Двигатель BMW M42 – характеристики – описание – фото

Двигатель BMW M42 – четырехцилиндровый силовой агрегат с 4-мя клапанами на цилиндр который был запущен через два года после 2-клапанного M40 в 1989 году на заводе BMW Steyr. Кстати, этот мотор 9 ноября 1989 года стал “Миллионным двигателем” собранным на этом заводе.

Мотор БМВ М42 имеет более высокую производительность без потерять крутящего момента в нижнем диапазоне оборотов, чем его 1,8-литровый предшественник.

Особенность двигателя М42

• первый крупносерийный четырехцилиндровый 16-клапанный двигатель с веерным коллектором;
• высококачественная, перспективная техника;
• конструкция мотора с газонейтрализатором/без газонейтрализатора (экспортное исполнение);
• бензин неэтилированный «супер» (октановое число 95);
• постоянная мощность – постоянный крутящий момент;
• новая концепция камеры сгорания;
• головка блока цилиндров новой конструкции с двумя верхними распределительными валами, по принципу проектирования схожа с той, что используется на M50;
• бесконтактная система зажигания;
• свечи зажигания с треугольным массовым электродом;
• новая усовершенствованная электроника двигателя M1.7;
• ступенчатая дроссельная заслонка;
• новая система выпуска;
• усовершенствования в деталях;

Оптимизированный, согласованный газообмен достигается благодаря следующим факторам:

• система впуска (длина и сечение труб)
• ступенчатая дроссельная заслонка
• расчет фаз газораспределения при большой высоте подъема клапана, малом перекрытии клапанов и большом ускорении клапанов
• размещение клапанов в сочетании с благоприятными газодинамическими условиями за счет формы впускного канала
• особым образом обработанные впускные и выпускные каналы в головке блока цилиндров
• камера сгорания совершенно новой конструкции

Характеристики BMW M42

За весь период производства этот двигатель был установлен только на BMW 3 серии E30 и E36.

На двигателе используется впрыска топлива системой Bosch Motronic 1,7..

Двигатель БМВ М42 применялся на:

• BMW E30 318i (седан, туринг, купе и кабрио) (только модели для Северной Америки)
• BMW E30 318is
• BMW E36 318i/318ti (только для Северной Америки и южноафриканских моделей)
• BMW E36 318is (седан и купе)

Сравнительные технические параметры двигателя M42 и M40

	М42	М40
Длина, мм	570	560
Ширина, мм	606	580
Высота, мм	730	700
Масса, кг	145	132
Монтажный наклон	30º вправо	30º вправо
Рабочий объем, см³	1796	1796
Диаметр цилиндра, мм	84	84
Ход поршня, мм	81	81
Степень сжатия, :1	10	8,8
Мощность, кВт/л.с.	100/136	83/113
при частоте вращения, 1/мин	6000	5500
Крутящий момент, Нм	172	162
при частоте вращения, 1/мин	4600	4250
Клапанов на цилиндр	4	2
Диаметр клапана, мм	–	–
– впускного	2×33	42
– выпускного	2×30,5	36
Система управления Motronic	M1.7	M1.3
Блок управления DME c	88 контактами	55 контактами
Топливо, октановое число, определенное по исследовательскому методу	95 не этилиров. «супер»	91 не этилиров. нормальный

Двигатель BMW S42B20

BMW S42 – двигатель от BMW Motorsport. В 2001 году этот мотор объемом 3,2 литра признан лучшим двигателем в категории «Лучшие новые разработки», и стал «Лучшим двигателем 2001 года».

Объем двигателя 1999 куб.см, версия двигателя M42 для автоспорта, только вместо M, обозначается S, как S42. Этот двигатель был использован на BMW 320 для Tourenwagen Cup. Он имел индивидуальный дроссель (ITB) для каждого цилиндра, восемь топливных инжекторов вместо стандартных четырех, крышку клапанов с углеродного волокна и воздушной камеры. Заявленная выходная мощность для этих двигателей в 1995 году становила 300 л.с. (224 кВт), в 1996 году 308 л.с. (230 кВт) и в 1997 году 315 л.с. (235 кВт).

Структура двигателя BMW M42

Строение двигателя М42 включает в себя прочный чугунный блок и алюминиевую голову. Для экономии веса на M42 используются алюминиевые цепи, масляный поддон и масляный фильтр с корпусом по типу картриджа.

Камера тесно связанная с камерой M40. 16-клапанная головка и цепной привод кулачков обеспечило прибавку в мощности. Головка блока цилиндров является сердцем 4-клапанного двигателя и изготовлена из алюминиевого сплава.

Двигатель/механика

Блок цилиндров

Блок цилиндров из перлитного серого чугуна тот же, что и у мотора М40. Межцилиндровое расстояние составляет 91 мм. Гильзы цилиндров залиты в блок.

Для охлаждения поршня в постель коренных подшипников встроены 4 форсунки.

Кривошипно-шатунный механизм/коленвал

Коленчатый вал выкован из стали, имеет пять опор и снабжен 8 противовесами. Ход поршня составляет 81 мм.
Все подшипники – так называемые подшипники с трехслойным вкладышем,которые в стуле коренного подшипника классифицируются как тройные, а в основании стрежня шатуна – как двойные. Центрирующий подшипник коленчатого вала находится в четвертом подшипниковом стуле (подшипниковый вкладыш с выточкой под буртик).
Маховик выполнен литьем Гаситель крутильных колебаний с алюминиевым вкладышем свободен в осевом направлении.
В обод гасителя крутильных колебаний смонтирован инкрементный диск. Он дает информацию о положении метки верхней мертвой точки коленчатого вала и служит импульсным датчиком для работы цифровой электроники управления двигателем. Этими конструктивными мерами достигается хорошая степень равномерности вращения благодаря высокому моменту инерции при малой массе, а также высокая плавность работы.

Шатуны

Форма стержней кованных шатунов оптимизирована. Шатуны на 5 мм длиннее и на 12 грамм легче, чем у двигателя M40. Тем самым, в сочетании с укороченными и облегченными поршнями, достигнуто уменьшения масс, вызывающих колебания.

	M40	M42	Разница
Длина	135 мм	140 мм	+ 5 мм
Масса	632 грамма	620 грамм	– 12 грамм

Поршни

Поршни облегченной конструкции компактнее, чем у двигателя M40. Они на 5 мм короче, высота сжатия на 5 мм меньше.

Сравнение двигателей M40 и M42

	M40	M42	Разница
Поршни	359 грамм	340 грамм	– 19 грамм
Поршневые пальцы	105 грамм	105 грамм	–
Поршневые кольца	26  грамм 490 грамм	20 грамм 465 грамм	– 6 грамм – 25 грамм

Днище поршня имеет симметричную полость камеры сгорания. Нижняя сторона днища поршня постоянно охлаждается в конструктивно заданном направлении масляной форсункой (как и в моторе М40 объемом 1,8 литра).

Снижение тепловой нагрузки приводит к уменьшению износа и расхода масла.

Поршневые кольца

• 1-я канавка: Канавка прямоугольного сечения с внутренней фаской и выпуклой хромированной поверхностью;
• 2-я канавка: Скребковое коническое компрессионное кольцо с выточкой;
• 3-я канавка: Коробчатое кольцо со сходящимися фасками и витым пружинным расширителем в качестве маслосъемного кольца;

Прокладка головки блока цилиндров

Прокладка ГБЦ рассчитана на параметры камеры сгорания и выполнена в расчете на свободное движение клапанов.

Головка блока цилиндров

ГБЦ является основой заново разработанного двигателя М42 с 4 клапанами на каждый цилиндр. Она выполнена из алюминиевого кокильного литья и сконструирована по принципу горизонтального потока. На каждый цилиндр с 4 клапанами имеется два расположенных сверху распределительных вала (DHOC – double overhead camshaft – двойной верхний распределительный вал) и центрально расположенная свеча зажигания.

Привод клапана осуществляется посредством тарельчатого толкателя и встроенного гидравлического компенсатора зазора клапанов (HVA).

В принципе головка блока цилиндров состоит из двух частей:

• собственно ГБЦ содержит:
  • впускные/выпускные клапаны
  • впускные/выпускные каналы
• к головке блока цилиндров привинчен картер тарельчатых толкателей (по одному для впуска и выпуска):
  • в нем помещаются распределительные валы
  • он содержит опоры и направляющие тарельчатых толкателей

В ГБЦ по  центру между сторонами впуска и выпуска располагаются свечи зажигания с треугольным массовым электродом. Головка блока цилиндров соответствует существующему расположению отверстий блока цилиндров двигателя М40.

Впускные и выпускные клапаны

Впускные и выпускные клапаны располагаются V-образно, по 4 клапана на цилиндр. Относительно вертикали впускные клапаны наклонены под углом 20º15’, выпускные клапаны – под углом 19º30’. Отсюда угол между осями клапанов составляет 39º45’. Клапаны приводятся в действие распределительным валом через тарельчатые толкатели со встроенными гидрокомпенсаторами зазора. Для уменьшения возбуждения колебаний в приводе клапана на каждом клапане посажена двойная пружина. Ход клапана при впуске/выпуске составляет 9,7 мм.

Выпускные клапаны наполнены натрием (аналогично M40).  Диаметр впускного клапана – 33 мм, выпускного – 30,5 мм.

Распредвал/клапанное газораспределение

Впускные и и выпускные клапаны приводятся в действие через тарельчатые толкатели двумя расположенными сверху распределительными валами (DOCH). Распределительные валы, выполненные как пустотелые отливки из отбеленного чугуна, имеют по 5 подшипников на опорных полках. Ход впускных/выпускных клапанов равен 9,7 мм при различных графиках хода поршня:

– угол поворота коленчатого вала при открытом впускном клапане 104º
– угол поворота коленчатого вала при открытом выпускном клапане 108º

Распределительные валы для сторон впуска и выпуска разные. Они соответствующим образом маркированы.

Привод распределительного вала

Оба распределительных вала приводятся во вращение двухрядной цепью. Эта двухрядная цепь проходит по направляющим шинам в «резиновом ложе». На ведомой ветви цепной передачи находится звездочка и гидравлическое устройство натяжения цепи. Невдалеке от натяжной шины, в ведомой ветви цепной передачи, цепь охлаждается масляной форсункой.

Звездочка распределительного вала

Обе звездочки распределительных валов одинаковой конструкции и подходят к любому из двух валов. На сторонах впуска и выпуска цепной звездочки имеется по одному штырьку, хотя положение распределительного вала для системы управления двигателем определяется импульсным датчиком только на стороне выпуска.

Крепление осуществляется в продольных отверстиях.

Устройство натяжения цепи

Вновь разработанное гидравлическое устройство натяжения цепи обеспечивает постоянное натяжение. Благодаря точному ведению цепи и устройству ее натяжения с масляной амортизацией получен бесшумный привод распределительного вала с хорошими колебательными характеристиками.

Натяжное устройство цепи в разобранном состоянии нельзя устанавливать вновь!

Конструкция камеры сгорания

Камера сгорания в двигателе М42 имеет компактную куполообразную (двояковогнутая) геометрию: в объем камеры сгорания входит поршень с вогнутым днищем, центрально расположенная свеча зажигания, оптимизированные зоны сжатия.

Относительно малые углы наклона клапанов позволяют сделать форму верхушки камеры сгорания плоской. Тем самым концентрация объема камеры сгорания вблизи центрально расположенной свечи зажигания обеспечивает малое соотношение между поверхностью и объемом камеры сгорания.

Преимущества камеры сгорание в моторе M42 в сравнении с предшественниками

• короткие пути пламени, благоприятное распространение пламени и за счет  этого выгодный процесс сгорания;
• равные пути распространения пламени по всем направлениям;
• максимально возможный термодинамический коэффициент полезного действия;
• высокая степень сжатия;
• высокая плавность работы двигателя, в том числе и в диапазоне, близком к холостому ходу;
• заметно большая удельная мощность при высокой экономичности;
• малые тепловые потери;

Головка цилиндра занимает 80 % камеры сгорания, полость поршня – 20 %.

Гидравлическая компенсация зазора клапанов HVA

В моторе М42, впервые в крупносерийном производстве двигателей BMW с 4 клапанами на цилиндр стали применяться тарельчатые толкатели со встроенными гидрокомпенсаторами зазора в клапанах – HVA.

Их применение дает следующие преимущества:
– удобство сервисного обслуживания (отпадает необходимость регулировки зазора клапанов при сборке двигателя и в течении всего срока его службы);
– пониженный уровень шума двигателя;
– уменьшенный износ двигателя;
– постоянные фазы газораспределения во всем рабочем диапазоне двигателя;
– низкая загрязненность отработавших газов;

Тарельчатые толкатели нельзя извлекать из посадочного места магнитами!

Пояснения к рисунку выше:

1. Возвратная пружина раздвигает поршни с внешним корпусом и внутренним корпусом → компенсация зазора клапана в конце его хода.
2. Открывается обратный клапан, масло течет из питательной масляной камеры (поршень) в камеру высокого давления «1» и из предварительной масляной камеры (внешний корпус) в питательную масляную камеру (поршень) «2», а также через маслоподаяющее отверстие в питательную масляную камеру «3» (необходимое пополнение запаса масла).
3. Обратный клапан запирается → жесткий плотный контакт между кулачком и клапаном.

Пояснения к рисунку выше:

1. Тарелка нагружается усилием пружины клапана и массовым усилием.
2. Определенное количество масло выжимается из камеры высокого давления через сливной зазор «1».
3. Масло выжимается из питательной масляной камеры (внешний корпус) через перепускной предохранитель в питательную масляную камеру (поршень) «2».
4. Незначительное количество воздушно-масляной смеси выжимается через маслоподводящее отверстие и масловедущий зазор «3» (удаление воздуха).

Впускной тракт

Впуск воздуха

Глушитель шумов впуска такой же, как в двигателе M40. Большему потреблению воздуха двигателем M42 соответствует впускной патрубок больших размеров.

Система впуска

Система впуска выполнена из алюминиевого литья под давлением с отклоненными вверх впускными газопроводами

Клапанные форсунки расположены рядом с впускными клапанами. Они согласованы с расходом топлива, телесный угол распыления увеличен.
Клапанные форсунки встроены во впускной газопровод.

Это обеспечивает хорошее распределение смеси и, как следствие, низкую загрязненность отработавших газов.

Дроссельная заслонка

Дроссельная заслонка двухступенчатая. Дроссельная заслонка для 1-ой ступени имеет диаметр 35 мм, для 2-ой ступени – 55 мм. Для оптимального согласования с потребностью двигателя, в зависимости от положения педали газа, сначала открывается малая дроссельная заслонка, а начиная с определенного угла раскрытия параллельно с ней постепенно открывается большая заслонка.

Вместо переключателя дроссельной заслонки с контактами холостого хода и полной нагрузки (с потенциометром при автоматической коробке передач), здесь установлен потенциометр дроссельной заслонки для всех диапазонов.
Этот потенциометр не требует дополнительной настройки. Система управления Motronic M1.7 определяет разницу между контактом полной нагрузки и точкой включения холостого хода по программе.

Точка включения холостого хода определяется адаптивно (самообучением). Патрубок дроссельной заслонки обогревается жидкостью системы охлаждения через нагревательный элемент. Этим предотвращается возможное замерзание заслонки.

Крышка головки блока цилиндров

Крышка ГБЦ акустически изолирована прокладками на ней самой, на болтах и на местах опоры элементов вентиляции.

В крышке головки блока цилиндров имеется специальный зажим для демонтажа наконечников проводов к свечам зажигания.

Масляная система

Масляная система по конструкции сравнима с масляной системой двигателя M40. Однако заправочный объем масла увеличен до 4,75 литров (включая масло на смену фильтра). В масляном радиаторе необходимости нет.

Теперь датчик давления масла располагается не на фильтре, а на головке блока цилиндров.

Скользящие поверхности кулачков теперь смазываются не через разбрызгивающие маслопроводы, а через маслоподводящие отверстия в подшипниках распределительных валов и в тарельчатых толкателях.

Давление масла перед фильтром регулируется давлением масла после фильтра. И при увеличении загрязненности фильтра давление после него остается постоянным.

Система охлаждения имеет систему удаления воздуха, регулируемую давлением на входе радиатора (аналогично M40).
Кроме того, этот силовой агрегат имеет вискомуфту вентилятора, работающую в зависимости от температуры и частоты вращения двигателя.

Выпускной тракт

Двигатель М42 имеет трубчатый веерный коллектор из высококачественной стали (прежде был литой коллектор). Диаметр труб равен 38 мм.

Благодаря этому веерному коллектору значительно повышается мощность и крутящий момент. кроме прочего, это достигается благодаря точному подбору длин отдельных труб, использованию газодинамически выгодных сочленений труб, хорошему дросселированию и, тем самым, снижению встречного давления отработавших газов. Благодаря этим мерам также ускоряется начало действия газонейтрализатора.

Трехрезонаторная однотрубная система выпуска

Кислородный датчик ввинчивается во входную трубу газонейтрализатора. Газонейтрализатор соединен со средним глушителем резьбовым пружинно-сферическим соединительным элементом.

Средний глушитель активного типа представляет собой оболочковую емкость с усиленными входом и выходом.

Выходной глушитель является комбинацией отражательной и активной конструкций.

Такие высоконагруженные детали как входные трубы, газонейтрализатор и дополнительный глушитель выполнены из высококачественной стали, прочие детали плакированы алюминием.

Опоры двигателя

Двигатель М42 устанавливается по хорошо себя зарекомендовавшему принципу на гидравлические опоры.

Вспомогательные агрегаты

Вспомогательные элементы мотора приводятся в действие с помощью клиновыми ремнями с открытыми кромками. Компоновка агрегатов и уровней привода являются, такими же как и в M40.

Компрессор кондиционера

Компрессор кондиционера жестко закреплен в опорном кронштейне. Ремень натягивается натяжным роликом внутреннего расположения.

Такой способ крепления и ременный привод обеспечивают преимущества в акустике и повышают надежность работы.

Генератор

Генератор дает ток 80 А для обеспечения баланса электроэнергии.

Стартер

Стартер мощностью 1,4 кВт с промежуточной передачей со скользящими шестернями.

Аккумулятор

Аккумулятор емкостью 46 Ач установлен в моторном отсеке.

Кабельный жгут

Все кабели проложены защищено в кабельных каналах. Разъемные соединения брызгозащищенные.

Свечи зажигания

В моторе М42 используется свечи зажигания с треугольным массовым электродом. Они были разработаны компанией BMW в сотрудничестве с фирмами-изготовителями BOSCH и NGK. Электрод состоит из трех перемычек, которые сходятся в виде опрокинутого треножника над центральным электродом.

• Калильное число 6;
• Резьба свечи 14 на 1,25 мм;

Все свечи в двигателе должны быть от одного производителя.

Изготовитель определяется по следующим признакам:

• NGK – с отверстиями в электроде
• BOSCH – сплошной электрод

Стандартные свечи ни в коем случае устанавливать нельзя! Это может привести к неисправностям двигателя!

Преимущества свечи с треугольным массовым электродом

• большой срок службы
• зазор между электродами не требует дополнительной регулировки
• удобство в сервисном обслуживании
• высокая надежность воспламенения
• высокая надежность в целом

Обновление двигателя M42

В процессе производства M42 претерпел несколько незначительных изменений.

BMW обновила четырехцилиндровый двигатель M42 оптимизировав уровень шума и норму выбросов CO2. Эти изменения включены на всех транспортных средствах E36 произведенных с января 1994 года. Производительность двигателя M42 осталась неизменной.

Используется одна катушка зажигания, которая расположена на передней части правой передней амортизационной стойки.

Новый модуль управления двигателем DME 1.7.2 используется в связи с окончательной модификацией для катушки зажигания. Обозначения PIN-кода DME остаются неизменными по сравнению с DME 1.7.

Картер вентилироваться с помощью устройства под контролем давления. Масляные пары из картера выводятся через лабиринт/маслоуловитель, который интегрирован в крышку головки блока цилиндров (1). Здесь жидкое масло отделяется, вернувшись в головку цилиндров и в конечном итоге в картер. Остальные пары тянутся по впускному коллектору (3) через клапан регулировки давления (2).

Регулирующий клапан установлен на нагретой пластине фланца, расположенного между верхней и нижней секцией впускного коллектора над дифференциальной системой впуска воздуха (DISA). Он подключен к задней крышки головки цилиндров с помощью резинового шланга, и изменяет давление в картере непрерывно в зависимости от нагрузки двигателя и скорость работы. Это предотвращает синий выхлоп дыма и чрезмерное потребление масла и обеспечивает надежную вентиляции картера во всех других условий эксплуатации.

Дополнительные изменения включают в себя

• Указатель уровня масла, примерно на 26 мм короче по сравнению с ранними версиями двигателей М42. Маршрутизация щупа и трубки изменилась, чтобы расположить клапан регулировки давления для изменения системы вентиляции картера;
• Все вспомогательные элементы приводятся в действие с помощью двух клиновых ремней. Первый (2) приводит в действие новый компрессор кондиционера компактной конструкции. Второй (1) приводит в действие новый меньший насос гидроусилителя рулевого управления, новый генератор 80A и водяной насос;

Для соблюдения правил касающихся выбросов CO2, используется новая система впрыска воздуха который позволяет дозировать воздуха в камеру сгорания, таким образом снижая выбросы CO/HC.

Проблемы

Ранние модели М42 подвергались нескольким проблемам в работе.

• Наиболее распространенная неисправность в прорезиненных прокладках между головкой блока цилиндров и корпусом распределителя;
• Так же в ранних версиях двигателя M42 часто встречалась проблема с цепным приводом распредвала. Гидравлический натяжитель, направляющие цепи, направляющее колесо и задний нижний регистр цепи были обновлены для решения проблем с механическим износом. Большинство из этих изменений были осуществлены в преемнике М42 – M44;
• Что касается двигателя для E30, то следует отметить двухсекционный масляный поддон со съемным передним картером, который был установлен на М42. Эта конструкция имеет две проблемы:
  • уязвимость к дороге, так как поддон расположен довольно низко и не защищен подрамником или поперечной балкой. Алюминиевый поддон будет ломаться, а не деформироваться на значительное существенное воздействие. Для решения этой проблемы была разработана стальная пластина, которая настоятельно рекомендуется для установки в тех случаях, когда передняя подвеска была изменена, чтобы улучшить управляемость автомобиля;
  • вторая проблема является гораздо более существенной – верхний масляный поддон включает в себя канал масляного насоса и запечатан в картере масляного фильтра с бумажной прокладкой. Последствия – потеря давления масла или аэрации моторного масла. Рекомендация – снять нижний поддон и осмотреть шесть 10-миллиметровых болтов, далее их очистить и нанести герметик;
• Повреждения деталей ГРМ, вызванных перескоком цепи;

Двигатель БМВ М42 был заменен на двигатель M44.