Двигатель BMW N47 – характеристики – фото

Двигатель BMW N47 – турбированный 16-клапанный четырехцилиндровый дизельный двигатель, который заменил предыдущую дизельную версию двигателя M47.

Он выпускается в двух вариантах объема, 1,6 – 2,0 литра и был установлен на BMW 1-ой (E81, E82, E87, E88, F20, F21), 2 (F22), 3 (E90, E91, E92, E93, F30, F31, F34), 4 (F32, F33, F36), 5 серии (E60, E61, F07, F10, F11), а так же на кроссоверы X1 E84, X3 (E83, F25) и X5 (F15).

Двигатель имеет полностью алюминиевом картер с термически присоединенными чугунными гильзами цилиндров, 4 клапана на цилиндр, два верхних распределительных вала, общую систему впрыска с давлением от 1600 до 2200 бар, электромагнитные форсунки осуществляющие впрыск топлива в камеру сгорания и турбокомпрессор с двумя турбонагнетателями.

Электронная система управления двигателем была разработана для следующих мер по повышению эффективности:

• система старт-стоп;
• интеллектуальное управление генератором для рекуперативного торможения;
• спрос контроля вспомогательных подразделений;
• сдвиг индикатора;

Двигатель N47TU был запущен в серийное производство 01 марта 2010 года.

Идентификация и маркировка

В технической документации для однозначной идентификации двигателя используется его маркировка. Однако часто используется лишь краткое обозначение.

Эта сокращенная форма используется для того, чтобы отнести двигатель к семейству двигателей. Так часто говорят о семействе N47, которое состоит из таких двигателей, как N47D20T0, N47D20O0, N47D2ОU0 и N47D2ОK0. После первой переработки семейство называется N47TU.

Разработчик двигателя	M,N,B P S W	BMW Group BMW Motorsport BMW M GmbH Другие разработчики
Тип двигателя	1 4 5 6 7 8	4-цилиндровый рядный двигатель (например, N13) 4-цилиндровый рядный двигатель (например, N47) 6-цилиндровый рядный двигатель (например, N57) 8-цилиндровый V-образный двигатель (например, N63) 12-цилиндровый V-образный двигатель (например, N74) 10-цилиндровый V-образный двигатель (например, S85)
Изменение основной концепции двигателя	0 1-9	Базовый двигатель Изменения, например, процессов сгорания
Принцип работы/топливо и при необходимости монтажное положение	B D H	Бензиновый двигатель, установленный продольно Дизельный двигатель, установленный продольно Водородный двигатель, установленный продольно
Объем двигателя в 1/10 литров	20	Объем двигателя 2,0 литра
Класс мощности	K U M O T	Самый малый Нижний Средний Верхний TOP
Переработка, прошедшая аттестацию	0 1-9	Новая разработка Переработка

Расшифровка маркировки двигателя N47D20O1

N	Разработка BMW Group
4	4-цилиндровый рядный двигатель
7	Непосредственный впрыск и турбонагнетатель
D	Дизельный двигатель, установленный продольно
20	Объем двигателя 2,0 литра
О	Верхний класс мощности
1	1-я переработка

На блок-картере нанесено обозначение, которое служит для идентификации двигателя. Оно также требуется для регистрации в официальных органах. В обозначение двигателя N57 ТОР внесено изменение и оно сокращено с восьми позиций до семи. Над обозначением на двигателе указывается номер двигателя. Этот порядковый номер в комбинации с обозначением позволяет однозначно идентифицировать каждый двигатель. Первые шесть позиций соответствуют типу двигателя.

Разработчик двигателя	M,N,B P S W	BMW Group BMW Motorsport BMW M GmbH Другие разработчики
Тип двигателя	1 4 5 6 7 8	4-цилиндровый рядный двигатель (например, N13) 4-цилиндровый рядный двигатель (например, N47) 6-цилиндровый рядный двигатель (например, N57) 8-цилиндровый V-образный двигатель (например, N63) 12-цилиндровый V-образный двигатель (например, N74) 10-цилиндровый V-образный двигатель (например, S85)
Изменение основной концепции двигателя	0 1-9	Базовый двигатель Изменения, например, процессов сгорания
Принцип работы/топливо и при необходимости монтажное положение	B D H	Бензиновый двигатель, установленный продольно Дизельный двигатель, установленный продольно Водородный двигатель, установленный продольно
Объем двигателя в 1/10 литров	20	Объем двигателя 2,0 литра
Требование типовых испытаний (изменения, которые требуют новых типовых испытаний)	A B-Z	Стандартные По потребности, например, ROZ87

96047227	Порядковый номер двигателя
N	Разработка BMW Group
4	4-цилиндровый рядный двигатель
7	Непосредственный впрыск и турбонагнетатель
D	Дизельный двигатель, установленный продольно
20	Объем двигателя 2,0 литра
C	Первая техническая переработка EURO 5

Двигатель BMW N47D16

Двигатель N47D16U1 доступен в двух вариантах.

95-сильная версия двигателя устанавливается на F20 114d и F21 114d.

116-сильная версия мотора устанавливается на F20 116d EDE и F20 116d EDE.

Характеристики двигателя BMW N47 1.6

Объем, см³	1598	1598
Диаметр цилиндра/ход поршня, мм	78,0/83,6	78,0/83,6
Мощность, л.с. (кВт)/об.мин	95 (70)/4000	116 (85)/4000
Крутящий момент, Нм/об.мин	235/1500	260/1750
Степень сжатия, :1	16,5	16,5
Вес двигателя, ∼ кг	89,8	95,0

Двигатель BMW N47D20

Более мощный 2,0-литровый агрегат весом 149 килограмм, (за исключением 204-сильного двигателя, вес которого 161 кг). Этот мотор доступен в нескольких вариантах мощностью от 116 л.с. и крутящим моментом от 260 Нм.

116-сильный N47D20K0 с впрыском топлива электромагнитной форсункой в 1600 бар и степенью сжатия 16,0 устанавливается на E81 116d, E87 116d и E90 316d. Вариант N47D20K1 с той же мощностью, только со коэффициентом  сжатия 16,5 установлен на F20 116d, F21 116d, E91 316d, F30 316d, F31 316d и X1 sDrive16d E84.

143-сильная версия N47D20U0 c крутящим моментом 300 Нм, среднее эффективным давлением в 19 бар и давлением в камере сгорания 170 бар устанавливается на E81 118d, E82 118d, E87 118d, E88 118d, E90 318d, E91 318d и X1 xDrive18d E84.

143-сильный N47D20U1 развивающий крутящий момент 320 Нм устанавливался на F20 118d, F21 118d, E90 318d, E91 318d, F30 318d (xDrive), F31 318d, F34 318d Gran Turismo, 418d Gran Coupe F36 и F22 218d Coupe.

На X3 1.8d E83 был установлен мотор с крутящим моментом 350 Нм, а на 518d F10, 518d F11 и X3 sDrive18d F25 с 360 Нм.

163-сильный N47D20O1 с впрыском топлива пьезо-инжекторами в 1800 бар устанавливается на 320d EDE E90, 320d EDE E91, 320d EDE F30, 320d Fleet Edition E90/E91 и X1 sDrive 20d EDE E84.

177-сильный N47D20O0 с впрыском топлива в 1800 бар, эффективным давление 22 бар и давлением в камере сгорания 180 бар применялся на E81 120d, E82 120d, E87 120d, E88 120d, E90 320d, E91 320d, E92 320d, E92 320d xDrive, E93 320d, E60 520d, E61 520d, X1 sDrive20d-xDrive20d E84 и X3 20d E83.
184-сильный N47D20O1 с впрыском топлива в 1800 бар, средним эффективным давлением 22 бар и максимальным давлением в камере сгорания 180 бар применялся на F20 120d, F21 120d, E90 320d, E91 320d, E92 320d, E92 320d, E93 320d, F30 320d/F31 320d, 328d F30 (для США), F34 320d, F32 420d, F33 420d, 420d F36, F10 520d, 520d EfficientDynamics Edition BluePerformance F10, 520d F11, X1 sDrive20d/xDrive20d E84, X3 F25 2.0d, F07 520d 5GT и F22 220d.

204-сильная версия N47D20T0 с впрыском топлива под давление 2000 бар, среднее эффективным давлением 25,3 бар и максимальным давлением в камере сгорания 200 бар устанавливался на E81 123d, E82 123d, E87 123d, E88 123d и X1 xDrive23d E84.

218-сильный N47D20T1 (N47S) применяется на 325d F30, 325d GT F34, F10 525d, F11 525d, F20 125d, F21 125d, X1 25d E84, X5 xDrive25d/sDrive25d F15, F22 225d и 425d F32.

Параметры мотора BMW N47 2.0

N47D20	Объем см.куб	Диаметр цилиндра ход поршня, мм	Мощность л.с./об.мин	Крутящий момент Нм/об.мин	Степень сжатия	Система управления
K0	1995	84/90	116/4000	260/1750	16,0	DDE7.1
K1	1995	84/90	116/4000	260/1750	16,5	DDE7.1
U0	1995	84/90	143/4000	300/1750	16,5	DDE7.1
U1	1995	84/90	143/4000	320/1750	16,5	DDE7.1
O0	1995	84/90	177/4000	350/1750	16,5	DDE7.1
O1	1995	84/90	143/4000	360/1750	16,5	DDE7.1
O1	1995	84/90	163/4000	380/1750	16,5	DDE7.1
O1	1995	84/90	184/4000	380/1750	16,5	DDE7.1
T0	1995	84/90	204/4400	400/2000	16,5	DDE7.1
T1	1995	84/90	218/4400	450/1750	16,5	DDE7.1

Изменения

Ниже приведена информация об изменениях и доработках мотора N47TU/TU TOP по сравнению с N47.

• Механическая часть двигателя
  • Оптимизированный блок-картер
  • Измененная головка блока цилиндров
  • Новые шатуны и поршни

• Ременный привод
  • Новый кронштейн навесных агрегатов с аксиальным креплением агрегатов

• Подача масла
  • Новый модуль масляного фильтра с интегрированным жидкостно-масляным теплообменником для масла коробки передач

• Система впуска
  • Глушитель шума всасывания адаптирован к измененной геометрии и интеграции противоснежного клапана и сливного трубопровода для воды
  • Глушитель шума всасывания адаптирован к измененной геометрии автомобиля и интеграции противоснежного клапана и сливного трубопровода для воды в исполнении для стран с холодным (N47TU TOP)

• Система выпуска ОГ
  • Переработана система рециркуляции ОГ

• Система впуска воздуха и система выпуска ОГ (N47TU TOP)
  • Переработана система рециркуляции ОГ и ступени наддува
  • Охлаждение корпуса компрессора ступени низкого давления
  • Перепускной клапан ступени низкого давления

• Система подготовки рабочей смеси
  • Переработан насос высокого давления CP4.1 TU
  • Новые электромагнитные форсунки, рассчитанные на давление подачи топлива до 1800 бар

• Электрооборудование двигателя
  • Новые датчики и измененный блок управления двигателя

Награды двигателя BMW N47

• «Международный Двигатель Года Award 2008» в категории «Лучший новый двигатель»
• «Международный Двигатель Года Award 2010» в категории «1,8-литрового до 2-литровый»
• «Международный Двигатель Года Award 2011» в категории «1,8-литрового до 2-литровый»

Механическая часть двигателя

Блок-картер

Алюминиевый блок-картер двигателя N47TU является новой разработкой на основе блок-картера двигателя N47. Новая конструкция потребовалась вследствие новых дополнительных точек крепления для кронштейнов опор двигателя, нового расположения выключателя индикатора давления масла и новой системы подачи масла к масляному модулю. Кроме того, в ходе экспериментальных изменений деталей и геометрии была повышена прочность зон, испытывающих возросшие нагрузки вследствие увеличения мощности двигателей N47TU. Модуль масляного фильтра является новой разработкой и будет использоваться в будущих вариантах дизельных двигателях.

Поршни

Поршни адаптированы к новым требованиям. Так камера сгорания всегда согласуется с форсункой.

Шатуны

На двигателях N47TU используются два различных вида шатунов в зависимости от класса мощности. Шатун двигателя N47D2ОO1 имеет длину 138 мм. Для двигателей N47D20U1 и N47D20K1 был разработан новый шатун длиной 143 мм. Его особенностью является фасонное отверстие в малой неразъемной головке шатуна. Благодаря ему сила, действующая через поршневой палец, оптимально распределяется по поверхности втулки, и нагрузка на кромки уменьшается.

На следующем рисунке слева показана удельная нагрузка при обычном шатуне без фасонного отверстия. Вследствие давления на поршень сила передается через поршневой палец в основном на кромки втулки малой неразъемной головки шатуна.

Если в малой неразъемной головке имеется фасонное отверстие (справа), то сила распределяется по большой поверхности, нагрузка на кромку втулки заметно уменьшается. Сила передается теперь через большую поверхность.

Привод клапанов

Фазы газораспределения

Фазы газораспределения двигателя N47TU изменены. Поэтому двигатель имеет новые распределительные валы. Выпускные клапаны также новые.

	N47 впуск	N47TU впуск	N47 выпуск	N47TU выпуск
Диаметр клапана [мм]	27,2	27,2	24,6	24,6
Макс. ход клапана [мм]	7,5	8,5	8,0	8,5
Угол изменения положения распредвала [°КВ]	100	100	108	105
Клапан открыт [°КВ]	352,0	352,4	140,7	140,7
Клапан закрыт [°КВ]	568,0	567,1	362,5	363,9
Продолжительность открытого состояния клапана [°КВ]	216,0	214,7	221‚8	223,1

Распределительные валы используются такие же как на N47.

Вентиляция картера

Принцип работы вентиляции картера взят от двигателя N57. Как и в двигателе N57, теперь используются так называемые «лепестковые клапаны». На двигателе N47TU устанавливается четыре клапана. Очищенные от масла картерные газы попадают через клапан регулировки давления в трубопровод очищенного воздуха перед турбонагнетателем.

Двигатель N57 оснащен системой вентиляции картера, регулируемой с помощью разрежения. Регулирование начинается при разрежении ок. 38 мбар. Предварительно напряженные лепестковые клапаны из металла (так называемые щелевые сепараторы) регулируют скорость потока воздуха и обеспечивают оптимальное отделение масла от картерных газов в каждый рабочий момент. В трубопроводе очищенного воздуха создается разрежение вследствие работы турбонагнетателя. Под действием разности давлений относительно блок-картера картерные газы засасываются в головку блока цилиндров.

В головке блока цилиндров картерные газы, прежде всего, попадают в успокоительную камеру. Успокоительная камера служит для того, чтобы брызги масла, например, при работе распредвалов, не попадали в систему вентиляции картера. Первое предварительное отделение происходит уже в успокоительной камере. Масло, которое оседает там на стенках, возвращается в головку блока цилиндров. Картерные газы попадают из успокоительной камеры к сепараторам с лепестковыми клапанами. Поток картерных газов нажимает на лепестковые клапаны, и картерные газы проходят через них. Т. к. проходное сечение относительно мало, картерные газы сильно ускоряются. Затем картерные газы изменяют направление прим. на 180 °, при этом содержащаяся в них жидкость оседает на окружающих стенках и стекает по ним через отверстие обратно в масляный картер. В зависимости от количества картерных газов лепестковые клапаны открываются меньше или больше, это обеспечивает оптимальное отделение масла независимо от интенсивности потока картерных газов. С помощью сепараторов с лепестковыми клапанами удалось повысить качество отделения во всех режимах, но прежде всего, при низком расходе картерных газов. Очищенные картерные газы попадают сквозь клапан регулировки давления в трубопровод очищенного воздуха перед турбонагнетателем.

Масляный картер

Металло-эластомерная уплотнительная прокладка масляного картера двигателя N47TU постепенно заменяется на силиконовое уплотнение Loctite 5970. Для силиконового уплотнения пришлось переработать масляный картер. Его можно отличить по имеющейся на внутренней стороне фланца фаске, которая служит в качестве приемной полости для выступающего силикона.

В случае контактного герметика нужна фаска, которую заполняет выступающий герметик и из которой он не выбивается под действием ударов капель масла.

Для сохранения безупречной герметичности при выполнении сервисных работ необходимо соблюдать руководство по ремонту.

Ременный привод

Компоновка ременного привода и агрегатов была переработана.

Опора агрегатов с оптимизированным подсоединением к блок-картеру также новая. Из-за смещения систем впуска вперед потребовалось сместить навесные агрегаты вниз. В результате уменьшилось монтажное пространство для натяжителя ремня и агрегатов.

Из-за этих изменений было также изменено направление вращения компрессора кондиционера. Обводной ролик установлен на натяжителе ремня. Натяжитель имеет шестигранник для блокировки и разблокировки. В результате изменилась проводка ремня: он теперь работает только на одной стороне. Усилие натяжения ремня также удалось уменьшить прим. на 100 Н. Генератор получил муфту свободного хода шкива для уменьшения свиста ремня при пуске двигателя.

Система подачи масла

Модуль масляного фильтра

Модуль масляного фильтра входит в программу унификации деталей. Он будет использоваться и в будущих дизельных двигателях. Отличием от других вариантов двигателей будут только разные жидкостно-масляные теплообменники для моторного масла или для масла коробки передач в модуле масляного фильтра. Корпус со всеми клапанами, фильтрующим элементом, уплотнениями и крепежными элементами одинаковые для всех вариантов. Дополнительно впервые встроен жидкостно-масляный теплообменник для масла коробки передач.

Охлаждение масла коробки передач

У автомобилей с автоматической коробкой передач используется охлаждение масла. Система охлаждения масла коробки передач претерпела многочисленные изменения; ниже дается их подробное описание.

Перепускной клапан фильтра

При засоренном фильтре перепускной клапан обеспечивает поступление моторного масла к местам смазки двигателя. Он открывается при перепаде давлений перед и после масляного фильтра 2,5 ± 0,3 бар.

Термостат для масла коробки передач

Термостат для регулировки температуры масла коробки передач также интегрирован в модуль масляного фильтра. Термостат обтекается маслом коробки передач. При увеличении температуры масла до значения 2 88 °С термостат открывается и охлаждающая жидкость свободно протекает от радиатора системы охлаждения в жидкостно-масляный теплообменник для масла коробки передач. Одновременно термостат перекрывает охлаждающий контур от блока цилиндров через термостат подогрева для масла коробки передач.

Обратный клапан

Обратный клапан обеспечивает заполнение маслом смазочных каналов двигателя и корпуса масляного Фильтра при выключенном двигателе. Он открывает подводящий трубопров0д масляного насоса при давлении 0,1 ± 0,03 бар.

Термостат подогрева масла коробки передач

Важным новшеством является встроенный в корпус масляного фильтра термостат для быстрого нагрева масла коробки передач. Термостат подогрева масла коробки передач закрыт при температуре охлаждающей жидкости двигателя < 80 °С. Охлаждающая жидкость не течет через жидкостно-масляный теплообменник для масла коробки передач.

При температуре охлаждающей жидкости двигателя ≥ 80 °С термостат подогрева масла коробки передач открывается и дает потоку охлаждающей жидкости свободно течь от двигателя через термостат для масла коробки передач.

Преимущества для коробки передач:

• Нагрев масла избыточным теплом двигателя
• Быстрый прогрев
• Небольшие потери на трение
• Быстрее достигается мягкость переключения

Перепускной клапан теплообменника

Перепускной клапан теплообменника имеет ту же Функцию, что и перепускной клапан Фильтра. При увеличении давления масла вследствие засорения жидкостно-масляного теплообменника перепускной клапан открывается при давлении 2,5 ± 0,3 бар и неохлажденное смазочное масло подается к местам смазки.

Выпускной клапан

Выпускной клапан интегрирован в масляный фильтр и поэтому заменяется при замене фильтра.

Принцип работы охлаждающего контура

Система охлаждения N47TU TOP

Система охлаждения была адаптирована к измененным условиям таким, как охлаждение ступени низкого давления. В следующих обзорах системы показаны изменения.

Контур системы охлаждения

Следующие контуры системы охлаждения имеют соединение с контуром охлаждением ступени низкого давления. Эти мероприятия позволяют дополнительно снизить температуру всасываемого воздуха. Так на выходе воздуха к охладителю наддувочного воздуха его температура достигает прим. 150 °С и может быть снижена с помощью рубашки охлаждения в корпусе турбины. Таким образом можно оптимизировать действие наддува.

Ступень низкого давления

Охлаждающая жидкость подается от блока цилиндров по трубопроводу к ступени низкого давления. Нагретая там охлаждающая жидкость поступает через соединительный элемент перед корпусом термостата к насосу охлаждающей жидкости и обратно в контур охлаждающей жидкости.

На стороне наружного воздуха в ступени низкого давления интегрирована рубашка охлаждения, которая разделена на стороне подключения на под30д охлаждающей жидкости и отвод охлаждающей жидкости. Таким образом, охлаждающая жидкость, попадающая в рубашку охлаждения, протекает через нее и поступает к насосу охлаждающей жидкости через отвод охлаждающей жидкости.

Система впуска и система выпуска ОГ

Принципиальное устройство системы впуска и системы выпуска ОГ очень похоже на предыдущие системы. Однако, оно претерпело очень большие изменения.

Принципиальное устройство системы впуска и системы выпуска ОГ N47 TOP очень похоже на предыдущие системы.

Система впуска

Система впуска претерпела самые заметные изменения. Так дроссельная заслонка теперь расположена на двигателе спереди. Благодаря изменению системы впуска удалось уменьшить длину каналов, т. к. наддувочный воздух от охладителя теперь подается прямо к передней части двигателя через дроссельную заслонку (2) и смесительную трубку (3) в систему впуска (4).

Глушитель шума всасывания

Глушитель шума всасывания является новой деталью. В него интегрированы противоснежный клапан и трубопровод для слива воды.

Противоснежный клапан

Противоснежный клапан открывается под действием разрежения в глушителе шума всасывания и обеспечивает подачу наружного воздуха в двигатель при обледеневших, заснеженных всасывающих отверстиях в декоративной решетке.

Трубопровод для слива воды

При сильном дожде засасывается некоторое количество водяных брызг. Чтобы брызги не оседали в глушителе шума всасывания, в днище глушителя встроен трубопровод для слива воды. Через него вода может стекать из глушителя шума всасывания. Чтобы при разрежении через сливной трубопровод в глушитель не засасывался воздух или вода, его нижний конец закрыт мембранным клапаном.

Система впуска адаптирована к изменениям канала наддувочного воздуха. Так теперь радиатор системы рециркуляции ОГ имеет прямое соединение с системой впуска. У двигателя Н47 отработавшие газы возвращаются в систему впуска еще через головку блока цилиндров.

Другое изменение касается вихревых заслонок. Вихревые заслонки до сих пор были интегрированы в систему впуска. При неисправностях или повреждениях вихревых заслонок или их механизмов нужно было заменять всю систему впуска.

Теперь вихревые заслонки интегрированы в уплотнение между системой впуска и головкой блока цилиндров. Уплотнение выполнено объемным и фиксируется на системе впуска.

При установке уплотнения следует обратить внимание на положение вихревых заслонок, т. к. при неправильном положении они могут быть повреждены при установке впускного коллектора на головку блока цилиндров.

Система выпуска ОГ

Двигатель Н47ТУ ТОП оснащен известной системой двухступенчатого турбонаддува. Узел нагнетателя оптимизирован и дополнен несколькими новшествами. Так, в моторе N47TUTOP используется новый узел: перепускной клапан ступени низкого давления. Кроме того, ступень низкого давления впервые имеет охлаждение на стороне свежего воздуха для оптимизации мощности. Cтупень высокого давления оснащается турбонагнетателем с изменяемой геометрией вместо турбонагнетателя с постоянной геометрией турбины.

Турбонагнетатель

Новый турбонагнетатель с изменениями на стороне впуска дополняет изменения в двигателе N47TU Были оптимизированы поведение на пределе нагнетания и регулировка давления наддува.

Впуск наружного воздуха

Одним из физических пределов работы турбонагнетателя является предел нагнетания. Он достигается, когда при слишком малом объемном расходе и слишком высоком соотношении давлений поток срывается с лопастей нагнетателя (3). Подача при этом прерывается. Вследствие разрежения воздух возвращается на сторону впуска через нагнетатель (2) до тех пор, пока снова не устанавливается стабильное соотношение давлений и воздух снова не пойдет вперед. Так называемые «жабры» на входе турбонагнетателя действуют против «помпажа». «Жабры» не влияют на нормальный поток всасываемого воздуха.

Регулировка давления наддува

Соединение исполнительного органа VMT с турбонагнетателем также переработано. Тяга регулятора выполнена нерегулируемой. Она расположена на оси рычага регулировки для лопастей VMT и исполнительного органа VMT. Это позволило свести к минимуму склонность к заеданию или тугой ход.

Рециркуляция ОГ

Система рециркуляции ОГ была оптимизирована и адаптирована под новую геометрию. Так же как у двигателя N47, отработавшие газы подаются в систему впуска охлажденными или не охлажденными. Подача в систему впуска осуществляется через трубку рециркуляции ОП которая входит в смесительную трубку и на конце имеет пластину для того, чтобы горячие отработавшие газы не повредили смесительную трубку.

Функции (N47TU TOP)

Ступень высокого давления

Ступень высокого давления – это меньший из двух турбонагнетателей. Он закреплен на выпускном коллекторе. Для ступени высокого давления используется турбонагнетатель с переменной геометрией турбины (VMT).

Ступень низкого давления

В работе большого турбонагнетателя участвуют регулирующая заслонка турбины и перепускной клапан. Он закреплен на выпускном коллекторе и дополнительно опирается на блок-картер. Ступень низкого давления впервые охлаждается со стороны корпуса турбонагнетателя с помощью охлаждающей жидкости. Благодаря охлаждению корпуса турбонагнетателя удалось повысить его мощность. Так температура сжимаемого воздуха в рабочем режиме превышает 150 °С. Тем самым, можно снизить температуру воздуха с помощью контура охлаждающей жидкости.

Регулирующая заслонка турбины

Регулирующая заслонка турбины открывает канал со стороны ОГ к ступени низкого давления и уменьшает поток ОГ к ступени высокого давления. Она приводится в движение пневматически с помощью мембранного механизма вакуумного регулятора, и ее положение может меняться. Электропневматический преобразователь давления подает разрежение на мембранный механизм вакуумного регулятора и закрывает заслонку.

Байпасная заслонка нагнетателя

Байпасная заслонка нагнетателя позволяет обходить ступень высокого давления со стороны воздуха. Она приводится в движение пневматически с помощью мембранного механизма вакуумного регулятора. Байпасная заслонка нагнетателя имеет два положения: полностью открытое или полностью закрытое. Электромагнитный переключающий клапан подает разрежение на мембранный механизм вакуумного регулятора и открывает заслонку.

Перепускной клапан

Начиная с частоты вращения коленвала двигателя ок. 3000 об/мин перепускной клапан постепенно открывается для того, чтобы предотвратить слишком высокое давление наддува и давление в турбине. Через перепускной клапан часть ОГ проходит мимо турбины ступени низкого давления. Перепускной клапан приводится в движение пневматически с помощью мембранного механизма вакуумного регулятора, и его положение может меняться. Активизация осуществляется с помощью электропневматического преобразователя давления. При подаче разрежения на мембранный механизм вакуумного регулятора открывается перепускной клапан.

Регулятор давления наддува

Регулятор давления наддува позволяет регулировать давление по потребности благодаря изменяемой геометрии турбины ступени высокого давления. Турбонагнетатель с изменяемой геометрией турбины начинает работать уже на малых оборотах двигателя и оптимально подстраивается под поток ОГ путем изменения положения направляющих лопаток турбины. Вся энергия отработавших газов оптимально используется вплоть до начала работы ступени низкого давления.

Перепускной клапан ступени низкого давления

Перепускной клапан ступени низкого давления позволяет быстро наращивать давление наддува, начиная с холостого хода. В предшествующих системах на холостых оборотах необходимо было засасывать наружный воздух в ступень высокого давления через ступень низкого давления. Благодаря перепускному клапану ступени низкого давления путь всасывания значительно сокращается и динамика создания давления наддува улучшается. Управление перепускным клапаном ступени низкого давления осуществляется с помощью мембранного механизма вакуумного регулятора. Электромагнитный переключающий клапан п0дает разрежение на мембранный механизм вакуумного регулятора и открывает заслонку.

Моменты переключения N47TU Top

Для оптимального наддува во всем рабочем диапазоне двигателя управление заслонками выполняет цифровая электронная система управления дизельным двигателем. Моменты переключения содержатся в поле характеристик, в основу которого заложены частота вращения коленвала и нагрузка двигателя. Переход между моментами переключения плавный. Кроме того, гистерезис предотвращает постоянное пороговое переключение.

Вакуумная система (N47TU TOP)

Вакуумная система двигателя N47TU ТОР имеет следующие узлы для активизации группы наддува:

• Мембранные механизмы вакуумных регуляторов для:
  • Перепускной клапан ступени низкого давления
  • Регулирующая заслонка турбины
  • Байпасная заслонка нагнетателя
  • Перепускной клапан
• Электропневматический преобразователь давления для:
  • Регулирующая заслонка турбины
  • Перепускной клапан
• Электромагнитный переключающий клапан для:
  • Перепускной клапан ступени низкого давления
  • Байпасная заслонка нагнетателя
• Вакуум-ресивер

В месте ответвления от основного вакуумного трубопровода к потребителям установлены дроссели. Дроссели имеют диаметр 1,1 мм. В моторе Н47ТУ ТОП ответвление на некоторых моделях не используется и имеет резиновую крышку. Линии от электромагнитных клапанов (электромагнитного переключающего клапана и электропневматического преобразователя давления) к мембранным механизмам выполнены в виде цветных тканевых шлангов.

Узел	Цвет
Перепускной клапан ступени низкого давления	красный
Регулирующая заслонка турбины	синий
Байпасная заслонка нагнетателя	белый
Перепускной клапан	черный
Перепускной клапан рециркуляции ОГ	красный
Переключаемая подушка крепления двигателя (в зависимости от модели)	черный

Электропневматический преобразователь давления

На двигатели N47TU ТОР устанавливаются электропневматические
преобразователи давления для управления регулирующей заслонкой турбины и перепускным клапаном. Используя разрежение в системе и давление окружающей среды, электропневматический преобразователь давления генерирует управляющее давление (смешанное давление), которое подается на мембранный механизм вакуумного регулятора. При этом можно бесступенчато установить любое положение между «открыто» и «закрыто». Цифровая электронная система управления дизельным двигателем выдает электрический сигнал, на основании которого регулируется управляющее давление. Регулирующая заслонка турбины и перепускной клапан имеют бесступенчатую регулировку.

Электромагнитный переключающий клапан

В моторе Н47ТУ ТОП используются три электромагнитных переключающих клапана. Они необходимы для активизации заслонки байпасного канала системы рециркуляции ОГ, байпасной заслонки нагнетателя и перепускного клапана ступени низкого давления. В отличие от электропневматического преобразователя давления здесь не регулируется управляющее давление, а лишь подается разрежение в системе на мембранный механизм вакуумного регулятора. Поэтому регулировка положения невозможна, имеется только два положения: «открыта» или «закрыта».

Дроссель

Разрежение создается вакуумным насосом. Усилитель тормозов имеет приоритет в использовании вакуумной магистрали. Дроссели между вакуумным насосом и дополнительными потребителями обеспечивают то, что даже при одной течи в вакуумной системе (например, вследствие трещины или повреждения вакуумного трубопровода) на усилителе тормозов создается достаточное разрежение.

Вакуум-ресивер

Вакуум-ресивер необходим для того, чтобы сглаживать пики потребления разрежения. Т. к. через дроссель может проходит только определенная масса воздуха при создании разрежения, с помощью вакуум-ресивера обеспечивается достаточное разрежение для регулировки узла наддува при пиках потребления.

Без вакуум-ресивера пришлось бы использовать вакуумный насос значительно большего размера для того, чтобы при увеличении диаметра дросселя и при течи в системе создавать достаточное разрежение для усилителя тормозов.

Система подготовки рабочей смеси

Подготовка рабочей смеси претерпела небольшие изменения. Магистраль Rail имеет теперь только два крепления вместо трех: среднее отсутствует.

Другие изменения затронули:

• обратная магистраль;
• насос высокого давления;
• форсунки;

Обратная магистраль

Обратная магистраль и пробка трубопровода двигателя N47TU новые. Для соединения обратной магистрали с Форсунками пробка трубопровода должна быть в открытом положении. Потом пробка вставляется в трубопровод возврата форсунки и фиксируется. Таким образом, пробка защищена от выдавливания. Для открывания пробка должна быть открыта.

Насос высокого давления

У насоса высокого давления CR4.1 TU для повышения производительности изменен кулачковый вал. Выход высокого давления адаптирован к измененному трубопроводу высокого давления.

Форсунка

Новая электромагнитная форсунка (форсунка Common-Rail CRI2.5) работает с давлением подачи топлива до 1800 бар. Электромагнитная форсунка производится фирмой Bosch и является усовершенствованным вариантом известных электромагнитных форсунок CRI2.2. Наряду с увеличением максимального давления на 50 % было увеличено количество переключений в течение срока службы. Также удалось реализовать многократный впрыск и очень короткое время переключения. Новая электромагнитная форсунка позволяет получить такие же показатели мощности и расхода, как у пьезофорсунки на 1800 бар, и это при лучших показателях выброса углеводородов и окиси углерода. Существенным преимуществом электромагнитной форсунки является более низкая стоимость изготовления.

Также переработана геометрии сопла для выполнения повышенных требований законодательства к вредным выбросам.

Электромагнитная форсунка CRI2.2

Электромагнитная форсунка CRI2.5

Устройство

Электромагнитный клапан претерпел существенные изменения. Теперь используется клапан с кольцевым контуром вместо шарика. Речь идет о так называемом выравнивающем давление клапане, который в качестве побочного эффекта имеет постоянную утечку. Благодаря новой конструкции уже при небольшом ходе клапана достигается большое проходное сечение.

Поведение форсунки CRI2.5 в основном определяется золотником (13). Новая форсунка должна обеспечивать более высокую динамику клапана и одновременно более высокие давления. С традиционным шаровым клапаном это было невозможно, так как при уменьшении диаметра седла клапана для увеличения рабочего давления получаются малые проходные сечения клапана для активизации иглы форсунки. При этом в качестве издержек динамики пришлось увеличить ход клапана, что уводит от цели в отношении скорости впрыска и многократного впрыска.

Для достижения будущих целей, например высокое давление впрыска топлива при одновременно повышающейся динамике (многократный впрыск), был разработан новый клапан. Благодаря конструкции гидравлические силы внутри диаметра седла клапана принимает на себя неподвижный элемент. Преимуществом такого клапана является в три раза большее проходное сечение при равном ходе клапана.

Это позволяет получить при малом ходе клапана очень короткое время переключения и благодаря этому несколько впрысков в течение очень короткого интервала времени. Эти изменения стали необходимы, поскольку для оптимизации впрыска и снижения шума потребовалось до трех предварительных впрысков. Для доочистки отработавших газов в настоящее время используется до четырех дополнительных впрысков.

Коррекция количества топлива, впрыскиваемого форсунками

Вследствие допуска при изготовлении форсунок фактически впрыскиваемое количество топлива немного отличается от расчетного. Это отклонение измеряется для каждой Форсунки в нескольких рабочих точках. На основании измерений для каждой форсунки определяется значение коррекции (в виде кода). При сборке автомобиля после установки цифровой электронной системы управления дизельным двигателем значение коррекции каждой форсунки записывается в блок управления. Значения коррекции закрепляются за отдельными цилиндрами согласно установленным форсункам. С помощью этих значений DDE немного корректирует рассчитанное количество впрыскиваемого топлива и, таким образом, уменьшает отклонение в каждом цилиндре.

При замене форсунок необходимо убедиться, что выштампованный буквенно-цифровой код каждой форсунки записан в блоке управления дизельным двигателем для соответствующего цилиндра.

Электрооборудование двигателя

Электрооборудование двигателя N47TU было незначительно переработано. Теперь используются новые датчики, однако их функция и принцип работы соответствуют датчикам двигателя N47. В обзоре системы показана комплектация системы, выполняющей требования EURO 6. В таблице особо отмечены узлы для варианта с функцией автоматического запуска и выключения двигателя и для EURO 5. DDE7.21 берет на себя активизацию и анализ датчиков и исполнительных органов.

В N47TU TOP, электрооборудование было так же незначительно переработано, и частично используются новые датчики, однако функции и принцип работы соответствуют датчикам предыдущего двигателя.
Для N47TU TOP показана комплектация системы, выполняющей требования EURO 5, а в таблице отмечены узлы для исполнения с автоматической системой пуска и остановки двигателя.
Активизацию и анализ датчиков, в том числе исполнительных органов взял на себя DDE7.31.

Двигатель N47TU TOP отличается от двигателя N47 ТОР подсоединением к бортовой сети и наличием следующих узлов:

• Электромагнитный переключающий клапан перепускного клапана ступени низкого давления
• Датчик температуры ОГ за катализатором окисления
• Датчик температуры AGR
• Датчик уровня масла

Датчик уровня масла

Двигатель N47TU TOP является первым двигателем BMW, в котором датчик уровня масла использует ультразвуковое измерение. Связь с блоком ОБЕ осуществляется с помощью сигнала ШИМ. На датчик непосредственно подается напряжение бортовой сети и масса. Диапазон измерения датчика от 18 мм до 132,8 мм над основанием датчика. В основании датчика размещена электроника для анализа измеренных значений и для генерирования ШИМ-сигнала.

ЭБУ системы предпускового подогрева

ЭБУ системы предпускового подогрева теперь закреплен на системе впуска. Благодаря этому существенно облегчен доступ к нему.

При замене ЭБУ системы предпускового подогрева или свечей накаливания необходимо выполнить распознавание свечей накаливания.

Датчики

Датчик противодавления ОГ перед турбонагнетателем

Датчик противодавления ОГ перед турбонагнетателем новый. Изготовителем нового датчика противодавления ОГ является фирма Denso.

Датчик противодавления ОГ измеряет давление в системе выпуска ОГ перед турбонагнетателем. Эта информация необходима для оптимальной регулировки доли рециркуляции ОГ. Датчик противодавления ОГ и датчик температуры ОГ позволяют повысить точность и эффективность регулировки цифровой электронной системы управления дизельным двигателем (DDE).

Датчик противодавления ОГ соединен трубкой и шлангом с выпускным коллектором. Причиной для удаления от выпускного коллектора является возможная высокая температура системы выпуска ОГ и загрязнения, которые в противном случае могут попасть на сенсорный элемент. Штуцер для шланга должен смотреть вниз. Датчик противодавления ОГ соединен с цифровой электронной системой управления дизельным двигателем (DDE) с помощью трех штырей. DDE подает на него массу и напряжение 5 вольт. Через третий штырь передается сигнал напряжения на DDE.

Абсолютное давление	Напряжение
100 кПа (1 ‚0 бар)	500 кПа (5,0 бар)
ок. 1,0 В	ок. 4,5 В

Свеча накаливания

При замене ЭБУ системы предпускового подогрева или свечей накаливания необходимо выполнить распознавание свечей накаливания.

Сервисная функция предлагает две функции, которые необходимы при ремонте системы предпускового подогрева:

• Перед заменой свечей накаливания: активизировать набор данных безопасности. Перед заменой свечей накаливания нужно с помощью сервисной функции активизировать набор данных безопасности. Это необходимо для того, чтобы ЭБУ системы предпускового подогрева при переключении контактов активизировал новые свечи накаливания с помощью набора данных безопасности.
• После замены свечей накаливания или ЭБУ системы предпускового подогрева выполнить распознавание свечей накаливания.
  После замены свечей накаливания или ЭБУ системы предпускового подогрева необходимо с помощью сервисной функции выполнить распознавание свечей накаливания.
  Сервисная функция активизирует в ЭБУ системы предпускового подогрева соответствующий набор данных для установленных свечей накаливания. При невыполнении распознавания свечей накаливания остается возможность активизации неверного набора данных. Это может привести к функциональным ограничениям при накаливании или к повреждениям свечей накаливания.
  При этом проверяется следующее:
  • ЭБУ системы предпускового подогрева распознает все свечи накаливания?
  • Установлены соответствующие свечи накаливания?
  • В ЭБУ системы предпускового подогрева активизирован правильный набор данных?

Обоснование

Для двигателей N47TU используются различные типы свечей накаливания в зависимости от класса мощности.

Чтобы различные типы свечей накаливания активизировались напряжением с соответствующей характеристикой, имеются различные наборы данных для ЭБУ системы предпускового подогрева. Дополнительно к наборам данных для правильного режима свечей накаливания в ЭБУ системы предпускового подогрева также имеется, так называемый, набор данных безопасности. Набор данных безопасности выполнен таким образом, чтобы в случае неисправности или неправильной установки все типы свечей накаливания могли быть запитаны без опасности повреждения. Две процедуры распознавания типа свечи накаливания в ЭБУ системы предпускового подогрева:

1. При каждом полном цикле подогрева после переключения контактов автоматически запускается распознавание. ЭБУ системы предпускового подогрева различает лишь металлические и керамические свечи накаливания. Если ЭБУ системы предпускового подогрева определяет слишком большие колебания напряжения или активизируется сигнал запуска стартера, то распознавание прерывается. При распознавании неверного типа более, чем у одной свечи накаливания, ЭБУ системы предпускового подогрева активизирует набор данных безопасности. Если распознан неверный тип только одной свечи накаливания, ЭБУ системы предпускового подогрева исключает эту свечу накаливания из последующих процессов накаливания во время текущего цикла движения и не активизирует набор данных безопасности.
2. С помощью сервисной функции можно запустить специальную проверку системы накаливания. В случае неоднозначного распознавания всех свечей накаливания всегда активизируется набор данных безопасности.

Проблемы двигателя BMW N47

• характерные звуки в задней части двигателя: причина – износ газораспределительного механизма;
• проблемы с заслонками впускного коллектора, аналогична той, что и в М47;
• пьезоэлектрические форсунки не подлежат восстановлению, но при правильном использовании могут прослужить более 200 000 км;

Заменой для двигателя N47 был разработан мотор B47 запущенный впервые на в 2014 году на F25 LCI X3.