20 следует обратить внимание на то, чтобы кашки зажигания не были загрязнены топливом. Устойчивость силиконовых материалов существенно снижается при контакте с топливом. Это может вести к пробоям на головке свечи зажигания и, как следствие, к пропускам зажигания.

  • Перед работами на системе питания обязательно снять катушки зажигания и закрыть гнезда свечей зажигания ветошью от попадания в них топлива
  • Перед установкой новых электромагнитных форсунок нужно демонтировать катушки зажигания, обеспечив максимально возможную частоту
  • Сильно загрязненные топливом катушки зажигания подлежат замене

Форсунки

Электромагнитная форсунка HDEV5.2 фирмы Bosch, которые используются в N20, используются так же в моторе N55, но по принципу действия они схожи с форсунками в двигателях N14 и N73.

Форсунка двигателя N20

Форсунка двигателя N20: 1 — Присоединение топливопровода; 2 — Электрическое подсоединение; 3 — Стержень; 4 — Пружина сжатия; 5 — Катушка возбуждения; 6 — Якорь электромагнита; 7 — Игла форсунки; 8 — Сопло с 6 отверстиями;

При подаче питания на катушку возбуждения возникает. Оно отжимает иглу форсунки от седла клапана, преодолевая давление пружины, и открывает отверстия сопла. Высокое давление в магистрали Rail выталкивают топливо с высокой скоростью через выпускные отверстия в цилиндр. Для завершения впрыска питание отключается и игла форсунки прижимается обратно к седлу клапана под действием пружины.

Клапан открывается и закрывается очень быстро и на время открытия обеспечивает постоянное проходное сечение. Таким образом количество впрыскиваемого топлива зависит от давления в магистрали Rail, от противодавления в камере сгорания и времени открытия форсунки.

В отличии от используемых ранее форсунок электромагнитные форсунки в двигателе N55 и N20 имеют длинный и более чувствительный стержень, наличие которого обусловлено конструкцией головки блока цилиндров. Стержень снаружи состоит из пластмассы. Внутри проходит металлическая трубка, которая используется в качестве топливопровода.

Подача топлива

Система вентиляции топливного бака

Система вентиляции топливного бака двигателя N20 может быть представлена в самых различных вариантах, в зависимости от комплектации и экспортного исполнения. Они различаются разным количеством подсоединений к системе впуска и количеством клапанов вентиляции топливного бака.

Простое исполнение

На легковых автомобилях, такие как, например BMW X1 со стандартным приводом и МКПП устанавливается простое исполнение. Его особенностями является: один электрический клапан вентиляции топливного бака и одно подсоединение трубопровода подачи наружного воздуха на корпусе дроссельной заслонки, сразу за самой заслонкой. Такая конфигурация уже устанавливалась на многие двигатели BMW.

Простая система вентиляции топливного бака в N20

Простая система вентиляции топливного бака в N20: 1 — Глушитель шума всасывания; 2 — Дроссельная заслонка; 3 — Место подсоединения вентиляции топливного бака за дроссельной заслонкой; 4 — Клапан вентиляции топливного бака TEV; 5 — Трубопровод от фильтра с активированным углем (AKF) вентиляции топливного бака; 6 — Система впуска;

Двухступенчатое исполнение

Двухступенчатое исполнение на двигателе N20 предназначено для «тяжелых» автомобилей. Это модели BMW X1 xDrive с АКПП. Наличие такой сложное системы обусловлено технологией TVDI, так как здесь очень редко бывает достаточно разрежения в системе впуска. Впервые она была использована в двигателе N55.

Двухступенчатое исполнение системы вентиляции топливного бака в двигателе N20

Двухступенчатое исполнение системы вентиляции топливного бака в двигателе N20: 1 — Глушитель шума всасывания; 2 — Трубопровод наддувочного воздуха (от охладителя наддувочного воздуха к дроссельной заслонке); 3 — Т-образный соединитель с всасывающим струйным насосом; 4 — Трубопровод очищенного воздуха (от глушителя шума всасывания к турбонагнетателю); 5 — Место подсоединения трубопровода подачи наружного воздуха системы вентиляции картера двигателя; 6 — Место подсоединения системы вентиляции топливного бака к трубопроводу очищенного воздуха; 7 — Система впуска; 8 — Трубопровод от фильтра с активированным углем (AKF) вентиляции топливного бака; 9 — Клапан вентиляции топливного бака TEV; 10 — Дроссельная заслонка; 11 — Место подсоединения перед дроссельной заслонкой к приводу всасывающего струйного насоса;

При двухступенчатом исполнении имеется второе подсоединение системы вентиляции топливного бака к системе впуска. Как и в системе вентиляции картера двигателя, в режиме наддува используется разрежение между воздушным фильтром и турбонагнетателем. Поэтому второе подсоединение системы вентиляции топливного бака находится на трубопроводу очищенного воздуха. Используется общее место подсоединения, где также подсоединен трубопровод подачи наружного воздуха системы вентиляции картера двигателя.

Двухступенчатое исполнение системы вентиляции топливного бака двигателя N20

Двухступенчатое исполнение системы вентиляции топливного бака двигателя N20: 1 — Глушитель шума всасывания; 2 — Турбонагнетатель; 3 — Т-образный соединитель с всасывающим струнным насосом; 4 — Дроссельная заслонка; 5 — Обратный клапан для подсоединения к трубопроводу очищенного воздуха; 6 — Клапан вентиляции топливного бака TEV; 7 — Обратный клапан для подсоединения за дроссельной заслонкой;

Но так как не всегда можно обеспечить достаточное разрежение в трубопроводе очищенного воздуха, дополнительно используется всасывающий струйный насос. Трубопровод всасывающего струйного насоса подключается перед дроссельной заслонкой. За счет этого обеспечивается соединение трубопровода наддувочного воздуха с трубопроводом очищенного воздуха. В режиме наддува в трубопроводе наддувочного воздуха всегда выше, чем в трубопроводе очищенного воздуха, за счет чего создается поток в сторону трубопровода очищенного воздуха.

Т-образный соединитель с всасывающим струйным насосом для системы вентиляции топливного бака в N20

Т-образный соединитель с всасывающим струйным насосом для системы вентиляции топливного бака в N20: 1 — Отвод к трубопроводу очищенного воздуха; 2 — Отвод от клапана вентиляции топливного бака; 3 — Т-образный соединитель с всасывающим струйным насосом; 4 — Отвод трубопровода наддувочного воздуха;

Отвод от клапана вентиляции топливного бака подсоединен к этому всасывающему струйному насосу. За счет эффекта Вентури обеспечивается надежная продувка фильтра с активированным углем.

Обратные клапаны в обоих трубопроводах от клапана вентиляции топливного бака предотвращают возврат воздуха в клапан вентиляции топливного бака при избыточном давлении.

Двухступенчатое исполнение со вторым клапаном

Автомобили в исполнении для США имеют второй электрический клапан, который по своей конструкции очень похож на клапан вентиляции топливного бака. Он обозначается как запорный клапан.

Запорный клапан используется для диагностики второго входа и должен перекрывать первый вход в систему впуска при определенных граничных условиях.

Он установлен непосредственно под клапаном вентиляции топливного бака и в состоянии перекрывать трубопровод к дроссельной заслонке.

Клапан вентиляции топливного бака двигателя N20 в исполнении для США

Клапан вентиляции топливного бака двигателя N20 в исполнении для США: 1 — Подсоединение за дроссельной заслонкой; 2 — Отвод подсоединения к трубопроводу очищенного воздуха; 3 — Клапан вентиляции топливного бака; 4 — Отвод от фильтра с активированным углем; 5 — Запорный клапан;

Двухступенчатое исполнение системы вентиляции топливного бака двигателя N20 со вторым клапаном

Двухступенчатое исполнение системы вентиляции топливного бака двигателя N20 со вторым клапаном: 1 — Глушитель шума всасывания; 2 — Турбонагнетатель; 3 — Т-образный соединитель с всасывающим струнным насосом; 4 — Дроссельная заслонка; 5 — Обратный клапан для подсоединения к трубопроводу очищенного воздуха; 6 — Клапан вентиляции топливного бака TEV; 7 — Обратный клапан для подсоединения за дроссельной заслонкой; 8 — Запорный клапан;

Запорный клапан в обесточенном состоянии открыт.

Электрооборудование двигателя

Схема системы MEVD17_2_4 на двигателе N20

Схема системы MEVD17.2.4 на двигателе N20:
1 — Электронная система управления двигателем с Valvetronic и непосредственным впрыском MEVD17.2.4; 2 — Датчик давления окружающей среды; 3 — Датчик температуры; 4 — Компрессор кондиционера; 5 — Электронный блок JBE; 6 — Датчик давления хладагента; 7 — Электронный блок управления топливным насосом (EKPS); 8 — Топливный электронасос; 9 — Система доступа в автомобиль (GAS); 10 — Выключатель стоп-сигналов; 11 — Стартер; 12 — Главное реле системы DME; 13 — Модуль сцепления; 14 — Реле Valvetronic; 15 — Реле системы зажигания и форсунок; 16 — Реле контакта 30g; 17 — Диагностический блок вентиляции топливного бака; 18 — Реле электровентилятора; 19 — Электровентилятор; 20 — Управляемый термостат; 21 — Клапан рециркуляции наддувочного воздуха; 22 — Клапан вентиляции топливного бака; 23 — Электромагнитный исполнительный механизм VANOS распредвала впускных клапанов; 24 — Электромагнитный исполнительный механизм VANOS распредвала выпускных клапанов; 25 — Электрический переключающий клапан заслонки глушителя; 25 — Клапан регулировки поля характеристик; 27 — Электропневматический преобразователь давления EPDW для перепускного клапана; 28 — Клапан управления количеством; 29-32 — Форсунки; 33-35 — Катушки зажигания; 37 — Подогрев системы вентиляции картера двигателя; 38 — Соединения с массой; 39 — Лямбда-зонд за катализатором (контрольный зонд); 40 — Лямбда-зонд перед катализатором (регулировочный зонд); 41 — Гнездо диагностического разъема; 42 — Датчик давления во впускном коллекторе; 43 — Датчик давления в магистрали Rail; 44 — Датчик температуры и давления наддувочного воздуха; 45 — Датчики детонации 1-2; 45 — Датчики детонации 3-4; 47 — Термоанемометрический расходомер воздуха (HFM); 48 — Датчик распредвала впускных клапанов; 49 — Датчик распредвала выпускных клапанов; 50 — Датчики положения коленвала; 51 — Модуль педали акселератора (FPM); 52 — Дроссельная заслонка; 53 — Датчик температуры охлаждающей жидкости; 54 — Датчик давления и температуры масла; 55 — Термодатчик уровня масла; 55 — Серводвигатель Valvetronic; 57 — Система динамического контроля устойчивости (DSC); 55 — Интеллектуальный датчик аккумуляторной батареи (IBS); 59 — Генератор; 60 — Насос охлаждающей жидкости;

Блок управления двигателем

Мотор N20 оснащен цифровой электронной системой управления (DME) от фирмы Bosch — MEVD17.2.4, которая схожа с системой двигателя N55 (MEVD17.2) и крепится к двигателю на системе впуска.

Блок DME двигателя N20

Блок DME двигателя N20: 1 — Система впуска; 2 — Цифровая электронная система управления двигателем; 3 — Дроссельная заслонка;

Блок DME двигателя N20 (MEVD17.2.4) сконструирован для крепления на системе впуска двигателя на алюминиевой промежуточной пластине. Через эту промежуточную пластину блок DME охлаждается воздухом, протекающим в системе впуска. Правильность крепления блока на промежуточной пластине (момент затяжки, плоскостность) очень важна для обеспечения надлежащего теплообмена с пластиной и, соответственно, охлаждения системы DME.

Разъемы MEVD17.2.4 в двигателе N20

Разъемы MEVD17.2.4 в двигателе N20: 1 — Модуль 100, соединение с автомобилем, 48 штырей; 2 — Модуль 200, датчики и исполнительные механизмы 1, 58 штырей; 3 — Модуль 300, датчики и исполнительные механизмы 2, 58 штырей; 4 — Модуль 400, серводвигатель Valvetronic, 11 штырей; 5 — Модуль 500, питание DME, 12 штырей; 6 — Модуль 600, впрыск топлива и зажигания, 24 штыря;

Проблемы двигателя BMW N20

Часто встречающиеся неисправности двигателя БМВ N20:

  • Неравномерная частота вращения двигателя на холостом ходу — возможная причина: слабо закреплена дроссельная заслонка или загрязненный контрольный клапан холостого хода;
  • Вибрация двигателя — причина: состояние топливных форсунок;
  • Неисправность расходомера воздуха — причина: запаздывание системы зажигания и переобогащение топливно-воздушной смеси;
  • Продолжительные максимальные нагрузки на двигатель сказываются на работоспособности электрики;
  • Постепенная смена марки топлива и масел негативно влияет на работу мотора;

В 2012 году в США двигатель BMW N20 был заменен на двигатель с меньшим выбросом CO2 — «Двигатель для США BMW N26»

Источник информации http://bmw-engines.ru/engines/seria-n20

Новости