Двигатель BMW M54 – шестицилиндровый поршневой двигатель с изменяемой фазой открытия клапанов, поцилиндровой системой управления детонацией и системой выпуска ОГ с новыми катализаторами, расположенными рядом с двигателем, и контрольным лямбда-зондом.

Содержание:

Мотор M54 был разработан на базе двигателя M52TU и производился с 2000 по 2006 г.г.. По сравнению со своим предшественником M52, особенность M54 заключается в электронном управлении дроссельной заслонкой и фаз газораспределения для впускных и выпускных клапанов. Этот мотор был разработан с целью снижения выбросов, экономии топлива и увеличение мощности и уровня производительности в целях лидерства в сегменте 6-цилиндровых двигателей.

В 2003 и 2004 годах двигатель M54 стал лучшим двигателем в категории «от 2,0 до 2,5 литров».

Мотор  БМВ M54 впервые был установлен на X5 E53 2001-го модельного года. Далее, в июне 2000 года этот двигатель был установлен на BMW 3 серии E46 (седан, туринг, купе, кабриолет, компакт) и Z3 (Coupe/Roadster), а через три месяца в сентябре того же года на E39 5 серии (2,5-литровый двигатель). В дальнейшем развитии двигатель M54 устанавливался на E60/E61), 7 серию (E65, E66), Z4 (Coupe/Roadster) и X3 E83.

BMW E46 M3 работает на двигателе S54, который основан на двигателе M54.

Двигатель БМВ М54 был заменен на двигатель N52 и N54.

Основные особенности мотора М54

  • рядный 6-цилиндровый 24-клапанный двигатель
  • блок-картер из алюминиевого спала ALSiCu3 с запрессованными гильзами цилиндров из серого чугуна
  • алюминиевая головка блока цилиндров
  • многослойная металлическая прокладка головки блока цилиндров
  • измененный коленчатый вал у М54В22/М54В30
  • внутреннее закрепленное на коленвале метало-керамическое инкрементное колесо
  • масляный насос и отдельный успокоитель уровня масла
  • циклонный сепаратор масла с новым вводом в систему впуска
  • система газораспределения с изменяемой фазой открытия клапанов для распредвалов впускных и выпускных клапанов = Doppel-VANOS
  • модифицированные распредвалы впускных клапанов для M54B30
  • измененные поршни
  • “колотый” шатун (изготовленный по технологии с разломом) для двигателей B22 и B25
  • термостат с программным управлением
  • дроссельная заслонка с электроприводом (EDK)
  • трехчастный всасывающий модуль с электрически регулируемой резонансной заслонкой и турбулентной системой
  • двухпоточные встроенные в выпускной коллектор катализаторы, расположенные рядом с двигателем
  • контрольные лямбда-зонды за катализатором
  • система подачи добавочного воздуха – насос и клапан (в зависимости от требований к токсичности ОГ)
  • вентиляция картера

Характеристики BMW M54B22

Это базовая версия мотора БМВ М54 с электронным управлением Siemens MS43.0, которая дебютировала осенью 2000 года и была основана на 2-литровом M52. Устанавливался М54Б22 на:

Кривая крутящего момента M54B22 против M52B20

Диаграмма полной нагрузки двигателя M54B22

Диаграмма полной нагрузки двигателя M54B22

Характеристики BMW M54B25

2,5-литровый М54Б25 создан на основе предшественника и сохранил в себе те же силовые характеристики и размерные параметры.

Устанавливался он на:

Кривая крутящего момента M54B25 vs M52B25

Диаграмма полной нагрузки двигателя M54B25

Диаграмма полной нагрузки двигателя M54B25

Характеристики BMW M54B30

Топовая 3-литровая версия двигателя семейства M54. В дополнение к увеличению объему, по сравнению с самым мощным предшественником B28, в М54Б30 изменился механически, а именно, установлены новые поршни, которые имеют короткую юбку по сравнению с M52TU и были заменены поршневые кольца, чтобы уменьшить трение. Коленчатый вал для 3-литрового M54 был взят от S52B32 – устанавливаемый на BMW M3. Фазы газораспределиния DOHC изменены, лифт увеличен до 9,7 мм, а новые пружины клапанов были установлены для увеличения подъемной силы. Впускной коллектор модифицирован и на 20 мм короче. Диаметр трубок увеличился незначительно.
М54Б30 применялся на:

Кривая крутящего момента M54B30 vs M52B28

Диаграмма полной нагрузки двигателя M54B25

Диаграмма полной нагрузки двигателя M54B25

Характеристики двигателя BMW M54

 M54B22  M54B25  M54B30
 Объем, см³  2171  2494  2979
 Диаметр цилиндра/ход поршня, мм  80,0/72,0  84,0/75,0  84,0/89,6
 Клапанов на цилингдр  4  4  4
 Степень сжатия, :1  10,7  10,5  10,2
 Мощность, л.с. (кВт)/об.мин  170 (125)/6100 192 (141)/6000  231 (170)/5900
 Крутящий момент, Нм/об.мин  210/3500  245/3500  300/3500
 Максимальная частота вращения, об.мин  6500  6500  6500
 Рабочая температура, ∼ ºC  95  95  95
 Вес двигателя, ∼ кг  128  129  120

Структура двигателя BMW M54

Двигатель М54

Двигатель М54

Блок-картер

Блок-картер двигателя M54 заимствован у M52TU. Его можно сравнить с двигателем M52 модели Z3 объемом 2,8 литра. Он изготовлен из алюминиевого сплава с запрессованными гильзами из серого чугуна.

У этих двигателей блок-картер унифицирован для автомобилей в любом экспортном исполнении. Имеется возможность одноразовой обработки зеркала цилиндров (+0,25).

Картер двигателя M54

Картер двигателя M54: 1 – Блок цилиндров с поршнями; 2 – Болт с шестигранной головкой; 3 – Резьбовая пробка M12X1,5; 4 – Резьбовая пробка M14X1,5-ZNNIV; 5 – Уплотнительное кольцо A14X18-AL; 6 – Центрирующая втулка D=10,5MM; 7 – Центрирующая втулка D=14,5MM; 8 – Центрирующая втулка D=13,5MM; 9 – Установочный штифт M10X40; 10 – Установочный штифт M10X40; 11 – Резьбовая пробка M24X1.5; 12 – Промежуточная вставка; 13 – Болт с шестигранной головкой с шайбой;

Коленчатый вал

Для двигателей M54B22 и M54B30 коленвал был адаптирован. Так у M54B22 ход поршня составляет 72 мм, а у M54B30 – 89,6 мм.

У двигателя объемом 2,2/2,5 литров коленвал изготовлен из чугуна с шаровидным графитом. Из-за более высокой мощности у двигателей объемом 3,0 литра используется штампованный стальной коленчатый вал. Массы коленвалов были оптимально уравновешены. Такое преимущество, как высокая прочность,способствует снижению вибраций и повышению комфортности.

Коленчатый вал имеет (аналогично двигателю M52TU) 7 коренных подшипников и 12 противовесов. Центрирующий подшипник установлен на шестой опоре.

Коленчатый вал мотора М54

Коленчатый вал мотора М54: 1 – Оборотный коленвал с вкладышами подшипников; 2 и 3 – Вкладыш упорного подшипника; 4 – 7 – Вкладыш подшипника; 8 – Колесо импульсного датчика; 9 – Стопорный болт с зубчатым буртиком;

Поршни и шатуны

Поршни двигателя M54 усовершенствованны с целью уменьшения токсичности ОГ, на всех двигателях (2,2/2,5/3,0 литра) имеют идентичную конструкцию. Юбка поршня графитизирована. Этот метод снижает уровень шума и трение.

Поршень мотора M54

Поршень мотора M54: 1 – Поршень Mahle; 2 – Пружинное стопорное кольцо; 3 – Ремонтный комплект поршневых колец;

Поршни (то есть двигатели) рассчитаны на использование топлива ROZ 95 (неэтилированный супер). В крайних случаях можно использовать топливо марки не ниже ROZ 91.

Рекомендуется использование топлива ROZ 98. Это увеличивает выход мощности, приносит приносит меньший вред окружающей среде и экономит топливо.

Шатуны двигателя объемом 2,2/2,5 литров выполнены из специальной кованной стали, способной образовывать хрупкий излом.

Шатун двигателя М54

Шатун двигателя М54: 1 – Оборотный комплект шатуна с надломом; 2 – Втулка нижней головки шатуна; 3 – Шатунный болт; 4 и 5 – Вкладыш подшипника;

Длина шатуна у М54Б22/М54Б25 равняется 145 мм, а у М54Б30 – 135 мм.

Маховик

На автомобилях с автоматической коробкой передач маховик – цельной стальной. На автомобилях с механической коробкой передач используется двухмассовый маховик (ZMS) с гидравлическим демпфированием.

Маховик АКПП в двигателе М54

Маховик АКПП в двигателе М54: 1 – Маховик; 2 – Центрирующая втулка; 3 – Распорная шайба; 4 – Ведомый диск; 5-6 – Болт с шестигранной головкой;

Саморегулирующее сцепление (SAC – Self Adjusting Chlutch), который используется с одной из механических КПП с начала серийного производства, имеет уменьшенный диаметр, что ведет к более низкому моменту инерции масс и, тем самым, к лучшей переключаемости коробки передач.

Маховик МКПП в двигателе М54

Маховик МКПП в двигателе М54: 1 – Двухмассовый маховик; 3 – Центрирующая втулка; 4 – Болт с шестигранной головкой; 5 – Радиальный шарикоподшипник;

Демпфер крутильных колебаний

Для данного двигателя был разработан новый демпфер крутильных колебаний. Кроме того используется также демпфер крутильных колебаний другого изготовителя.

Демпфер крутильных колебаний одночастный, нежестко закрепленный. Демпфер отбалансирован с наружной стороны.

Для установки центрального болта и демпфера крутильных колебаний будет использоваться новое приспособление.

Демпфер двигателя M54

Демпфер двигателя M54: 1 – Демпфер крутильных колебаний; 2 – Болт с шестигранной головкой; 3 – Прокладочная шайба; 4 – Звездочка; 5 – Сегментная шпонка;

Привод вспомогательного и навесного оборудования выполняет поликлиновый ремень, не требующий технический обслуживания. Он натягивается с помощью подпружиненного или (при соответствующем специальном оснащении) гидро-амортизируемого натяжителя.

Смазочная система и масляный картер

Подача масла осуществляется двухсекционным насосом ротором типа со встроенной системой регулировки давления масла. Он приводится в действие от коленчатого вала через цепь.

Успокоитель уровня масла установлен отдельно.

Для придания жесткости корпусу коленчатого вала на М54В30 устанавливаются металлические уголки.

Головка блока цилиндров

Алюминиевая ГБЦ M54 не отличается от ГБЦ M52TU.

Головка блока цилиндров двигателя М54

Головка блока цилиндров двигателя М54: 1 – Головка блока цилиндров с опорными планками; 2 – Опорная планка сторона выпуска; 3 – Центрирующая втулка; 4 – Гайка фланца; 5 – Направляющая втулка клапана; 6 – Кольцо седла впускного клапана; 7 – Кольцо седла выпускного клапана; 8 – Центрирующая втулка; 9 – Установочный штифт M7X95; 10 – Установочный штифт M7/6X29,5; 11 – Установочный штифт M7X39; 12 – Установочный штифт M7X55; 13 – Установочный штифт M6X30-ZN; 14 – Установочный штифт D=8,5X9MM; 15 – Установочный штифт M6X60; 16 – Центрирующая втулка; 17 – Крышка; 18 – Резьбовая пробка M24X1,5; 19 – Резьбовая пробка M8X1; 20 – Резьбовая пробка M18X1,5; 21 – Крышка 22,0MM; 22 – Крышка 18,0MM; 23 – Резьбовая пробка M10X1; 24 – Уплотнительное кольцо A10X15-AL; 25 – Установочный штифт M6X25-ZN; 26 – Крышка 10,0MM;

Для снижения веса, крышка головки блока цилиндров изготовлена из пластмассы. Во избежание шумоизлучения она нежестко соединена с головкой блока цилиндров.

Клапаны, привод клапанов и газораспределение

Привод клапанов в целом отличается не только низким весом. Он также очень компактный и жесткий. Этому помимо всего прочего, способствует максимально малый размер гидравлических элементов компенсации зазора.

Пружины были адаптированны к увеличенному ходу клапанов у M54B30.

Газораспределительный механизм в М54

Газораспределительный механизм в М54: 1 – Распредвал впускных клапанов; 2 – Распредвал выпускных клапанов; 3 – Впускной клапан; 4 – Выпускной клапан; 5 – Ремкомплект маслоотражательных колпачков; 6 – Тарелка пружины; 7 – Пружина клапана; 8 – Тарелка пружины Вх; 9 – Сухарь клапана; 10 – Гидравлический тарельчатый толкатель;

ВАНОС

Как и у M52TU, на М54 изменение фаз газораспределения обоих распределительных валов осуществляется с помощью Doppel-VANOS.

Распредвал впускных клапанов М54Б30 был переработан. Это привело к изменению фаз газораспределения, которые показаны ниже.

Регулировочный ход распредвалов двигателя М54

Регулировочный ход распредвалов двигателя М54: UT – нижняя мертвая точка; OT – верхняя мертвая точка; A – распредвал впускных клапанов; E – распредвал выпускных клапанов;

Система впуска

Всасывающий модуль

Система впуска была адаптирована к изменившимся значениям мощности и рабочему объему цилиндров.

У двигателей M54B22/M54B25 трубы были укорочены на 10 мм. Поперечное сечение было увеличено.

У M43B30 трубы были укорочены на 20 мм. Поперечное сечение, также увеличено.

Двигатели получили новую направляющую всасываемого воздуха.

Картер вентилируется через нагнетательный клапан по шлангу к распределительной планке. Изменилось соединение с распределительной планкой. Оно теперь расположено между цилиндрами  1 и 2, а также 5 и 6.

Система впуска двигателя M54

Система впуска двигателя M54: 1 – Впускной трубопровод; 2 – Комплект профильных прокладок; 3 – Датчик температуры воздуха; 4 – Кольцо круглого сечения; 5 – Адаптер; 6 – Кольцо круглого сечения 7X3; 7 – Исполнительный узел; 8 – Клапан регулировки х.х.T-образной формы BOSCH; 9 – Кронштейн клапана холостого хода; 10 – Резиновый раструб; 11 – Резино-металлический шарнир; 12 – Болт Torx с шайбой M6X18; 13 – Винт с полупотайной головкой; 14 – Гайка шестигранная с шайбой; 15 – Колпачок D=3,5MM; 16 – Колпачковая гайка; 17 – Колпачок D=7,0MM;

Система выпуска ОГ

В система ОГ на двигателе М54 используются катализаторы, которые были приведены в соответствие с предельными значениями нормы EU4.

На моделях с левым рулевым колесом используются два катализатора, расположенные рядом с двигателем.

На автомобилях с правым рулевым колесом используются первичный и основной катализаторы.

Выпускной коллектор с катализатором в двигателе M54

Выпускной коллектор с катализатором в двигателе M54

Система подготовки и регулировки рабочей смеси

Система ПРРС аналогична двигателю M52TU. Имеющиеся изменения перечислены ниже.

  • дроссельная заслонка с электроприводом (EDK)/клапан холостого хода
  • компактный термоанемометрический расходомер воздуха (HFM тип B)
  • форсунки с распылением под углом (M54B30)
  • трубопровод возврата топлива:
    • только до топливного фильтра
    • отсутствует возвратный топливопровод от топливного фильтра до распределительной магистрали
  • функция диагностики течи в топливном баке (США)

На двигателе M54 используется система управления Siemens MS 43.0 взятая от двигателя M62TU. Система включает в себя электрическую дроссельную заслонку (EDK) и датчик положения педали (PWG) для управления мощностью двигателя.

Система управления двигателем Siemens MS43

MS43 – это двухпроцессорный электронный блок управления (ЭБУ). Он представляет собой переработанный блок MS42 с дополнительными компонентами и функциями.

Двухпроцессорный ЭБУ (MS43) состоит из основного и контрольного процессоров. Благодаря этому осуществляется концепция безопасности. ELL (электронная система регулировки мощности двигателя) также интегрирована в блок MS43.

Разъем блока управления имеет 5 модулей в корпусе с однорядным расположением выводов (134 штыря).

 Модуль 1  питание
 Модуль 2  периферийные сигналы (лямбда-зонды/CAN и т.д.)
 Модуль 3  сигналы двигателя
 Модуль 4  сигналы автомобиля
 Модуль 5  сигналы зажигания
Внутри блока управления MS43

Внутри блока управления MS43

Для всех вариантов двигателя М54 используется один и тот же блок MS43, который программируется для использования с конкретным вариантом.

Датчики/Исполнительные механизмы

  • лямбда-зонды Bosch LSH;
  • датчик положения распредвала (статический датчик Холла);
  • датчик положения коленчатого вала (динамический датчик Холла);
  • датчик температуры масла;
  • температура на выходе из радиатора (электровентилятор/программируемое охлаждение);
  • HFM 72 тип B/1 фирмы Siemens для М54Б22/М54Б25
    HFM 82 тип В/1 фирмы Siemens для М54В30;
  • функция темпомата, интегрированная в блок МС43;
  • электромагнитные клапаны системы ВАНОС;
  • резонансная выпускная заслонка;
  • EWS 3.3 с подсоединением к шине K-Bus;
  • термостат с электрообогревом;
  • электровентилятор;
  • нагнетатель добавочного воздуха (в зависимости от требований к токсичности ОГ);
  • модуль диагностики течи топливного бака DMTL (только США);
  • EDK – дроссельная заслонка с электроприводом;
  • резонансная заслонка;
  • клапан вентиляции топливного бака;
  • регулятор холостого хода (ZDW 5);
  • датчик положения педали (PWG) или модуль педали акселератора (FPM);
  • датчик высоты, встроенный в MS43 в виде интегральной схемы;
  • диагностика главного реле контакта 87;

Объем функций

Заслонка глушителя

Для оптимизации уровня шума возможно управление заслонкой глушителя в зависимости от частоты вращения и нагрузки. Эта заслонка используется на автомобилях БМВ Е46 с двигателем М54Б30.

Активизация заслонки глушителя осуществляется как у блока MS42.

Превышение уровня пропусков зажигания

Принцип контроля превышения уровня пропусков зажигания не отличается от MS42 и одинаково действует в отношении моделей для ЭКЕ и США. Оценивается сигнал от датчика положения коленчатого вала.

Если через датчик положения коленвала распознаются пропуски зажигания, то они различаются и оцениваются по двум критериям:

  • Во-первых, пропуски зажигания ухудшают показатели токсичности ОГ;
  • Во-вторых, пропуски зажигания могут даже привести к повреждению катализатора из-за перегрева;

Пропуски зажигания, наносящие вред окружающей среде

Пропуски зажигания, ухудшающие показатели ОГ, контролируются с периодичностью 1000 оборотов двигателя.

При превышении заложенной в ЭБУ границы в блок управления в целях диагностики записывается неисправность. Если при втором цикле проверки и этот уровень будет превышен, то включится сигнальная лампа в комбинации приборов (Check-Engine), а цилиндр будет отключен.

Эта лампа также активизируется у моделей для ЭКЕ.

Пропуски зажигания, ведущие к повреждению катализатора

Пропуски зажигания, которые могут привести к повреждению катализатора, контролируются с периодичностью 200 оборотов двигателя.

Как только превышается заложенный в ЭБУ уровень пропусков зажигания в зависимости от частоты и нагрузки, то сразу включается сигнальная лампа (Check-Engine) и отключается сигнал впрыска в соответствующий цилиндр.

Информация от датчика уровня топлива в баке “Бак пуст” выдается на DIS-тестер в виде диагностического указания.

Еще имеющееся шунтирующее сопротивление 240 Ω контроля цепей системы зажигания является только входным параметром для контроля уровня пропусков зажигания.

В качестве второй функции по этому проводу контроля цепей системы зажигания в ЗУ в целях диагностики записываются неисправности исключительно системы зажигания.

Сигнал скорости движения (сигнал v)

Сигнал v поступает к системе управления двигателем от ЭБУ системы ABS (правого заднего колеса).

Ограничение скорости (ограничение v max) также осуществляется посредством закрывания дроссельной заслонки (EDK) с помощью электропривода. При наличии неисправности EDK ограничение v max осуществляется через выключение цилиндра.

Второй сигнал скорости движения (усредненное значение сигналов от обоих передних колес) передается по шине CAN. Он, например, также используется системой FGR (система поддержания заданной скорости).

Датчик положения коленчатого вала (KWG)

Датчик положения коленчатого вала — это динамический датчик Холла. Сигнал поступает только при работающем двигателе.

Колесо датчика установлено непосредственно на валу в районе 7-го коренного подшипника, а сам датчик находится под стартером. Поцилиндровое распознавание пропусков зажигания осуществляется также по этому сигналу. В основе контроля пропусков зажигания лежит контроль ускорения коленчатого вала. Если происходит пропуск зажигания в одном из цилиндров, то у коленчатого вала в то время, когда он описывает определенный сегмент окружности, падает угловая скорость в сравнении с остальными цилиндрами. При превышении рассчитанных значений неплавности хода распознаются пропуски зажигания индивидуально для каждого цилиндра.

Принцип оптимизации токсичности при глушении двигателя

После выключения двигателя (контакта 15) система зажигания М54 не обесточивается, и уже впрыскнутое топливо сгорает. Это положительно влияет на параметры токсичности ОГ после глушения двигателя и при его повторном пуске.

Принцип оптимизации токсичности ОГ при глушении мотора

Принцип оптимизации токсичности ОГ при глушении мотора

 1  частота вращения коленвала двигателя
 2  впрыск
 3  зажигание

Расходомер воздуха HFM

Функции расходомера воздуха фирмы Siemens не изменились.

 М54В22/М54В25  М54В30
 диаметр HFM  диаметр HFM
 72 мм  82 мм

Регулятор холостого хода

По регулятору холостого хода ZWD 5 блок МС43 определяет заданное значение частоты вращения холостого хода.

Регулировка холостого хода осуществляется с помощью скважности импульса с основной частотой 100 Гц.

Задачи регулятора холостого хода состоят в следующем:

  • обеспечение необходимого количества воздуха при пуске, (при температуре < -15C дроссельная заслонка (EDK) дополнительно открывается с помощью электропривода);
  • предварительное управление холостым ходом для соответствующего заданного значения частоты вращения и нагрузки;
  • регулировка холостого хода для соответствующих значений частоты вращения, (быстрая и точная регулировка осуществляется через зажигание);
  • управление турбулентным потоком воздуха для холостого хода;
  • ограничение разряжения (голубое дымление);
  • повышение комфортности при переходе на режим принудительного холостого хода;

Предварительное управление нагрузкой через регулятор холостого хода настраивается при:

  • включенном компрессоре кондиционера;
  • поддержке трогания с места;
  • различных частотах вращения электровентилятора;
  • включение “ходового” положения;
  • регулировке зарядного баланса;

Ограничение частоты вращения коленвала

Ограничение частоты вращения коленчатого вала зависит от передачи.

Сначала регулировка осуществляется мягко и комфортно через EDK. Когда же частота вращения становится > 100 об/мин, то она ограничивается более жестко выключением цилиндра.

То есть, при высокой передаче ограничение комфортное. При низкой передаче и на холостом ходу ограничение более жесткое.

Датчик положения распредвала впускных/выпускных клапанов

Датчик положения распредвала на стороне впуска — это статический датчик Холла. Он подает сигнал еще при выключенном двигателе.

Датчик положения распредвала впускных клапанов служит в целях распознавания ряда цилиндров для предварительного впрыска, в целях синхронизации, в качестве датчика частоты вращения при выходе из строя датчика коленвала, а также для регулировки положения распредвала впускных клапанов (VANOS). Датчик положения распредвала выпускных клапанов служит для регулировки положения распредвала выпускных клапанов (VANOS).

Осторожно при монтажных работах!

Даже слегка погнутое колесо датчика может привести к неверным сигналам и, таким образом, к появлению сообщений о неисправностях и отрицательному влиянию на функционирование.

Клапан вентиляции топливного бака TEV

Клапан вентиляции топливного бака активизируется сигналом с частотой 10 Гц и является нормально-закрытым. Он имеет облегченную конструкцию и поэтому выглядит несколько иначе, но по функциям его можно сравнить с серийной деталью.

Всасывающии струиныи насос

Отсутствует отключающий клапан всасывающего струйного насоса.

Блок-схема всасывающего струйного насоса М52 и М43

Блок-схема всасывающего струйного насоса М52/М43: 1 – Воздушный фильтр; 2 – Расходомер воздуха (HFM); 3 – Дроссельная заслонка двигателя; 4 – Двигатель; 5 – Всасывающий трубопровод; 6 – Клапан холостого хода; 7 – Блок MS42; 8 – Нажатие на педаль тормоза; 9 – Усилитель тормозов; 10 – Тормозные механизмы колес; 11- Всасывающий струйный насос;

Датчик задаваемого значения

Задаваемое водителем значение регистрируется датчиком в пространстве для ног. При этом используются два различных компонента.

На BMW Z3 устанавливается датчик положения педали (PWG), а на всех остальных автомобилях — модуль педали акселератора (FPM).

У PWG задаваемое водителем значение определяется с помощью сдвоенного потенциометра, а в FPM – с помощью датчика Холла.

Электрические сигналы 0,6 В – 4,8 В у канала 1 и в диапазоне 0,3 В – 2,6 В у канала 2. Каналы не зависят друг от друга, это обеспечивает более высокую надежность системы.

Точка режима Kick-Down у автомобилей с автоматической КПП распознается в ходе оценки программным обеспечением предельных значений напряжения (приблизительно 4,3 В).

Датчик задаваемого значения, аварийный режим

При появлении неисправности PWG или FPM запускается аварийная программа двигателя. Электроника ограничивает крутящий момент двигателя таким образом, что дальнейшее движение возможно только условно. Загорается сигнальная лампа EML.

При выходе из строя также второго канала включается холостой ход двигателя. На холостом ходу возможны два значения частоты вращения. Это зависит от того, нажат тормоз или отпущен. Дополнительно загорается лампа Check Engine.

Дроссельная заслонка с электроприводом (EDK)

Предварительное управление наполнением через EDK и регулятор холостого хода ZWD

Предварительное управление наполнением через EDK и регулятор холостого хода ZWD

 Обозначение  Пояснение
 ISAPWM (LLFS)  управление наполнением на холостом ходу; через регулятор холостого хода ZWD 5
 PVS_AG
(PWG_IST)		  сигнал педали акселератора; задаваемая нагрузка в виде сигнала потенциометра/датчика Холла
 TPS_AV (EDK)  графическая характеристика EDK в виде отношения угла открытия дроссельной заслонки в % и к задаваемой нагрузке в градусах
 MTCPWM
(TAEDK)		  скважность импульса дроссельной заслонки в %
 PWG_IST  угол открытия дроссельной заслонки в градусах от 0 до 90
 º DK %  скважность импульса в % от -40 до 120

Перемещение EDK осуществляется электродвигателем постоянного тока с редуктором. Активизация осуществляется по сигналу с широтно-импульсной модуляцией. Угол открытия дроссельной заслонки рассчитывается по сигналам задаваемого водителем значения (PWG_IST) от модуля педали акселератора (PWG_IST) или датчика положения педали (PWG) и по командам других систем (ASC, DSC, MRS, EGS, частота вращения коленвала на холостом ходу и т.д.).

Эти параметры образуют предварительное значение, на основании которого через регулятор холостого хoда ZWD 5 осуществляется управление EDK и LLFS (управление наполнением на холостом ходу).

Чтобы достичь оптимального завихрения в камере сгорания, сначала открывается только регулятор холостого хода ZWD 5 для управления наполнением на холостом ходу (LLFS).

Импульсом со скважностью -50% (MTCPWM) электропривод удерживает EDK у упора положения холостого хода.

Это означает, что в нижнем диапазоне нагрузки (движение с постоянной скоростью около 70 км/час) управление осуществляется только через регулятор холостого хода.

Задачи EDK состоят в следующем:

  • преобразование задаваемого водителем значения (сигнал FPM или PWG), также система поддержания заданной скорости;
  • преобразование аварийного режима двигателя;
  • преобразование подключения нагрузки;
  • ограничение V max;

Положение дроссельной заслонки определяется через потенциометры, выходные напряжения которых изменяются обратно пропорционально друг другу. Эти потенциометры находятся на валике дроссельной заслонки. Электрические сигналы варьируются в диапазоне 0,3 В – 4,7 В у потенциометра 1 и в диапазоне 4,7 В – 0,3 В у потенциометра 2.

Концепция безопасности EML в отношении EDK

Концепция безопасности EML аналогична концепции двигателя М62.

 Обозначение  Пояснение
 Выходное напряжение  выходное напряжение датчика положения педали или напряжение модуля педали акселератора
 Угол датчика  угол датчика в %
 Выходное напряжение  выходное напряжение датчика 1 или 2 дроссельной заслонки
 Угол датчика  скважность импульса дроссельной заслонки в %
 DKG1  датчик 1 дроссельной заслонки
 DKG2  датчик 2 дроссельной заслонки
 UMA  максимальное значение датчика 2 дроссельной заслонки
 OMA  максимальное значение датчика 1 дроссельной заслонки

Управление нагрузкой через клапан холостого хода и дроссельную заслонку

Регулировка холостого хода осуществляется через клапан холостого хода. Когда запрашивается более высокая нагрузка, то ZWD и EDK взаимодействуют.

Аварийный режим дроссельной заслонки

Диагностические функции ЭБУ могут распознавать как электрические, так и механические неисправности дроссельной заслонки. В зависимости от характера неисправности загораются сигнальные лампы EML и Check Engine.

Электрическая неисправность

Электрические неисправности распознаются по значениям напряжения потенциометров. Если пропадает сигнал одного из потенциометров, то максимально разрешенный угол открытия дроссельной заслонки ограничивается 20 °DK.

Если пропали сигналы от обоих потенциометров, то распознать положение дроссельной заслонки нельзя. Происходит отключение дроссельной заслонки в комбинации с функцией аварийного прекращения подачи топлива (SKA). Частота вращения теперь ограничивается до 1300 об/мин, чтобы можно было, например, покинуть опасную зону.

Механическая неисправность

У дроссельной заслонки может быть тугой ход или она может заедать.

ЭБУ также способен это распознавать. В зависимости от того, насколько тяжела и опасна неисправность, различают две аварийные программы. Тяжелая неисправность вызывает отключение дроссельной заслонки в комбинации с функцией аварийного прекращения подачи топлива (SKA).

Неисправности, представляющие меньшую угрозу безопасности, допускают дальнейшее движение. Частота вращения теперь ограничивается в зависимости от задаваемого водителем значения. Этот аварийный режим называется режимом аварийной подачи воздуха.

Режим аварийной подачи воздуха наступает также, когда выходной каскад дроссельной заслонки больше не активизируется.

Запоминание упоров дроссельной заслонки

После замены регулятора дроссельной заслонки требуется повторное запоминание упоров дроссельной заслонки. Этот процесс можно запустить с помощью тестера. Регулировка дроссельной заслонки происходит также автоматически после включения зажигания. Если коррекция системы закончилась безуспешно, то снова включается аварийная программа SKA.

Аварийный режим регулятора холостого хода

При электрических или механических неисправностях клапана холостого хода происходит ограничение частоты вращения в зависимости от задаваемого водителем значения по принципу режима аварийной подачи воздуха. Дополнительно через VANOS и систему управления детонацией заметно снижается мощность. Загораются сигнальные лампы EML и Check-Engine.

Датчик высоты

Датчик высоты определяет текущее давление окружающей среды. Это значение в первую очередь служит для более точного расчета крутящего момента двигателя. По таким параметрам как давление окружающей среды, масса и температура всасываемого воздуха, а также температура двигателя крутящий момент рассчитывается очень точно.

Кроме того, датчик высоты используется для работы DMTL.

Модуль диагностики течи топливного бака DTML (США)

Модуль служит для распознавания в системе питания течи > 0,5 мм.

Принцип работы DTML

Продувка: с помощью пластинчатого насоса в модуле диагностики наружный воздух продувается через фильтр с активированным углем. Переключающий клапан и клапан вентиляции топливного бака открыты. Таким образом фильтр с активированным углем “продувается”.

Продувка фильтра с активированным углем

Продувка фильтра с активированным углем: AKF – фильтр с активированным углем; DK – дроссельная заслонка; Filter – фильтр; Frischluft – наружный воздух; Motor – двигатель; TEV – клапан вентиляции топливного бака; 1 – топливный бак; 2 – переключающий клапан; 3 – опорная течь;

Опорное измерение: с помощью пластинчатого насоса через опорную течь продувается наружный воздух. При этом измеряется потребляемый насосом ток. Ток насоса служит при последующей “диагностике течи” в качестве опорного значения. Потребляемый насосом ток составляет порядка 20-30 мА.

Опорное измерение

Опорное измерение

Измерение в баке: после опорного измерения с помощью пластинчатого насоса давление в системе питания увеличивается на 25 гПа. Измеренный при этом ток насоса сравнивается с опорным значением тока.

Измерение в баке - диагностика течи

Измерение в баке – диагностика течи: AKF – фильтр с активированным углем; DK – дроссельная заслонка; Filter – фильтр; Frischluft – наружный воздух; Motor – двигатель; TEV – клапан вентиляции топливного бака; 1 – топливный бак; 2 – переключающий клапан; 3 – опорная течь;

Если опорное значение тока (+/- допуск) не достигнуто, то предполагается, что система питания неисправна.

Если опорное значение тока (+/- допуск) достигнуто, то имеется течь 0,5 мм.

Если опорное значение тока превышено, то система питания герметична.

Кривые потребления тока двигателем насоса

Кривые потребления тока двигателем насоса

Примечание: Если при работающей диагностике течи начинается заправка топливом, то система прерывает диагностику. Сообщение о неисправности (например, “сильная течь”), которое может появиться при заправке топливом, стирается во время следующего цикла движения.

Диагностика условий пуска

 Критерий пуска  Условие пуска
 Двигатель ВЫКЛ.
 Продолжительность последней стоянки  > 5 часов
 Продолжительность текущей поездки  > 20 мин
 Уровень топлива в баке  > 15% и < 85%
 Температура окружающей среды  > 4ºC и <35ºC
 Высота над уровнем моря  < 2500 метров
 Напряжение аккумуляторной батареи  > 11,5 В и < 14,5 В

Указания по диагностике

Диагностика контакта 87 главного реле

Контакты нагрузки главного реле проверяются MS43 на падение напряжения. При неисправности МС43 заносит сообщение в ЗУ неисправности.

Тест-блок позволяет диагностировать питание реле от плюса и минуса и распознавать статус переключения.

Предположительно тест-блок будет включен в DIS (CD21), где его можно будет вызвать.

Проблемы двигателя БМВ М54

Двигатель M54 считается одним из самых успешных моторов компании БМВ, но тем не менее, как и в любом механическом устройстве, что-то, иногда выходит из строя:

  • система вентиляции картера с дифференциальным клапаном;
  • подтеки из корпуса термостата;
  • трещины на пластиковой крышке двигателя;
  • отказы датчиков положения распределительных валов;
  • после перегрева появляются проблемы со срывом резьбы в блоке под крепление ГБЦ;
  • перегрев силового агрегата;
  • перерасход масла;

Выше перечисленные неисправности мотора зависят от того, как эксплуатировался двигатель, ведь автомобиль БМВ для многих, – это не просто средство для повседневного передвижения по маршруту “дом-работа-дом”.