Двигатель BMW B58 – характеристики – фото

Двигатель BMW B58 – 6-цилиндровый силовой агрегат нового семейства моторов, который начиная с мая 2015 года постепенно сменит N55 и будет устанавливаться на новые и обновленные автомобили БМВ.

Компоненты мотора B58 будут разработаны с использованием алюминия и углепластика, что позволит снизить вес двигателя в среднем до 100 килограмм.

Некоторые элементы, включая двойной VANOS, TwinPower, непрямое охлаждение наддувочного воздуха были интегрированы в систему впуска и модуль управления теплом.

Для автомобилей модельного ряда БМВ предназначенных для США предложен мотор B58B30M0 ULEV II и B56B30M0 SULEV.

Стратегия EfficientDynamics в двигателях поколения “N” привела к большому количеству различных технологий и нашла свой путь в мире двигателей BMW. Для упрощения проверки работы мотора данная стратегия также используется в этом поколении двигателей “B”.

Новое поколение двигателей главным образом характеризуется меньшим расходом топлива и меньшим выбросом выхлопных газов (он соответствует Евро 6 в рамках ECE и ULEV II в США).
BMW EfficientDynamics в новом поколении двигателя – означает больше мощности, меньше потребления и меньше выбросов двуокиси углерода.

Для достижения низкого расхода топлива используются характерная карта управления масляным насосом и система впрыска с прямой магистралью. Все двигатели также оснащены функцией старт-стоп и интеллектуальным управлением генератора в качестве дополнительной меры от EfficientDynamics.

По сравнению с двигателями N-серии, новое поколение двигателя B имеет значительно больше общих и взаимозаменяемых деталей с дизельными двигателями серии Bx7 и бензиновыми Bx8.

Все двигатели Bx8 оснащены технологией TwinPower Turbo.

TwinPower Turbo является общим термином в БМВ и в отношении к бензиновым двигателям означает, что используются следующие технологии:

• VANOS
• Valvetronic
• Прямой впрыск (Direct injection)
• Турбонаддув (Turbocharging)

По версии “Wards 10 Best Engines Winners” двигатель Б58 был признан лучшим силовым агрегатом рабочим объемом в 3 литра

Двигатель BMW B58B30A

На момент запуска, мотор BMW B58 был установлен в единственном варианте B58B30M0.

Что касается модельного ряда, то эта версия мотора B58 установлена под капот:

• 3 серии F30/F31/F34 LCI 340i с задним и полным приводом xDrive, как замена для седана, универсала и лифтбека 335i;
• 4 серии F32/F33/F36 для моделей – 440i;

В мае 2015 года была представлена первая 326-сильная версия двигателя БМВ Б58 на обновленном седане 3 серии 340i в кузове F30 (xDrive), а через месяц состоялась презентация роскошного седана 7 серии шестого поколения 740i G11 и удлиненной версии 740Li G12 с этим же силовым агрегатом.

В начале лета 2016 года этот силовой агрегат был установлена на  хэтчбек – BMW 340i 3GT F34.

Двигатель BMW B58B30

Это 340-сильный вариант доступен с июля 2016 года, и впервые был установлен на хэтчбеки 1 серии BMW M140i F20/M140i F21, купе 2 серии M240i F22 и кабриолет M240i F23, которые заменят M135i и M235i.

С февраля 2017 года мотор устанавливается на седан 5 серии в седьмом поколении в кузове G30 – BMW 540i. В этом же году более мощная версия (+20 л.с.) мотора установлена на топовую бензиновую версию M40i нового X3 G01, а с 2018 года на новый Z4 в кузове G29 (М40i).

Технические характеристики двигателя B58

Сравнение моторов Б58 и его приемника Н55

	N55B30	B58B30M0	B58B30	B58B30 (M40i)
Объем, куб.см	2979	2998	2998	2998
Ход поршня/диаметр, мм	89.6/84.0	94.6/82.0	94.6/82.0	94.6/82.0
Степень сжатия, : 1	10.2	11.0	11.0	11.0
Мощность, л.с. (кВт)/об.мин	306 (225) 5800-6400	326 (240) 5500-6500	340 (250) 5500	360 (265) 5500
Система управления мотором	MEVD 17.2	DME 8.6	DME 8.6	DME 8.6
Крутящий момент, Нм/об.мин	400 1200-5000	450 1380-5000	500 1520-4500	500 1520-4800
Средний расход топлива, л/100 км	8.9	6.6 – 7.4	7.1 – 7.8	8.2 – 8.4
Стандарт	EU5	EU6	EU6	EU6
Выбросы CO2, г/км	209	152-164	163-179	188-193
Вес двигателя, кг	131-136	139	139	–
Спецификация масла для двигателя	BMW Longlife-01/BMW Longlife-04

В диаграмме выше показана кривая мощности и крутящего момента на различных диапазонах скорости двигателя. В дополнение к увеличению мощности и крутящего момента новый двигатель также соответствует стандарту выбросов выхлопных газов ULEV II.

Идентификация двигателя

Идентификация двигателя выбита на картере двигателя для того, чтобы однозначно идентифицировать мотор.

Механическая часть двигателя

Корпус двигателя

По сравнению с двигателем N55 фиксация для VANOS в B58, не в головке цилиндров, а в крышке головки цилиндров. Крепление приводов VANOS также изменилось, в Б58 они крепятся к крышке ГБЦ с помощью байонетного соединение и крепежной скобы. В связи с этим был разработан новый специальный инструмент для снятия и установки без причинения повреждений.

Картер, вентиляционные компоненты

Вентиляции картера в двигателях Bx8 разработан в качестве двухступенчатой системы и имеет следующие цели:

• Регулирование внутреннего давления двигателя;
• Очистки картерных газов для удаления моторного масла;
• Рециркуляция очищенных картерных газов в впускной области;

Когда двигатель работает, картерные газы из камеры сгорания проходят через стенки цилиндра и картерную камеру. Эти газы содержат не сгоревшее топливо и выхлопные газы. Они смешиваются с моторным маслом в картере (в виде масляного тумана).

Объем картерных газов зависит от оборотов двигателя и нагрузки. Без вентиляции картера, в картере может возникнуть избыточное давление, которое будет присутствовать во всех полостях подключенных к картеру (например, возврат масла, воздуховод, вал, цепь и т. д.) и приведет к утечке масла через уплотнители.

Вентиляция картера двигателя предотвращает это. Картерные газы выходят в выхлопную трубу, в капли масла попадают обратно в масляный поддон через обратный маслопровод. Кроме того, вентиляция картера, в сочетании с клапаном управления, обеспечивает низкий вакуум в картере.

Головка блока цилиндров

Технические особенности:

• Материал: AlSi7MgCU0.5;
• Жидкостное охлаждение по принципу перекрестного потока;
• Четыре клапана на цилиндр;
• Установка парораспределительного механизма;
• Установка Valvetronic и сервомотора клапана Valvetronic;
• Установка насоса высокого давления;

Двигатель B58 оснащен головкой блока цилиндров с охлаждением поперечного потока. В данном случае, охлаждающая жидкость вытекает со стороны горячих выхлопных газов в сторону впускного кулера. Преимущество заключается в том, что эта система обеспечивает более равномерное распределение тепла по всей головке блока цилиндров, а так же предотвращает потери давления в контуре охлаждения.

Картер

Картер имеет совершенно новую конструкцию, которая соответствует различным требованиям бензиновых и дизельных двигателей с едиными деталями.

Характеристики картера:

На закрытой верхней части картера была сконструирована совершенно новая структура, которая может быть определена с помощью сложных массивных ребер для выхлопных газов со стороны выпуска и впуска и дополнительным усилением рамы со стороны масляного поддона.
При создании двигателя B58 термообработанная алюминиевая защита картера была изготовлена из AlSiMgCu 0.5, провода электрической дуги была нанесена на стенки цилиндров, а вес крышки коренного подшипника коленчатого вала оптимизирован.

Стенки цилиндров двигателя B58 покрыты напылением электрической дуги (LDS). В этой процедуре токо-проводящую металлическую проволоку нагревают, пока она не растает. Затем расплав распыляется на цилиндры при высоком давлении. Этот слой железистого материала толщиной примерно в 0,3 мм чрезвычайно износостойкий и обеспечивает быструю и эффективную передачу тепла из камеры сгорания в картер, а оттуда в каналы охлаждающей жидкости.

Преимущества:

• Меньший вес;
• Высокая износостойкость;
• Хорошее тепловыделение в картере;
• Снижения внутреннего трения в двигателе за счет превосходных свойств смазки;

За счет тонкого материала применение процедуры электродугового провод-распыления, последующая механическая обработка цилиндра не представляется возможной

С закрытой конструкцией верхней части картера, каналы охлаждающей жидкости вокруг цилиндра с каналами охлаждающей жидкости отверстия закрыты сверху. Такая конструкция создана в основном для дизельных двигателей BMW.

С концепцией “глубокой юбки” боковые стены уходят вниз. Это придает картера высокую степень стабильности и гибкость в плане длины поршня.

Вес крышки коренных подшипников коленчатого вала на двигателе B58 был укреплен. Создана новый основной подшипник, который является общей частью для двигателей серии Bx8. При создании оттиска соединения крышки главного подшипника создано с контуром. Когда основные несущие болты затянуты впервые, этот профиль выталкивает на поверхность опоры на стороне картера.

Замена крышки коренных подшипников, или расположение в другой позиции на коленвале - не допускается и приведет к повреждению двигателя

Масляный поддон

Масляный поддон изготовлен из литого алюминия и разработан в качестве общей детали в двигателях с тем же числом цилиндров (B57/B58).

Привод коленвала

Коленчатого вала

Коленвал двигателя B58 изготовлен из кованой стали. Он идентичен коленвалу двигателя В57 относительно фланца геометрии и ширины подшипника. Шестерни для цепного привода ГРМ и масляного насоса были интегрированы в коленвал.

Шатун

Если крышка шатунного подшипника установлена неправильно или на другом шатуне, то структура обеих частей нарушается и шатунная крышка размещается не по центру

Покрытие IROX

Для того, чтобы соблюдать все строгие правила выбросу выхлопных газов, большинство двигателей внутреннего сгорания сегодня оснащаются автоматической функцией старт/стоп, что привело к огромному увеличению циклов запуска.

Чтобы обеспечить плавную работу двигателя, важно обеспечить достаточное количество смазочного масла подаваемого к подшипнику коленвала. Если смазочный материал поставляется в необходимом количестве, то из-за тонкой смазочной пленки не произойдет контакта между шатунной шейкой и шатунными вкладышами подшипника.

Если остановить двигатель, будет не возможно обеспечить поставку масла механическим приводом масляного насоса. Масляная пленка между подшипником отекает. Происходит контакт между твердыми телами подшипника шатуна и его вкладышами. После перезапуска двигателя, чтобы полностью восстановить смазочный слой потребуется определенное количество времени, и за этот короткий срок вкладыш шатунного подшипника может быть подвержен износу, покрытие IROX в свою очередь уменьшает этот износ до минимума.

Покрытие IROX находится на вкладышах со стороны шатуна, так как в этом месте нагрузка действует главным образом на вкладыш подшипника. Крышка корпуса подшипника оборудована вкладышем без покрытия IROX.

Из-за их специального покрытия вкладыши с IROX имеют красный цвет.

Поршень

В Б58 используется поршни с увеличенным весом и они идентичны тем, которые устанавливаются на двигатель B48.

Цепной привод

Цепной привод расположен на стороне коробки передач. Инерция от трансмиссии в конце двигателя значительно снижает крутильные колебания, и следовательно нагрузку действующую на цепной привод.

Так как в бензиновых и дизельных двигателях используется стандартный картер, двигатели серии Bx8 оснащены цепным приводом из двух частей. При таком расположении, нижняя цепь газораспределительного механизма вращает звездочку промежуточного вала. В дизельных двигателях, выход на насос высокого давления расположен на промежуточном валу. В бензиновых двигателях, крутящий момент двигателя будет просто переадресован на верхнюю приводную цепь с помощью промежуточного вала. В отличие от дизельных двигателей нет никакого вывода дополнительных компонентов.

Смазка нижней роликовой цепи обеспечивается масляным туманом в картере и моторным маслом, которое капает.

В двигателях Bx8, комбинированный масляно-вакуумный насос приводится от коленчатого вала через отдельный цепной привод.

Привод клапанов

VANOS

Время перекрытия клапанов имеет значительное влияние на характеристики бензинового двигателя. Поэтому двигатель с меньшим перекрытием клапанов как правило, имеет высокий максимальный крутящий момент на низких оборотах, а максимальная мощность которую возможно достичь при высоких оборотах двигателя низкая. С другой стороны, максимальная мощность с большим перекрытием клапанов выше, но это за счет крутящего момента на низких оборотах двигателя.

VANOS обеспечивает высокий крутящий момент в диапазоне низких и средних оборотов двигателя и высокую максимальную мощность в диапазоне высоких оборотов силового агрегата. Еще одним преимуществом VANOS является возможность внутренней рециркуляции отработавших газов, что уменьшает выбросы вредных оксидов азота NOx, в частности, в диапазоне частичной нагрузки. Также достигается более быстрый разогрев каталитического нейтрализатора, снижение выбросов загрязняющих веществ при холодном пуске и сокращение потребления топлива.

Valvetronic

Для использования в новых двигателях из серии Bx8, Valvetronic получила дальнейшее развитие. Отличительной особенностью VVT4 является серводвигатель Valvetronic расположенный вне головки блока цилиндров.

Valvetronic включает полностью переменный контроль высоты подъема клапанов и двойной VANOS. Он работает по принципу бездроссельного управления нагрузкой. С помощью этой системы, дроссельный клапан используется только для стабилизации работы двигателя на критических рабочих точках и обеспечивает небольшой вакуум для вентиляции двигателя. Очень небольшой вакуум может быть получен во впускной трубе, слегка наклонив дроссельный клапан, который позволяет обрабатывать картерные газы, которые будут введены во впускной канал во время естественно-безнаддувной работы двигателя.

Для использования Valvetronic в двигателе B58 были пересмотрены следующие компоненты:

• Смонтированный вал эксцентрика
• Диапазон регулировки увеличена с 190° (N55) до 253° (B58)
• Меньший коэффициент червячных передач из 37:1
• Более тонкие и легкие раздвижные блоки с одним винтовым соединением
• Сопло разбрызгивающее масло для смазки червячного редуктора опущено
• Меньший, но более мощный серводвигатель Valvetronic

 

После модернизации Valvetronic, стало возможным значительно сократить пространство установки. Существенным преимуществом высоты было получение путем замены около впускного распределительного вала и эксцентрикового вала. Новое положение промежуточного рычага и затвора упрощает применение силы в головке блока цилиндров. Затвор поэтому прикреплен только к опоре подшипника с одним винтом и позиционируется с помощью двух точных контактных поверхностей в головке блока цилиндров. Возвратная пружина для промежуточного рычага между головкой блока цилиндров и положением подшипника является самонесущей и не требует своей собственной точки крепления. Эксцентричный вал, как это уже делается в случае с распредвала, в “собранной” конструкции.

Из-за высокой скорости регулировки эксцентрикового вала (менее 300 миллисекунд от минимального до максимального хода) и широкий диапазон регулировки от 0,2 мм (минимум) до 9,9 мм (максимум) подъема клапана с малым передаточным отношением, должна быть обеспечена достаточная смазка между червячной передачей серводвигателя Valvetronic и входной шестерней эксцентрикового вала. Смазочное масло достигает масляной камеры через входное отверстие в первом положении подшипника эксцентрикового вала. При этом объем масла поднимается до нижнего края выпускного отверстия. Избыток масла стекает обратно в масляный контур через выходное отверстие. Зацепление червячной передачи теперь “обслуживается” в масляной ванне и поэтому смазывается в любое время.

Ременный привод

Ременной привод является единым ременным приводом, в котором все вспомогательные компоненты приводятся в движение, используя только один ремень.

Длина приводного ремня за счет термического расширения и старения меняется, поэтому ременной привод должен быть прижат к ременным шкивам с определенным усилием. Натяжение ремня осуществляется автоматическим натяжным шкивом, который компенсирует “растяжимость” ремня на полном сроке службы.

Система подачи масла

Масляный контур

В принудительной циркуляции смазочное масло поступает из масляного поддона со стороны масляного насоса через впускной трубопровод и направляется в масляный контур. Масло проходит через масляный радиатор двигателя с встроенным фильтром масла полного потока и оттуда в главный масляный канал, который проходит в блоке цилиндров параллельно с коленчатым валом. Отводные каналы ведут к коренным подшипникам коленвала. Между основными подшипниками коленчатого вала и шатунной шейкой есть отверстия, допускающим масло в смазочные точки шатунных подшипников.

Некоторая часть масла отводится от основного масляного канала и направляется к головке блока цилиндров к соответствующим точкам смазки и регулировки блока, после, масло либо возвращается в масляный поддон через обратные каналы или капает обратно.

Двигатели из серии Bx8 оснащены используемой уже картой контролируемой масляный насос. Фактическое давление масла записывается через датчик давления масла и направляется к DME (Digital Engine Electronics). Цифровая электроника двигателя (DME) в свою очередь выполняет сравнение расчетных и фактических данных на основе хранимых характеристик карты. На данной карте регулирующий клапан активируется при помощи широтно-импульсной модуляции сигнала до номинального давления и сохраняет на карте значание которое было достигнуто. Во время этого процесса, скорость доставки масляного насоса изменяется в зависимости от давления масла в масляном канале на карте контролируемой управляющей камерой.Oil pump

Масляный насос играет важную роль в современных двигателях внутреннего сгорания. Благодаря высокой мощности и огромному крутящему моменту, который доступен даже при низких оборотах двигателя, необходимо обеспечить надежную подачу масла. Это необходимо из-за высоких температур компонентов силового агрегата и сильно нагруженных подшипников. Для достижения низкого расхода топлива, скорость доставки масляного насоса должна быть адаптирована к требованиям. Масляный насос приводится в действие цепью от коленчатого вала.

Вакуумный насос встроен в корпус масляного насоса.

Ротор с маятник вращается на валу насоса, как показано на рисунке. В форме полумесяца возникает полость через эксцентрической позиции. В ходе этого процесса, масло втягивается в расширяющейся камере (сторона впуска) и подается через сжимающуюся камеру (бокового давления).

Когда двигатель работает, давление масла под контролем карты управления подается к поверхности второго уровня масляного насоса. В зависимости от давления масла, установочное кольцо проталкивается через центр вращения на опорной трубе с разной степенью силы против регулировочных кольцевых пружин. Изменение в эксцентричном положении регулировочного кольца изменяет размер камеры, и, следовательно впуск и силу давления масляного насоса.

Для того, чтобы предотвратить перегрузку масляного насоса, фильтр установлен выше по потоку от впускного отверстия насоса. Максимальное давление масла в контуре циркуляции масла на выходе насоса ограничивается с помощью клапана ограничения давления. Давление открытия клапана ограничения давления составляет 11,4 бар +/- 1,4 бар.

Масляный насос имеет два отдельных контура управления, чтобы гарантировать нормальную работу карты (контролируемой операции) и аварийный режим работы (операция управления второго уровня).

Во время работы в аварийном режиме, система работает без контроля карты с помощью цифровой электроники двигателя (DME). На карте управляемый регулирующий клапан обесточен в этом состоянии, и поэтому закрыты. Целью аварийного режима является поддержание давления масла в масляном насосе на стабильно высоком уровне. Давление масла направляется непосредственно из главного масляного канала к контрольной камере на втором уровне. Это приводит к корректировке регулировочного кольца против регулировочного кольца пружины и, таким образом, к уменьшению объемного расхода. Поскольку она не содержит исполнительные механизмы, вмешательство в эту систему управления не представляется возможным, а также ее не возможно выключить.

Модуль масляного фильтра

Теплообменник масла/охлаждающей жидкости, перепускной клапан охлаждающей жидкости, фильтр перепускного клапана и фильтрующий элемент были интегрированы в модуль масляного фильтра.

Когда фильтр забит, фильтр перепускного клапана гарантирует, что моторное масло достигнет точки смазки двигателя. Он открывается, при перепаде давления на входе и выходе масляного фильтра под давлением в 2,5 бар +/- 0,3 бар.

Теплообменник перепускного клапан имеет такую же функцию как фильтр перепускного клапана. Если масло-водяной теплообменник заблокирован, давление масла поднимается, фильтр перепускного клапана открывается при давлении масла 2,5 бар ± 0,3 бар и смазочное масло поступает не охлаждаемым к точкам смазки.

В обслуживании, необходимо соблюдать указанные моменты затяжки для слива масла и крышки маслного фильтра. Каждый раз, когда открывается крышка масляного фильтра и пробка для слива масла, два уплотнительных кольца должны быть заменены. Оба уплотнительные кольца входят в комплект обслуживания масляного фильтра

Следует использовать только одобренное BMW моторные масла

Система охлаждения

 

Для того, чтобы защитить компоненты от перегрева и повреждения, моторное масло, а также трансмиссионное масло охлаждают с помощью охлаждающей жидкости. Механический насос системы охлаждения обеспечивает циркуляцию охлаждающей жидкости в контуре охлаждения. Тепло отводится теплоносителем и передается окружающему воздуху через теплообменник (радиатор). Электрический вентилятор используется для облегчения на выходе радиатора.

Особенностями системы охлаждения B58 являются:

• модуль управления теплом
• механический насос охлаждающей жидкости

Модуль управления теплом

Модуль управления теплом с электрическим приводом. В отличие от карты регулируемого термостата с элементом расширения, нет прямого, физического соединения с температурой охлаждающей жидкости.

Открытие сечений различных каналов охлаждения может быть открыто и закрыто с помощью поворотного клапана.

Датчик положения в электрическом приводе модуля управления теплом передает текущее положение поворотного клапана к цифровой электронике мотора DME. В результате, точное положение поворотного клапана может быть определено таким образом, что он высвобождает или герметизирует точно определенное поперечное сечение в направлении различных каналов охлаждающей жидкости. Регулировка сечений идеально адаптируется к скорости потока вентиляционных каналов, подключенных к модулю управления тепла для рабочих точек.

Модуль управления теплом состоит из следующих компонентов, предназначенных для управления охлаждением:

• Поворотный клапан – для подключения или уплотнения отдельных соединений охлаждающей жидкости
• Электродвигатель постоянного тока – привод для регулировки поворотный клапан
• Датчик положения – обратная связь по положению от поворотного клапана к блоку управления двигателем (DME)
• Трансмиссия – преобразует крутящий момент для постоянного тока мотора (DC)

В следующей таблице перечислены технические данные модуля управления теплом.

Постоянный ток мотора (DC)	Технические сведения	Датчик положения	Технические сведения
Диапазон напряжения в вольтах (V)	6.0-16.0	Диапазон напряжения в вольтах (V)	4.5-5.5
Потребляемая мощность в амперах (А)	0.3-1.5	Потребляемая мощность в миллиампер (mA)	20-35
Передаточное отношение	1.492	Выходной сигнал	Отчет SENT*
Регулировка скорости	40° в секунду	Угол вращения поворотного клапана в градусах	200°
* – отчет SENT = Single Edge Nibble Transmission;

Отчет SENT представляет собой цифровой интерфейс для связи между датчиками и блоками управления.

Контуры охлаждения

Отверстия на поворотном клапане различаются поперечным сечением различных каналов охлаждающей жидкости в зависимости от угла поворота поворотного клапана. На следующем рисунке схематически показано этапы от холодного старта до максимального охлаждения.

Механический насос охлаждающей жидкости

Структура и функция механического насоса охлаждающей жидкости двигателя B58 идентичны структуре двигателя B48.