Двигатель BMW N55 – шестицилиндровый поршневой двигатель с двумя верхними распредвалами (DOHC), непосредственным впрыском и турбонаддувом, который был в производстве с 2009 года.

Содержание:

Будучи первоначально запущенным на 535i Gran Turismo (F07) мотор БМВ Н55 заменил N54, хотя и оставался в производстве до выхода N55HP в 2011 году для моделей 2012 года. Технические характеристики остались практически без изменений и это при уменьшении затрат и улучшении качества.

На основе двигателя Н55 был создан высоко-оборотистый S55 для автомобилей модельного ряда M серии.

Двигатель BMW N55B30

3,0-литровый агрегат выпускается в четырех вариантах мощности и устанавливается на:

С 2009 по 2010 г.г. компания BMW использовала термин “TwinPower Turbo” в качестве торговой марки для турбонагнетателей, и «высокоточной системой впрыска топлива» для бензиновых систем прямого впрыска. Однако мотор N55 отличается от предшественника в реализации этих технологий.

Реинжиниринг и модификация сделали N55 более экономичным и качественней, технические же данные остались практически неизменными. По сравнению с предшественником, мотор N55 отличается меньшим расходом топлива при той же мощности и крутящем моменте:

Схема полной нагрузки мотора N54B30O0 и N55B30M0

Схема полной нагрузки мотора N54B30O0 на BMW E90 335i по сравнению с двигателем N55B30M0 устанавливаемого на BMW F07 535i

Двигатель BMW N55HP

Этот мотор «Overboost» был установлен на:

Двигатель N55B30T0

Этот алюминиевый силовой агрегат имеет конструкцию с закрытым блоком цилиндров, а водяная рубашка системы охлаждения двигателя закрыта в верхней части.

Двигатель Н55 для BMW X4 M40i основан на том же моторе, что устанавливается на BMW X4 xDrive35i, но был доработан. Этот же мотор, только мощнее был установлен на спортивное купе BMW M2 F87.

Инженеры БМВ на данную версию силового агрегата установили новый кованый стальной коленчатый вал, поршни с доработанными верхними кольцами, подшипники коленвала, высоко-мощные свечи зажигания, впускной коллектор с оптимизированной геометрией, выхлопную систему со сниженным противодавлением выхлопных газов и доработанной акустикой, а так же компоненты технологии M TwinPower Turbo, которые устанавливаются с 2014 года на мотор S55 для BMW M3 и M4.

Характеристики двигателя BMW N55

Технические параметры мотора BMW N55 в сравнении с 3,0-литровым предшественником N54:

N54B30 N55B30M0 N55 N55B30O0 N55HP N55B30T0
Конструкция R6 R6 R6 R6 R6 R6
Рабочий объем, см³ 2979 2979 2979 2979 2979 2979
Диаметр цилиндра/ход поршня, мм 84,0/89,6 84,0/89,6 84,0/89,6 84,0/89,6 84,0/89,6 84,0/89,6
Мощность л.с. (кВт)/об.мин 306 (225)/5800 306 (225)/5800 320 (235)/5800 326 (240)/5800 340 (250)/5800 360-370 (265-272)/5800-6500
Литровая мощность, кВт/л 75,53 75,53 78,88 80,56 83,92 –
Крутящий момент, Нм/об.мин 400/1300 400/1200 450/1300 450/1300 450-500/1300 465/1350-1400
Степень сжатия, ε 10,2:1 10,2:1 10,2:1 10,2:1 10,2:1 10,2:1
Число клапанов на цилиндр 4 4 4 4 4 4
Цифровая электронная система управления двигателем MSD80 MEVD17.2 MEVD17.2 MEVD17.2 MEVD17.2 –
Экологический стандарт EURO 4 EURO 5 EURO 5 EURO 5 EURO 5 EURO 6
Вес двигателя, ∼ кг 146 131 132 – 136,8 –

Идентификация мотора BMW N55

Серийный номер (с семи или восьми знаков) двигателя можно найти под идентификатором двигателя на картере. Вместе с идентификатором двигателя, стоит обозначение порядкового номера, что позволяет идентифицировать каждый отдельный силовой агрегат.

Серийный индивидуальный номер двигателя N55

Серийный номер двигателя N55, где: 08027053 – серийный индивидуальный порядковый номер двигателя, N – разработчик двигателя, (в данном примере это BMW Group), 5 – тип двигателя,(6-цилиндровые), 5 – основная концепция двигателя, турбонаддув, Valvetronic, прямой впрыск топлива, В – тип двигателя (бензиновый), 30 – объем двигателя (1/10 литра – в данном случае это 3-литровый силовой агрегат).

Структура двигателя BMW N55

В корпусе двигателя, по сравнению с N54, картер остался неизменным, так же как и диаметр поршня, большие продольные вентиляционные отверстия и подача масла в вакуумный насос. В корпусе была изменена головка цилиндра – был встроенный водный канал для охлаждения инжектора.

В кривошипно-шатунном механизме, в крышке головки блока цилиндров встроена труба – вентиляции картера.

Коленчатый вал получил асимметричную расстановку противовеса и уменьшенный вес.

В шатуне было добавлено небольшое отверстие и бессвинцовые шатунные вкладыши подшипников.

Механизм газораспределения остался тот же. VANOS с электромагнитными клапанами со встроенным обратным клапаном, Valvetronic с интегрированным в головке блока цилиндров и 3-им поколением безщеточным сервоприводом.

В отличии от N54, на N55 был установлен новый ременный привод и демпфер.

В масляной системе N55 маслоотражатель и маслосборник интегрированы в одном компоненте, а корпус масляного фильтра был изменен.

Вакуумный насос N55 аналогичный тому, который устанавливается на двигатель N63.

Система охлаждения осталась прежней и адаптирована для одного турбонагнетателя.

В электрооборудовании мотора N55 датчик коленвала интегрирован для MSA, а система управления Digital Motor Electronics (DME) установлена на впускном коллекторе.

В термоанемометрическом расходомере воздуха (HFM) было улучшено качество сигнала и температура сопротивление. Кислородный датчик взят от двигателя N63 (LSU ADV).

Датчик давления масла для измерения абсолютного давления был установлен новый, а сенсор температуры масла установлен в главный масляный канал.

Катушка зажигания была установлена новая с более высоким напряжением и улучшенным EMC. Свечи зажигания общие с двигателем N63, а вот топливные форсунки на N55 устанавливаются электромагнитные.

Двигатель BMW N55 в большинстве соединяется с 8-ступенчатой ZF автоматической коробкой передач с Steptronic, таких как в 535i (2011 г.) и 740i (2013 г.), хотя в 2011 году 335i использует вместо 6-ступенчатой автоматической Steptronic, 6-ступенчатую механическую, как правило для 7-й серии, но не для кроссовера.

Двигатели БМВ Н55 с 2011 года в 135i и 135is (2013 г.) поставляется с 7-ступенчатой DCT (с двойным сцеплением) от Getrag или 6-ступенчатой механической коробкой.

Механическая часть двигателя

Картер двигателя

Картер двигателя N55 состоит из блока цилиндров (блок-картер и постели двигателя), головки блока цилиндров, крышки блока цилиндров, масляного картера и уплотнений.

Блок цилиндров

Блок цилиндров изготовлен из алюминиевого сплава и состоит из блок-картера с постелью двигателя.

Блок-картер и постель двигателя

Гильзы цилиндров (2) изготовленные из серого чугуна. Новой функцией является то, что перемычки между двумя цилиндрами имеют канавку (3). По этим канавкам охлаждающая жидкость может протекать от одной стороны блок-картера к другой, охлаждая перемычку. По сравнению с двигателем N54 теперь пять сливных каналов (4) на стороне выпуска ОГ обеспечивают возврат масла от головки блока цилиндров в масляный картер. Эти каналы имеют окончание ниже успокоителя. Они способствуют уменьшению потерь на взбалтывание, т.к. возвращаемое моторное масло, даже при большом поперечном ускорении, больше не попадает на кривошипно-шатунный механизм. На стороне впуска теперь также пять сливных каналов (5) обеспечивают беспрепятственное прохождение картерных газов из кривошипной камеры во внутреннее пространство ГБЦ и до вентиляции картера к крышке головки блока цилиндров. Канал (1) охлаждается в блоке цилиндров делится на два канала, и прямо через него протекает охлаждающая жидкость.

Картер с каналами охлаждения двигателя N55

Картер с каналами охлаждения двигателя N55: 1 – охлаждающий канал; 2 – гильзы цилиндра; 3 – паз; 4 – возврата масла со стороны выпуска; 5 – возврат масла со стороны впуска;

Для подачи масла к вакуумному насосу предусмотрены каналы, т.к. насос теперь смазывается отфильтрованным маслом, а не неочищенным, как у двигателя N54. Для регулировки давления масла с использованием поля характеристик в систему был встроен клапан регулировки давления масла.

Фундаментная плита двигателя N55 - вид снизу

1 – Масляный насос; 2 – возврата масла со стороны впуска; 3 – фундаментная плита; 4 – маслоотражатель; 5 – впускной коллектор с масляным фильтром; 6 – возврат масла со стороны выпуска;

Блок-картер имеет большие высверленные продольные вентиляционные отверстия. Благодаря им улучшается выравнивание давления между воздушными столбами, расположенными под поршнями при работе двигателя.

Вентиляционные отверстия в картере двигателя N55

Кроме этого, соединения в турбокомпрессоре были адаптированы для подачи масла и охлаждающей жидкости.

Головка блока цилиндров

ГБЦ двигателя N55 является новой разработкой. Таким образом впервые 6-цилиндровый двигатель BMW имеет непосредственный впрыск топлива с турбонаддувом и Valvetronic. ГБЦ очень компактна и оснащена третьим поколением Valvetronic. При такой технологии возможно сокращение на 3-6% содержания CO2, т.е. экономия топлива. Обратные клапаны VANOS теперь встроены в электромагнитные клапаны. Еще одним признаком головки блока цилиндров являются каналы охлаждения вокруг форсунок для их непрямого охлаждения.

Головка цилиндров N55

Головки блока цилиндров имеет каналы охлаждения топливных форсунок, обеспечивая косвенное охлаждение.

Крышка головки блока цилиндров

Конструкция

Крышка ГБЦ является новой разработкой. В нее интегрирован ресивер вакуумной системы. Все детали вентиляции картера. а также каналы картерных газов также интегрированы в крышку. Встроенные обратные заслонки обеспечивают надежный подвод картерных газов во всасываемый воздух. Двигатель N55 оснащается системой вентиляции картера, регулируемой с помощью разрежения. Регулирование начинается при разрежении около 38 мбар.

Крышка головки блока цилиндров N55 с вентиляцией картера

Крышка головки блока цилиндров N55 с вентиляцией картера: 1 – Подсоединение трубопровода картерных газов к трубопроводу чистого воздуха; 2 – Подсоединение вакуумного трубопровода к вакуумному насосу; 3 – Резервное подсоединение вакуумного трубопровода; 4 – Подсоединение вакуумного шланга к электропневматическому преобразователю давления EPDW для перепускного клапана; 5 – Канал для подачи картерных газов во впускной коллектор со встроенной обратной заслонкой; 6 – Канал картерных газов с успокоительной камерой, ударной пластиной, клапаном регулировки давления и обратными заслонками; 7 – Клапан регулировки давления;

Картерные газы через отверстие в районе шестого цилиндра попадают в успокоительную камеру в крышке головки блока цилиндров. Из успокоительной камеры картерные газы проходят через отверстия в ударной пластине, о которую, вследствие большой скорости потока, масло ударяется и стекает. Очищенные от масла картерные газы теперь проходят через клапан регулировки давления и, в зависимости от режима работы, через обратные заслонки в соответствующую зону всасывания перед турбонагнетателем или через ГБЦ – перед впускными клапанами. Отделенное масло отводится через возвратный канал ниже уровня масла в масляном картере.

Принцип работы

Стандартный принцип работы может использоваться до тех пор, пока во впускном коллекторе имеется разрежение, т.е. в безнаддувном режиме. В безнаддувном режиме под действием разрежения во впускном коллекторе открывается обратная заслонка в канале картерных газов в крышке головки блока цилиндров и картерные газы засасываются через клапан регулировки давления. Под действием разрежения одновременно закрывается вторая обратная заслонка в канале к всасывающему трубопроводу системы наддува. Через интегрированную в крышку головки блока цилиндров распределительную магистраль картерные газы попадают прямо в канал всасывания в ГБЦ.

Система вентиляции картера двигателя N55

Система вентиляции картера двигателя N55 (атмосферный режим двигателя): A – давление окружающей среды; B – вакуум; C – выхлопные газы; D – масло; E – продувка газа; 1 – воздухоочиститель; 2 – впускной коллектор; 3 – перфорированные пластины; 4 – обратный масляный канал; 5 – картер; 6 – маслосборник; 7 – канал возврата масла; 8 – турбокомпрессор; 9 – клапан для слива масла; 10 – наддув воздуха; 11 – шланг для зарядки линии забора воздуха; 12 – обратный клапан; 13 – клапан регулирования давления; 14 – дроссельная заслонка; 15 – обратный клапан; 16 – канал в головке блока цилиндров и крышка головки блока цилиндров;

Как только давление во впускном коллекторе увеличивается, подача картерных газов по этому пути больше невозможна. Иначе давление наддува достигло бы блока цилиндров. Обратный клапан в канале картерных газов закрывает канал к впускному коллектору и, тем самым, защищает блок цилиндров от избыточного давления. Вследствие возросшей потребности в наружном воздухе в трубопроводе чистого воздуха между турбонагнетателем и глушителем шума всасывания создается разрежение. Этого разрежения достаточно для того, чтобы открыть обратную заслонку и засасывать картерные газы через клапан регулировки давления.

Система вентиляции картера двигателя N55 (режим двигателя с турбонаддувом)

Система вентиляции картера двигателя N55 (режим двигателя с турбонаддувом): A – избыточное давление; B – вакуум; C – выхлопные газы; D – масло; E – продувка газа; 1 – воздухоочиститель; 2 – впускной коллектор; 3 – перфорированные пластины; 4 – обратный масляный канал; 5 – картер; 6 – маслосборник; 7 – канал возврата масла; 8 – турбокомпрессор; 9 – клапан для слива масла; 10 – наддув воздуха; 11 – шланг для зарядки линии забора воздуха; 12 – обратный клапан; 13 – клапан регулирования давления; 14 – дроссельная заслонка; 15 – обратный клапан; 16 – канал в головке блока цилиндров и крышка головки блока цилиндров;

В случае рекламации на большой расход масла и диагностировании замасленного турбонагнетателя нельзя сразу делать заключение о неисправном турбонагнетателе. Если замасливание имеет место уже после подачи картерных газов, то нужно проверить на герметичность весь двигатель. Причиной прохождения слишком большого количества картерных газов могут быть как неисправные уплотнения, так и сальники коленвала. Негерметичные сальники коленвала могут увеличить расход масла до 3 литров на 1000 км.

Масляный картер

Масляный картер отлит из алюминия. Успокоитель масла и всасывающая трубка к масляному насосу являются одной деталью. Соединение с постелью двигателя выполнено таким образом, чтобы сливные каналы проходили и через успокоитель масла. При этом сливные каналы заканчиваются в масляном картере.

Постель двигателя N55 с масляным насосом и успокоителем масла

Постель двигателя N55 с масляным насосом и успокоителем масла: 1 – Масляный насос; 2 – Каналы слива масла на стороне впуска; 3 – Постель двигателя; 4 – Успокоитель масла; 5 – Впускной коллектор с сетчатым фильтром; 6 – Каналы слива масла на стороне выпуска ОГ;

Кривошипно-шатунный механизм

Коленчатый вал

Коленвал оптимизирован по массе. Так коленчатый вал двигателя N55 имеет массу 20,3 кг, что, примерно, на 3 кг меньше  чем у коленвала мотора N54. Он имеет, так называемую, облегченную конструкцию и изготовлен из серого чугуна (GGG70). Расположение противовесов асимметричное, также удалось обойтись без инкрементного колеса. Подсоединение приводных цепей осуществляется с помощью центрального болта M18.

Коленчатый вал двигателя N55

Коленчатый вал двигателя N55: A – Противовесы; 1 – Шейка коренного подшипника 7; 2 – Смазочное отверстие от шатунного подшипника к коренному подшипнику; 3 – Смазочное отверстие от коренного подшипника к шатунному подшипнику; 4 – Шатунная шейка, цилиндра 4;

Коренной подшипник

Коренные подшипники коленвала аналогичны подшипникам с двухслойными вкладышами двигателя N54 и не содержат свинец. Упорный подшипник установлен в четвертой опоре.

Шатуны с подшипниками

Шатун двигателя Н55 имеет длину 144,35 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.

Малая неразъемная головка шатуна в двигателе N55

Малая неразъемная головка шатуна в двигателе N55: 1 – Втулка; 2 – Шатун;

На следующем рисунке 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.

Малая неразъемная головка шатуна без фасонного отверстия в двигателе N54

Малая неразъемная головка шатуна без фасонного отверстия в двигателе N54: A – Малая удельная нагрузка; B – Большая удельная нагрузка;

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

Малая неразъемная головка шатуна без фасонного отверстия в двигателе N55

Малая неразъемная головка шатуна без фасонного отверстия в двигателе N55: A – Малая удельная нагрузка; B – Большая удельная нагрузка;

В нижней части головке шатуна используются вкладыши шатунного подшипника, не содержащее свинца. Со стороны стержня используется материал G-488, а со стороны крышки материал G-444.

Шатунные болты двигателей N55 и N54 одинаковые и имеют размер M9 × 47.

Поршни с поршневыми кольцами

На N55 используются поршни с вырезом в юбке до зоны поршневых колец фирмы KS. Диаметр поршня составляет 82,5 мм. Первое поршневое кольцо прямоугольного сечения с хромо-керамическим покрытием на поверхности скольжения. В качестве второго поршневого кольца используется скребковое коническое кольцо. Маслосъемное кольцо представляет собой кольцо из стальной ленты с пружиной, известное также, как система VF.

Поршень с поршневыми кольцами двигателя N55

Поршень с поршневыми кольцами двигателя N55: 1 – обычное прямоугольное компрессионное кольцо; 2 – конус кольца Napier; 3 – кольца системы VF; 4 – сталь для первого поршневого кольца; 5 – паз для первого поршневого кольца; 6 – паз для второго кольца; 7 – паз для маслосъемного кольца; 8 – отверстие для слива смазочного масла; 9 – графитовое покрытие;

Форма камеры сгорания

На следующем рисунке показано расположение отдельных деталей вокруг камеры сгорания. Из рисунка видно, что используется не высокоточный впрыск (HPI) BMW, а электромагнитная форсунка с соплом имеющим несколько отверстий, фирмы Bosch. Форсунка комбинируется с турбонаддувом и Valvetronic ΙΙΙ. Для лучшей наглядности на рисунке удалено по одному клапану с седлом.

Камера сгорания двигателя N55

Камера сгорания двигателя N55: 1 – посадка клапана, выпускной клапан; 2 – выпускной клапан; 3 – свечи зажигания; 4 – топливная форсунка; 5 – впускной клапан; 6 – посадка клапана, впускной клапан;

Привод распределительного вала

Привод распредвала соответствует приводу двигателя N54.

Привод клапанов

Конструкция

На рисунке ниже показана головка блока цилиндров двигателя Н55 с комбинацией Valvetrоnic ΙΙΙ и непосредственного впрыска.

Клапанный механизм двигателя N55

Конструкция головки блока цилиндров на двигателе N55 с системой Valvetronic III и комбинацией непосредственного впрыска топлива. 1 – блок VANOS впускного распределительного вала; 2 – блок VANOS, распределительного вала выпускных клапанов; 3 – инжектор; 4 – свечи зажигания; 5 – корпус распределительного вала; 6 – Valvetronic (серводвигатель); 7 – впускной распределительный вал; 8 – пружина кручения; 9 – ворота; 10 – эксцентриковый вал; 11 – промежуточный рычаг; 12 – роликовый рычаг толкателя; 13 – головка клапана; 14 – масляные форсунки;

Распределительные валы

В моторе N54 установлены литые распредвалы или распредвалы облегченной конструкции. Таким образом в одном двигателе Н54 была возможна установка как распредвалов облегченной конструкции, так и литых распредвалов или смешанной конструкции.

В двигателе Н55 используются только распредвалы облегченной конструкции. Они изготавливаются способом внутренней формовки высоким давлением. Распредвал выпускных клапанов имеет кольца подшипников и помещен в корпус. Благодаря корпусу уменьшается вспенивание при работе двигателя.

Распределительный вал двигателя N55 изготовленный способом внутренней формовки высоким давлением

Распределительный вал двигателя N55 изготовленный способом внутренней формовки высоким давлением: 1 – кулачок в форме оболочки; 2 – труба основание;

Фазы газораспределения

Диаграмма фаз газораспределения в двигателе N55

Диаграмма фаз газораспределения в двигателе N55

N54B30O0 N55B30M0
∅ впускного клапана, мм 31,4 32
∅ выпускного клапана, мм 28 28
максимальный ход впускного/выпускного клапана, мм 9,7/9,7 9,9/9,7
угол изменения положения распредвала впускных клапанов (диапазон регулировки VANOS), ºKB 55 70
угол изменения положения распредвала выпускных клапанов (диапазон регулировки VANOS), ºKB 45 55
угол открытого состояния распредвала впускных клапанов (максимальный-минимальный угол изменения положения распредвала), ºKB 125-70 120-50
угол открытого состояния распредвала выпускных клапанов (максимальный-минимальный угол изменения положения распредвала), ºKB 130-85 115-60
продолжительность открытия распредвала впускных клапанов, ºKB 245 255
продолжительность открытия распредвала выпускных клапанов, ºKB 261 261

Впускные и выпускные клапаны

Стержень впускного клапана имеет диаметр 5 мм. У выпускного клапана диаметр 6 мм. Причиной большего диаметра является то, что выпускной клапан высверлен внутри и заполнен натрием. Кроме того, седло выпускного клапана имеет защитное покрытие.

Пружины клапанов

Клапаны стороны впуска и стороны выпуска имеют разные пружины.

Valvetronic

VANOS

Обзор

Система VANOS оптимизирована. Теперь регулирующие воздействия блоков системы ВАНОС выполняются с большей скоростью. Также удалось уменьшить загрязняемость. Сравнение системы VANOS двигателе N54 и N55 показывает, что в Н55 требуется меньше масляных каналов.

VANOS с системой смазки в N54

VANOS с системой смазки в N54: 1 – главный смазочный канал; 2 – электромагнитный клапана VANOS стороны впуска; 3 – электромагнитный клапана VANOS стороны выпуска; 4 – натяжитель цепи; 5 – обратный клапан стороны выпуска; 6 – обратный клапан стороны впуска; 7 – исполнительный узел системы VANOS стороны выпуска; 8 – исполнительный узел системы VANOS стороны впуска;

VANOS с системой смазки в двигателе N55

VANOS с системой смазки в N55: 1 – главный смазочный канал; 2 – электромагнитный клапана VANOS стороны впуска; 3 – электромагнитный клапана VANOS стороны выпуска; 4 – натяжитель цепи; 5 – исполнительный узел системы VANOS стороны выпуска; 6 – исполнительный узел системы VANOS стороны впуска;

Детали колес датчиков теперь изготавливаются только методом глубокой штамповки и колесо собирается не более, чем из двух деталей. Такая мера повышает точность изготовления и снижает затраты на производство.

Колесо датчика распредвала в Н55

Колесо датчика распредвала в Н55: A – вид с задней стороны; B – вид с передней стороны;

Электромагнитные клапаны системы VANOS

В электромагнитные клапаны системы ВАНОС встроены обратные клапаны. Благодаря этому также удалось уменьшить количество смазочных каналов в головке блока цилиндров. Сетка на электромагнитном клапане системы ВАНОС обеспечивает безупречное функционирование и надежно предотвращают заедание клапана при попадании частиц грязи.

Регулировка хода клапанов

Обзор

Как видно из следующего рисунка, изменено место установки серводвигателя. Другой особенностью является то, что датчик эксцентрикового вала не стоит теперь на эксцентриковом вале, а встроен в серводвигатель.

Регулировка хода клапана в двигателе N55

Регулировка хода клапана в двигателе N55: 1 – серводвигатель Valvetronic; 2 – масляная форсунка; 3 – эксцентриковый вал; 4 – упор минимального положения; 5 – упор максимального положения;

Используется Valvetronic ΙΙΙ. Он от Valvetronic ΙΙ отличается расположением серводвигателя и датчика. При Valvetronic ΙΙΙ для улучшения смесеобразования повышается уровень турбулентности с помощью фазирования и маскирования в конце сжатия, как и в случае Valvetronic ΙΙ. Благодаря такому движению заряда улучшается сгорание в режиме частичной нагрузки и в режиме прогрева катализатора.

Фазирование

Фазирование создает в нижнем диапазоне частичных нагрузок разность хода обоих впускных клапанов до 1,8 мм. При этом всасываемый поток наружного воздуха распределяется асимметрично.

Маскирование

Под маскированием понимается придание особой формы области седла клапана. Эта форма направляет поступающий наружный воздух в таком направлении, что получается нужное движение заряда. Преимуществом таких мероприятий является например то, что задержка сгорания уменьшается примерно на 10 ºКВ. Сгорание происходит быстро, и перекрытие клапанов может быть увеличено. Это позволяет заметно уменьшить выбросы NOx.

Верх камеры сгорания двигателя Н55

Верх камеры сгорания двигателя Н55: 1 – поверхность сжатия; 2 – выпускные клапаны; 3 – свеча зажигания; 4 – форсунка; 5 – впускной клапан; 6 – маскирование; 7 – поверхность сжатия;

На следующем рисунке показано влияние описанных ранее мероприятий. В красной зоне они позволяют улучшить и ускорить сгорание. Речи идет о кинетической энергии турбулентности.

Влияние фазирования и маскирования на потоки в камере сгорания

Влияние фазирования и маскирования на потоки в камере сгорания: A – Valvetronic Ι; B – Valvetronic ΙΙ + ΙΙΙ c фазированием и маскированием; TKE – Кинетическая энергия турбулентности;

Параметры реагирования можно улучшить с помощью комбинации Valvetronic ΙΙΙ, непосредственного впрыска и турбонаддува. Параметры реагирования улучшаются вплоть до полной нагрузки в безнаддувном режиме, как и в случае безнаддувного двигателя с Valvetronic, так как отсутствует процесс заполнения впускного коллектора. Последующее нарастание крутящего момента при запуске турбонагнетателя можно ускорить при низких оборотах настройкой неполного хода клапанов. Это способствует продувке остатков газа, что и дает ускорение нарастания крутящего момента.

Valvetronic

В двигателе Н55 используется бесщеточный электродвигатель постоянного тока. Серводвигатель Valvetronic имеет следующие особенности:

  • открытая конструкция (омывается маслом)
  • угол поворота эксцентрикового вала определяется по датчику положения вала электродвигателя
  • снижение потребляемой мощности примерно на 50  %
  • повышение динамики (например, регулировка отдельного для каждого цилиндра, регулировка холостого хода и т.д.)
  • снижение массы (около 600 г.)

Серводвигатель Valvetronic третьего поколения имеет также датчик положения эксцентрикового вала. Другой особенностью является то, что серводвигатель Valvetronic омывается моторным маслом внутри и снаружи. Одна масляная форсунка обеспечивает смазку червячного привода эксцентрикового вала.

Регулировка подъемного клапана двигателя N55

Регулировка подъемного клапана двигателя N55: 1 – масляные сопла; 2 – эксцентриковый вал; 3 – пружина кручения; 4 – ворот; 5 – впускной распределительный вал; 6 – промежуточный рычаг; 7 – роликовый рычаг толкателя; 8 – гидравлическая регулировка ресниц клапан; 9 – пружина клапана; 10 – впускной клапан; 11 – Valvetronic (серводвигатель); 12 – выпускной клапан; 13 – пружина клапана; 14 – гидравлическая регулировка ресниц клапан; 15 – роликовый рычаг толкателя; 16 – распределительный вал выпускных клапанов; 17 – уплотнительная втулка; 18 – разъем;

Ременный привод и навесное оборудование

Ременный привод

В моторе N55 имеется два варианта ременного привода. Так исполнение без автоматического запуска и выключения двигателя (MSA) имеет три обводных ролика и один двойной рифленый ремень.

Ременный привод без MSA в двигателе N55

Ременный привод без MSA в двигателе N55: 1 – шкив генератора; 2 и 3 – обводной ролик; 4 – шкив компрессора кондиционера; 5 – шкив насоса гидроусилителя рулевого управления; 6 – обводной ролик; 7 – демпфер со шкивом; 8 – натяжитель ремня;

Благодаря изменению конструкции компрессора кондиционера в автомобилях с MSA можно использовать односторонний поликлиновый рифленый ремень. Новый подшипник скольжения натяжителя ремня дополняет изменения.

Ременный привод с MSA в двигателе N55

Ременный привод с MSA в двигателе N55: 1 – шкив генератора; 2 – обводной ролик; 3 – шкив компрессора кондиционера; 4 – шкив насоса гидроусилителя рулевого управления; 5 – обводной ролик; 6 – демпфер со шкивом; 7 – натяжитель ремня;

Демпфер

В двигателе N55 используется одномассовый демпфер. Собственно шкив привода агрегатов является частью вторичного шкива с инерционной массой демпфера. Такая конструкция дополнительно уменьшает нагрузку на ремень по сравнению с двигателем N54, так как собственно шкив с инерционной массой отделен от коленчатого вала вулканизируемой частью.

Демпфер двигателя N54

Демпфер мотора N54: A – Демпфер двигателя N55; B – Демпфер двигателя N54; 1 – Коленчатый вал; 2 – Винты; 3 – Ведущий шкив; 4 – Вулканизируемая часть; 5 – Вторичный шкив с инерционной массой; 6 – Первичный шкив; 7 – Инерционная масса;

Демпфер двигателя N55

Демпфер двигателя N55: 1 – Вторичный шкив с инерционной массой; 2 – Фланец; 3 – Вулканизируемая часть;

Система подачи масла

Масляный контур

Смазочные каналы

На следующих рисунках дан обзор масляного контура двигателя N55. По сравнению с двигателем N54 количество смазочных каналов в головке блока цилиндров заметно меньше. Это стало возможным благодаря использованию новых электромагнитных клапанов VANOS.

Смазочные каналы двигателя N55

Смазочные каналы двигателя N55: 1 – впускной коллектор; 2 – масляный насос; 3 – канал неочищенного масла; 4 – масляный фильтр; 5 – главный смазочный канал (канал чистого масла); 6 – натяжитель цепи; 7 – электромагнитный клапан VANOS стороны выпуска; 8 – электромагнитный клапан VANOS стороны впуска; 9 – исполнительный узел системы VANOS стороны впуска; 10 – исполнительный узел системы VANOS стороны выпуска; 11 – канал для смазки распредвала впускных клапанов и эксцентрикового вала; 12 – гидравлическая система компенсации клапанного зазора; 13 – канал для смазки распредвала выпускных клапанов; 14 – гидравлическая система компенсации клапанного зазора; 15 – подсоединение к системе смазки турбонагнетателя; 16 – подсоединение к масляным форсункам; 17 – подшипники коленчатого вала; 18 и 20 – канал к системе регулировки давления масла; 21 – канал к системе смазки вакуумного насоса; 22 – вакуумный насос;

Смазочные каналы мотора N55

Смазочные каналы мотора N55: 1 – впускной коллектор; 2 – масляный насос; 3 – канал неочищенного масла; 4 – масляный фильтр; 5 – главный смазочный канал (канал чистого масла); 6 – натяжитель цепи; 7 – электромагнитный клапан VANOS стороны выпуска; 8 – электромагнитный клапан VANOS стороны впуска; 9 – исполнительный узел системы VANOS стороны впуска; 10 – исполнительный узел системы VANOS стороны выпуска; 15 – подсоединение к системе смазки турбонагнетателя; 16 – подсоединение к масляным форсункам; 17 – подшипники коленчатого вала; 18 – канал к системе регулировки давления масла; 19 – клапан регулировки давления масла; 21 – канал к системе смазки вакуумного насоса; 22 – вакуумный насос;

Возврат масла

На следующих рисунках показан встроенный успокоитель масла. Были объединены следующие детали:

  • успокоитель масла
  • всасывающий патрубок

Благодаря встроенному успокоителю масла получается максимально возможная перегородка между масляным картером и кривошипно-шатунным механизмом. На постели двигателя дополнительно имеются маслосборные кромки, которые целенаправленно отводят разбрызгиваемое масло от кривошипно-шатунного механизма.

За счет изменения всасывающего патрубка можно очень просто адаптировать необходимые варианты масляного картера.

Масло, возвращающееся из головки блока цилиндров, направляется по каналам под успокоитель масла. При этом даже при большом поперечном ускорении масло не попадает на коленчатый вал и не возникают потери на взбалтывание.

Постель двигателя с масляным насосом и успокоителем масла в двигателе N55

Постель двигателя с масляным насосом и успокоителем масла в двигателе N55: 1 – масляный насос; 2 – каналы слива масла на стороне впуска; 3 – постель двигателя; 4 – успокоитель масла; 5 – впускной коллектор с сетчатым фильтром; 6 – каналы слива масла на стороне выпуска ОГ;

Каналы слива масла в моторе Н55

Каналы слива масла в моторе Н55: 1 – канал охлаждения; 2 – гильза цилиндра; 3 – канавка; 4 – каналы слива масла на стороне выпуска ОГ; 5 – каналы слива масла на стороне впуска;

Масляный насос и регулировка давления

Масляный насос на N55 используется уже известный по двигателю N54 – шиберный насос маятникового типа в измененном исполнении. Так, впервые устанавливается маятниковый шибер из дуропласта. Также используется известное по двигателю N53 – регулирование расхода по объему.

Масляный насос и клапан регулировки давления в N55

Масляный насос и клапан регулировки давления в N55: 1 – регулирующий клапан давления масла; 2 – масляный насос;

Масляный насос двигателя N55

Масляный насос двигателя N55: 1 – масляная камера; 2 – клапан ограничения давления; 3 – ротор; 4 – лопасть; 5 – шибер маятникового типа; 6 – внутренний ротор; 7 – корпус; 8 – отверстие для клапана регулировки давления; 9 – демпфирующая масляная камера; 10 – пружина сжатия (2 шт.); 11 – ось вращения;

Конструкция масляного насоса переработана под использование маятникового шибера из дуропласта.

Очистка и охлаждение масла

Корпус масляного фильтра также изготовлен из дуропласта. Для охлаждения системы смазки двигателя также используется проверенный радиатор охлаждения моторного масла. В зависимости от температуры масла термостат на корпусе масляного фильтра открывает поток масла к масляному радиатору.

Масляные форсунки

Двигатель N55 имеет масляные форсунки для охлаждения днищ поршней. Для позиционирования масляных форсунок требуется специальное приспособление.

Контроль масла

Давление масла

Так как мотор N55 имеет масляный насос с регулированием расхода по объему, необходимо точно отслеживать давление масла. Для этого используется новый датчик фирмы Sensata. Двигатели N43 и N53 имели датчик фирмы Honeywell.

Преимущество нового датчика:

  • измерение абсолютного давления (прежде относительного)
  • возможность регулировки по полю характеристик при любой частоте вращения
Уровень масла

Для измерения уровня масла используется известный датчик состояния масла.

Система впуска и система выпуска ОГ

Система впуска

Обзор

Система впуска двигателя Н55 была переработана:

  • воздуховод до глушителя шума всасывания (адаптирован от двигателя Н54)
  • полностью новый воздуховод от глушителя шума всасывания до нового турбонагнетателя
  • вентиляция картера двигателя
  • клапаны сброса давления встроены в турбонагнетатель
  • адаптирована вентиляция топливного бака

Конструкция системы всасывания стала проще, так как используется только один турбонагнетатель.

Система всасывания в двигателе N55

Система всасывания в двигателе N55: 1 – Всасывающий патрубок; 2 – Трубопровод неочищенного воздуха; 3 – Глушитель шума всасывания; 5 – Крышка глушителя шума всасывания; 6 – Пленочный термоанемометрический расходомер воздуха; 7 – Подсоединение системы вентиляции картера двигателя; 8 – Турбонагнетатель; 9 – Трубопровод наддувочного воздуха; 10 – Охладитель наддувочного воздуха; 11 – Трубопровод наддувочного воздуха; 12 – Датчик температуры и давления наддувочного воздуха; 13 – Дроссельная заслонка; 14 – Впускной коллектор;

Система всасывания в моторе Н55

Система всасывания в моторе Н55: A – Неочищенный воздух; B – Чистый воздух; C – Нагретый наддувочный воздух; 1 – Всасывающий патрубок; 2 – Трубопровод неочищенного воздуха; 3 – Глушитель шума всасывания; 4 – Фильтрующий элемент; 5 – Крышка глушителя шума всасывания; 6 – Пленочный термоанемометрический расходомер воздуха; 7 – Подсоединение системы вентиляции картера двигателя; 8 – Турбонагнетатель; 9 – Трубопровод наддувочного воздуха; 10 – Охладитель наддувочного воздуха; 11 – Трубопровод наддувочного воздуха; 12 – Датчик температуры и давления наддувочного воздуха; 14 – Впускной коллектор;

Основная функция клапана сброса давления не изменилась. Но в отличии от двигателя N54 управления клапаном сброса давления осуществляется не пневматически. В двигателя N55 этот клапан является электрическим исполнительным органом, который активируется непосредственно DME. С помощью позиционирования клапана сброса давления на турбонагнетателе удалось заметно уменьшить количество деталей. Через клапан можно накоротко соединить сторону впуска со стороной нагнетания.

Как и у двигателя N54, сглаживаются нежелательные пики давления наддува, которые могут возникать при быстром закрывании дроссельной заслонки. При этом клапан выполняет важную функцию с точки зрения акустики двигателя и защищает детали турбонагнетателя.

Система впуска

Блок управления двигателем крепится винтами к впускному коллектору. Всасываемый воздух одновременно охлаждает блок управления двигателем.

Благодаря такой установке двигатель может быть укомплектован блоком управления уже в процессе производства, а датчик и исполнительные органы могут быть подключены на двигателе.

Система впуска с блоком управления DME в N55

Система впуска с блоком управления DME в N55: 1 – Фланец крепления блока управления двигателем; 2 – Фланец соединения с дроссельной заслонкой; 3 – Система впуска; 4 – Блок управления двигателем; 5 – Ребра охлаждения;

Система вентиляции топливного бака

В фильтре с активированным углем пары топлива и через клапан вентиляции топливного бака подаются на сжигание. Технология турбонаддува требует адаптировать эту систему к данным условиям.

Система вентиляции топливного бака в моторе Н55

Система вентиляции топливного бака в моторе Н55: 1 – Подсоединение к вентиляционному трубопроводу фильтра с активированным углем; 2 – Подсоединение перед дроссельной заслонкой; 3 – Клапан вентиляции топливного бака; 4 – Подсоединение за дроссельной заслонкой; 5 – Подсоединение перед турбонагнетателем;

Система выпуска ОГ

Обзор

Благодаря турбонагнетателю TwinScroll система выпуска ОГ проще, чем у двигателя N54 с двумя турбонагнетателями. Наряду с одним, расположенным рядом с двигателем, катализатором (3) установлены один средний глушитель (4) и два задних глушителя (5 + 6).

Система выпуска ОГ в двигателе N55 на примере BMW F07

Система выпуска ОГ в двигателе N55 на примере BMW F07: 1 – Выпускной коллектор; 2 – Турбонагнетатель; 3 – Катализатор; 4 – Промежуточный глушитель; 5 – Задний глушитель, правый; 6 – Задний глушитель, левый;

Выпускной коллектор

Соединение  каналов в выпускном коллекторе осуществляется как шесть в два. Объединение трех каналов выпуска ОГ а один канал необходимо для создания оптимального набегающего потока для турбонагнетателя TwinScroll. Выпускной коллектор и турбонагнетатель сварены друг с другом и являются одной деталью.

Соединение турбонагнетателя с картером двигателя N55

Соединение турбонагнетателя с картером двигателя N55: 1 – Выпускной коллектор; 2 – Вакуумный регулятор; 3 – Подсоединение к охладителю наддувочного воздуха; 4 – Трубопровод подвода масла; 5 – Клапан сброса давления; 6 – Трубопровод для стока масла; 7 – Подвод охлаждающей жидкости; 8 – Отвод охлаждающей жидкости; 9 – Ось перепускного клапана; 10 – Подсоединение к системе выпуска ОГ;

Турбонагнетатель

Двигатель N55 имеет один турбонагнетатель TwinScroll вместо двух отдельных маленьких турбонагнетателей, как у двигателя N54.

Турбонагнетатель TwinScroll для двигателя N55

Турбонагнетатель TwinScroll для двигателя N55: A – Канал 1 выпуска ОГ (цилиндр 1-3); B – Канал 2 выпуска ОГ (цилиндр 4-6); C – Подсоединение к катализатору; D – Вход глушителя шума всасывания; E – Кольцевой канал; F – Выход к охладителю наддувочного воздуха; 1 – Перепускной клапан; 2 – Плечо рычага перепускного клапана; 3 – Вакуумный регулятор перепускного клапана; 4 – Клапан сбора давления; 6 – Турбинное колесо; 8 – Канал охлаждения; 10 – Возврат масла; 11 – Отвод охлаждающей жидкости;

Турбонагнетатель Twin Scroll мотора N55

Турбонагнетатель Twin Scroll мотора N55: A – Канал 1 выпуска ОГ (цилиндр 1-3); B – Канал 2 выпуска ОГ (цилиндр 4-6); C – Подсоединение к катализатору; D – Вход глушителя шума всасывания; E – Кольцевой канал; F – Выход к охладителю наддувочного воздуха; 1 – Перепускной клапан; 2 – Плечо рычага перепускного клапана; 3 – Вакуумный регулятор перепускного клапана; 4 – Клапан сбора давления; 10 – Возврат масла; 11 – Отвод охлаждающей жидкости;

Турбонагнетатель Twin Scroll в Н55

Турбонагнетатель Twin Scroll в Н55: A – Канал 1 выпуска ОГ (цилиндр 1-3); B – Канал 2 выпуска ОГ (цилиндр 4-6); C – Подсоединение к катализатору; D – Вход глушителя шума всасывания; E – Кольцевой канал; F – Выход к охладителю наддувочного воздуха; 1 – Перепускной клапан; 2 – Плечо рычага перепускного клапана; 3 – Вакуумный регулятор перепускного клапана; 4 – Клапан сбора давления; 5 – Обходной канал; 6 – Турбинное колесо; 7 – Колесо компрессора; 8 – Канал охлаждения; 9 – Вал турбины;

Принцип работы турбонагнетателя TwinScroll

Турбинное колесо нагнетателя в редких случаях подвергается воздействию постоянного давления ОГ. При низких частотах вращения отработавший газ достигает турбины пульсообразно. Из-за таких пульсаций на турбине возникают кратковременные увеличения давления наддува. Так как с увеличением давления коэффициент полезного действия так же увеличивается, то вследствие пульсации так же улучшается характеристика давления наддува и, вместе с этим, характеристика крутящего момента двигателя.

Для предотвращения влияния процессов газообмена различных цилиндров друг на друга, цилиндры 1-3 (ряд первый) и цилиндры 4-6 (ряд второй) объединяются соответственно в одну выпуклую трубу. Так же отдельно потоки ОГ подводятся в турбонагнетателе к турбине по спирали (Scrolls) через каналы выпуска ОГ (1 + 2). Благодаря такой  конструкции  возникающие пульсации оптимально используются для нагнетания давления наддува.

Для регулировки давления наддува используется известный перепускной клапан.

Катализатор

В корпусе катализатора находится два керамических монолита. Катализатор имеет объем 2,7 литра. Керамические монолиты имеют, в зависимости от типа автомобиля, различные покрытия:

  • керамический монолит 1 имеет объем 1,2 литра, диаметр 124 мм и 600 ячеек
  • керамический монолит 2 имеет объем 1,5 литра, диаметр 124 мм и 400 ячеек
Катализатор двигателя N55

Катализатор двигателя N55: 1 – Лямбда-зонд перед катализатором; 2 – Подсоединение к турбонагнетателю; 3 – Керамический монолит 1; 4 – Выходная воронка катализатора; 5 – Керамический монолит 2; 6 – Лямбда-зонд перед керамическим монолитом 1;

Вакуумная система

Конструкция

Силовой агрегат N55 имеет вакуумный насос для создания разрежения, необходимого для усилителя тормозов и одного дополнительного потребления. Этим дополнительным потреблением в случае F07 является перепускной клапан. Для постоянного поддержания достаточного разрежения для перепускного клапана используется вакуумный ресивер.

Вакуумная система двигателя N55

Вакуумная система двигателя N55: 1 – Вакуумный насос; 2 и 3 – Обратный клапан; 4 – Усилитель тормозов; 5 – Обратный клапан; 6 – Вакуумный ресивер; 7 – Электропневматический преобразователь давления; 8 – Вакуумный регулятор перепускного клапана;

Вакуумный насос

Вакуумный насос аналогичен насосу двигателя N63. Он имеет две ступени и соответственно два подсоединительных элемента. Первая ступень предназначена для усилителя тормозов, вторая – для дополнительных потребителей.

Вакуумный насос мотора N55

Вакуумный насос мотора N55: 1 – Обратный клапан для усилителя тормозов; 2 – Обратный клапан для дополнительных потреблений; 3 – Отверстие для подсоединения дополнительных потребителей; 4 – Корпус вакуумного насоса; 5 – Лопасть; 6 – Отверстие для подсоединения усилителя тормозов;

Для первой ступени используется самая большая часть увеличения объема (вакуумирования), таким образом быстро создается разрежение для усилителя тормозов. Только на последнем отрезке времени открывается отверстие для дополнительного потребителя, таким образом включается вторая ступень. Создание разрежения поэтому продолжается в этом случае дольше, что видно на следующей диаграмме.

Производительность двухступенчатого вакуумного насоса в двигателе N55

Производительность двухступенчатого вакуумного насоса в двигателе N55: 1 – Разрежение; 2 – Время; 3 – Производительность для дополнительного потребления; 4 – Производительность для усилителя тормозов;

С помощью такого решения учитываются разные потребности усилителя тормозов и дополнительного потребителя.

Система подготовки рабочей смеси

Мотор Н55 имеет систему впрыска высокого давления (HDE). В отличие от высокоточного впрыска (HPI) используются электромагнитные форсунки с соплом, имеющим несколько отверстий.

На следующем рисунке показана вся система подготовки рабочей смеси двигателя N55 родственна системе двигателя N54. Используется такой же насос высокого давления. Новшеством являются форсунки высокого давления. Используются форсунки фирмы Bosch с обозначением HDEV5.2.

Общий вид системы впрыска высокого давления в двигателе Н55

Общий вид системы впрыска высокого давления в двигателе Н55: 1 – Трубопровод высокого давления; 2 – Магистраль высокого давления Rail; 3 – Трубопровод высокого давления; 4 – Датчик давления в магистрали Rail; 5 – Электромагнитная форсунка;

Датчик давления топлива

Топливо подается из топливного бака с помощью топливного электронасоса через подводящий трубопровод с давлением подкачки 5 бар к насосу высокого давления. Давление подкачки контролируется датчиком давления топлива. Топливо подается в зависимости от потребности. Используется известный по двигателям N54, N53 и N63 датчик давления топлива.

При отказе датчика давления топлива при включенном контакте 15 топливный электронасос продолжает работать с производительностью 100 %.

Система подготовки рабочей смеси в Н55

Система подготовки рабочей смеси в Н55: 1 – Обратный клапан для усилителя тормозов; 2 – Обратный клапан для дополнительных потреблений; 3 – Датчик детонации; 4 – Подсоединение трубопровода высокого давления к магистрали Rail; 5 – Датчик давления топлива; 6 – Трубопровод подвода топлива; 7 – Датчик давления масла; 8 – Клапан управления количеством; 9 – Насос высокого давления; 10 – Вакуумный насос;

Насос высокого давления

Давление топлива увеличивается в постоянно работающем трех-поршневом насосе высокого давления, и через напорный трубопровод топливо подается в магистраль Rail. Из магистрали Rail топливо под давлением распределяется через напорные трубопроводы по форсункам высокого давления. Необходимое давление подачи топлива определяется системой управления двигателем в зависимости от его нагрузки и частоты вращения коленвала. Достигнутое давление регистрируется датчиком давления в магистрали Rail и передается блоку управления двигателем. Регулировка осуществляется на основании сравнения заданного и фактического значений давления в магистрали Rail  с помощью клапана управления количеством. Величина давления задается в соответствии с наилучшим расходом топлива и плавностью хода двигателя N55. Давление 200 бар требуется только при высокой нагрузке и низкой частоте вращения. Насос высокого давления имеет ту же конструкцию, что и насос двигателей N53 и N54.

Диаграмма давления топлива в двигателе N55

Диаграмма давления топлива в двигателе N55: m – Нагрузка двигателя; n – Частота вращения; p – Давление;

Форсунка

Форсунка высокого давления HDEV5.2 фирмы Bosch является электромагнитной форсункой. В отличие от пьезофорсунок современных двигателей BMW электромагнитная форсунка открывается внутрь и имеет несколько отверстий с большим количеством вариантов угла и формы струй. Электромагнитная форсунка рассчитана на давление в системе до 200 бар.

Работы на системе питания разрешается проводить только после остывания двигателя. Температура охлаждающей жидкости не должна превышать 40ºC. На это необходимо обратить особое внимание, так как в противном случае вследствие остаточного давления в системе питания высокого давления возникает опасность выброса топлива.
При работах на системе питания высокого давления следует обращать особое внимание на отсутствие загрязнений и соблюдать описанный в руководстве по ремонту рабочий процесс. Уже самые маленькие загрязнения и повреждение резьбовых креплений напорных трубопроводов могут привести к негерметичности.
При работах на системе питания двигателя N55 следует обратить внимание на то, чтобы катушки зажигания  не были загрязнены топливом. Устойчивость силиконовых материалов существенно снижается при контакте с топливом. Это может вести к пробоям на головке свечи зажигания и, как следствие, к пропускам зажигания.
 - Перед работами на системе питания обязательно снять катушку зажигания и закрыть гнезда свечей зажигания с помощью ветоши от попадания в них топлива.
 - Перед установкой новых электромагнитных форсунок нужно демонтировать катушку зажигания, обеспечив максимально возможную чистоту.
 - Сильно загрязненные топливом катушки зажигания подлежат замене.

Система  охлаждения

Система  охлаждения двигателя N55 состоит из контура жидкостного и контура масляного охлаждения. В зависимости от комплектации используются различные варианты жидкостного охлаждения. В комплектации для жарких стран, отделение масляного радиатора от контура охлаждающей жидкости предотвращает перенос тепла моторным маслом в область охлаждающей жидкости двигателя.

Система охлаждения двигателя N55

Система охлаждения двигателя N55: 1 – Радиатор охлаждающей жидкости; 2 – Радиатор охлаждения моторного масла (в комплектации для жарких стран); 3 – Нагревательная спираль; 4 – Программируемый термостат; 5 – Электрический насос охлаждающей жидкости; 6 – Турбонагнетатель; 7 – Теплообменник отопителя; 8 – Клапан охлаждающей жидкости; 9 – Жидкостно-масляный теплообменник (в комплектации для Европы); 10 – Датчик температуры охлаждающей жидкости; 11 – Термостат моторного масла (в комплектации для жарких стран); 12 – Расширительный бачок; 13 – Датчик уровня охлаждающей жидкости; 14 – Уравнительный трубопровод; 15 – Дополнительный радиатор охлаждающей жидкости (комплектация для Европы); 16 – Электровентилятор;

Выделенные на рисунке красным цветом детали устанавливаются только в комплектации для Европы. В комплектации для Европы входит дополнительный радиатор охлаждающей жидкости (A) с левой стороны автомобиля. Охлаждение системы смазки двигателя выполняет жидкостно-масляный теплообменник (C).

Система охлаждения мотора Н55

Система охлаждения мотора Н55: A – Дополнительный радиатор охлаждающей жидкости; B – Трубопровод подачи охлаждающей жидкости к дополнительному радиатору охлаждающей жидкости; C – Жидкостно-масляный теплообменник; D – Трубопровод подачи охлаждающей жидкости к жидкостно-масляному теплообменнику; E – Трубопровод подачи охлаждающей жидкости от дополнительного радиатора охлаждающей жидкости; 1 – Подводящий трубопровод, зона 1, теплообменник отопителя; 2 – Подводящий трубопровод, зона 2, теплообменник отопителя; 3 – Клапан охлаждающей жидкости; 4 – Расширительный бачок; 5 – Уравнительный трубопровод; 6 – Радиатор охлаждающей жидкости; 7 – Перепускной трубопровод малого охлаждающего контура; 8 – Термостат; 9 – Электрический насос охлаждающей жидкости; 10 – Трубопровод подвода к турбонагнетателю; 11 – Термостат системы охлаждения масла коробки передач; 12 – Трубопровод подвода охлаждающей жидкости в блоке цилиндров; 13 – Теплообменник охлаждения трансмиссионного масла; 14 и 15 – Подсоединение маслопровода коробки передач; 16 – Отводящий трубопровод теплообменника отопителя; 17 – Теплообменник отопителя;

На следующем рисунке показано подсоединение дополнительного радиатора охлаждающей жидкости к системе охлаждения. Дополнительный радиатор параллельно подсоединен трубопроводами к основному радиатору, благодаря чему увеличивается площадь охлаждения.

Дополнительный радиатор охлаждающей жидкости в двигателе N55

Дополнительный радиатор охлаждающей жидкости в двигателе N55: 1 – Радиатор охлаждающей жидкости; 2 – Дополнительный радиатор охлаждающей жидкости; 3 и 4 – Подсоединение трубопровода подвода охлаждающей жидкости к дополнительному радиатору; 5 – Подсоединение трубопровода возврата охлаждающей жидкости на дополнительном радиаторе; 6 – Подсоединение трубопровода возврата охлаждающей жидкости от дополнительного радиатора;

В комплектации для жарких стран используется вынесенный теплообменник моторного масла.

Охлаждение системы смазки двигателя N55 в комплектации для жарких стран

Охлаждение системы смазки двигателя N55 в комплектации для жарких стран: 1 – Модуль масляного фильтра; 2 – Термостат; 3 – Трубопроводы масляного радиатора; 4 – Радиатор охлаждения моторного масла;

Каналы подачи охлаждающей жидкости

Каналы подачи охлаждающей жидкости в головке блока цилиндров используются теперь также для непрямого охлаждения форсунок. На следующем рисунке можно видеть, что клапаны и форсунки обтекаются охлаждающей жидкостью, что позволило уменьшить подвод тепла к деталям до минимума.

Каналы охлаждающей жидкости в головке блока цилиндров N55

Каналы охлаждающей жидкости в головке блока цилиндров N55: 1 – Проход впускных клапанов; 2 – Проход форсунки; 3 – Проход выпускных клапанов; 4 – Подсоединение шланга системы охлаждения к термостату (малый охлаждающий контур); 5 – Подсоединение шланга системы охлаждения к радиатору охлаждающей жидкости (большой охлаждающий контур);

Гильзы цилиндра из серого чугуна залиты в блок, отлитый из алюминиевого сплава под давлением. Для оптимизации охлаждения предусмотрены перемычки между цилиндрами с канавками. По этим канавкам охлаждающая жидкость может перетекать с с одной стороны блок-картера к другой и охлаждать перемычки.

Электрооборудование двигателя

Подключение к бортовой сети

Впервые блок цифровой электронной системы управления двигателем (DME) устанавливается на двигателе. Блок DME привернут с помощью фланца к спускному коллектору и охлаждается всасываемым воздухом. Расположение блока DME рядом с двигателем имеет следующие преимущества:

  • разделение жгута проводов двигателя на шесть отдельных модулей
  • питание всех электрических компонентов на двигателе непосредственно через DME
  • отсутствие отсека управляющей электроники
  • разъемы в целом имеют 211 штырей и являются герметичными

Электрические схемы

Электрическая схема подключения к бортовой сети в двигателе N55

Электрическая схема подключения к бортовой сети в двигателе N55: 1 – Цифровая электронная система управления двигателем; 2 – Электрическое управление воздушными заслонками; 3 – Механическое управление воздушными заслонками; 4 – Электровентилятор; 5 – Стартер; 6 – Компрессор кондиционера; 7 – Токораспределитель в моторном отсеке; 8 – Электронный блок JBE; 9 – Электронно-управляемый токораспределитель; 10 – Интегрированная система управления ходовой частью; 11 – Модуль диагностики течи топливного бака (только в комплектации для США и Южной Кореи); 12 – Электронный блок управления топливным насосом; 13 – Токораспределитель в багажном отделении; 14 – Интеллектуальный датчик аккумуляторной батареи; 15 – Токораспределитель АКБ; 16 – Переключающий клапан заслонки глушителя; 17 – Гнездо диагностического разъема (сигнал частоты вращения); 18 – Модуль педали акселератора; 19 – Комбинация приборов; 20 – Система доступа в автомобиль; 21 – Центральный межсетевой преобразователь; 22 – Система динамического контроля стабильности;

Электрическая схема системы охлаждения двигателя N55

Электрическая схема системы охлаждения двигателя N55: 1 – Комбинация приборов; 2 – Центральный межсетевой преобразователь; 3 – Датчик уровня охлаждающей жидкости; 4 – Датчик температуры охлаждающей жидкости; 5 – Электровентилятор; 6 – Механическое управление воздушными заслонками; 7 – Электрическое управление воздушными заслонками; 8 – Цифровая электронная система управления двигателем; 9 – Токораспределитель в моторном отсеке; 10 – Электронный блок JBE; 11 – Электронно-управляемый токораспределитель; 12 – Реле электровентилятора; 13 – Токораспределитель в багажном отделении; 14 – Реле электровентилятора (только при мощности электровентилятора 850 или 1000 Вт); 15 – Токораспределитель АКБ;

Электрическая схема MEVD17.2

Электрическая схема MEVD17.2:
1 – Электронная система управления двигателем, Valvetronic, непосредственный впрыск 17.2 МЕVD17.2; 2 – Датчик давления окружающей среды; 3 – Датчик температуры; 4 – Выключатель стоп-сигналов; 5 – Стартер; 6 – Система доступа в автомобиль (CAS); 7 – Модуль сцепления; 8 – Электронный блок управления топливным насосом (EKPS); 9 – Топливный электронасос; 10 – Реле контакта 15N; 11 – Компрессор кондиционера; 12 – Насос охлаждающей жидкости; 13 – Реле Valvetronic; 14 – Блок управления JBE; 15 – Датчик давления хладагента; 16 – Реле зажигания и впрыска; 17 – Реле контакта ЗОВ; 18 – Диагностический блок для обнаружения течи топливного бака (DMTL); 19 – Реле электровентилятора; 20 – Электровентилятор; 21 – Программируемый термостат; 22 – Клапан сброса давления; 23 – Клапан вентиляции топливного бака; 24 – Электромагнитный клапан VANOS, распредвал впускных клапанов; 25 – Электромагнитный клапан VANOS, распредвал выпускных клапанов; 26 – Клапан регулировки давления масла; 27 – Электропневматический преобразователь давления (EPDW) для перепускного клапана; 28 – Клапан управления количеством; 29-34 – Форсунки; 35-40 – Катушки зажигания; 41 Подогрев системы вентиляции картера двигателя; 42 – Соединения с массой; 43 – Лямбда-зонд за катализатором; 44 – Лямбда-зонд перед катализатором; 45 – Гнездо диагностического разъема; 46 – Датчик низкого давления топлива; 47 – Датчик давления во впускном коллекторе за дроссельной заслонкой; 48 – Датчик давления в магистрали Rail; 49 – Датчик давления и температуры наддувочного воздуха; 50 – Датчик детонации, цилиндры 1—3; 51 – Датчик детонации, цилиндры 4—6; 52 – Термоанемометрический расходомер воздуха (HFM); 53 – Датчик распредвапа впускных клапанов; 54 – Датчик распредвапа выпускных клапанов; 55 – Датчик положения копенвапа; 56 – Модуль педали акселератора (FPM); 57 – Дроссельная заслонка двигателя (MDK); 58 – Датчик температуры охлаждающей жидкости на выходе из двигателя; 59 – Датчик давления масла; 60 – Датчик температуры масла; 61 – Серводвигатель Valvetronic; 62 – Датчик состояния масла; 63 – Генератор; 64 – Активное управление заслонками охлаждающего воздуха; 65 – Интеллектуальный датчик аккумуляторной батареи (IBS); 66 – Система динамического контроля стабильности (DSC); 67 – Центральный межсетевой преобразователь (ZGM); 68 – Интегрированная система управления ходовой частью (ICM);

Блок управления двигателем

С двигателем N55 устанавливается блок управления двигателем MEVD17.2 фирмы Bosch. Этот блок встроен во впускной коллектор и охлаждается всасываемым воздухом. MEVD17.2 работает с шинной системой FlexRayи непосредственно обеспечивает напряжением питания датчика и исполнительные органы.

Верхняя сторона корпуса DME одновременно является нижней частью впускного коллектора. В районе впускного коллектора на корпусе установлен профильный элемент для обеспечения оптимального прохождения воздуха во впускном коллекторе.

Разъемы между жгутом приводов и DME в соединительном состоянии герметичны.

Система управления двигателем MEVD17.2 в N55

Система управления двигателем MEVD17.2 в N55: 1 – Модуль 100, датчик 2; 2 – Модуль 200, датчик 1; 3 – Модуль 300, подсоединение к кабельной сети автомобиля; 4 – Модуль 400, Valvetronic; 5 – Модуль 500, модуль питания; 6 – Модуль 600, впрыск и зажигание;

Функции

Система питания

Датчик давления топлива между топливным насосом и насосом высокого давления выдает сигнал напряжения блоку управления двигателем (ЭБУ DME). Давление в системе (давление подачи топлива) определяется перед насосом высокого давления. ЭБУ DME постоянно сравнивает заданное и фактическое значения давления. При отклонении заданного значения от фактического блок управления двигателем увеличивает или уменьшает напряжение для топливного электронасоса, которое передается в виде сообщения по шине PT-CAN блоку управления EKP.

Блок управления ЕКР преобразует сообщение в выходное напряжение для топливного электронасоса. Таким образом осуществляется регулировка давления подачи топлива до необходимого для двигателя (или насоса высокого давления). При отсутствии сигнала (отказе датчика давления топлива) при включенном контакте 15 топливный электронасос работает с полной производительностью. При неисправности шины CAN топливный электронасос работает с подаваемым через блок управления EKP напряжением бортовой сети. Насос высокого давления повышает давление подачи топлива до 50 и 200 бар. По напорному трубопроводу топливо попадает в магистраль Rail. В магистрали Rail топливо распределяется по форсункам высокого давления.

Регулирование количества подаваемого топлива

Датчик давления в магистрали Rail измеряет текущее давление в магистрали Rail. Когда клапан управления количеством в насосе высокого давления открывается, излишки поданного топлива снова отводятся в трубопровод подвода перед насосом высокого давления. При отказе насоса высокого давления возможен ограниченный режим движения.

Клапан управления количеством управляет давлением подачи топлива в магистрали Rail. Система управления двигателем активирует клапан управления количеством с помощью сигнала с широтно-импульсной модуляцией. От длительности импульса зависит степень открытия дросселя и установка количества топлива, соответствующего состоянию нагрузки двигателя. Кроме того, имеется возможность сбросить давление в магистрали Rail.

Регулировка давления наддува

Давление наддува регулируется системой управления двигателем с помощью перепускного клапана на турбонагнетателе. Для бесступенчатого изменения положения перепускного клапана с помощью разрежения используется электропневматический преобразователь давления, который преобразует сигналы системы управления двигателем в определенное разрежение.

На Фланце турбонагнетателя установлен клапан сброса давления. Этот клапан может быть непосредственно активирован системой управления двигателем и при этом образовывать короткозамкнутое соединение между стороной впуска и стороной нагнетания. С помощью клапана сброса давления быть сглажены нежелательные пики давления наддува, которые могут возникать при быстром закрывании дроссельной заслонки. Поэтому клапан сброса давления оказывает существенное влияние на акустику двигателя и защищает детали турбонагнетателя. Когда дроссельная заслонка закрывается, возникает волна давления от дроссельной заслонки к турбонагнетателю. Эта волна давления наталкивается в турбонагнетателе на лопатки турбины и прижимает их к опоре. Клапан сброса давления заметно уменьшает эту волну давления, а значит, и нагрузку на турбонагнетатель.

Охлаждение двигателя

Для системы охлаждения с электрическим насосом охлаждающей жидкости используются возможности обычной системы охлаждения. Система управления теплоэнергией определяет потребность в охлаждении в данный момент и регулирует систему охлаждения соответствующим образом. При определенных обстоятельствах насос охлаждающей жидкости может быть даже совсем выключен, например, для быстрого нагрева охлаждающей жидкости в стадии прогрева. При стоящем автомобиле и сильно нагретом двигателе насос охлаждающей жидкости работает и при выключенном двигателе. Поэтому интенсивность охлаждения может быть запрошена независимо от частоты вращения. Дополнительно к программируемому термостату стало возможным использование различных полей характеристик для управления насосом охлаждающей жидкости. Так блок управления двигателем может приводить температуру двигателя в соответствие с динамическими показателями автомобиля.

Блок управления двигателем регулирует следующие температурные диапазоны:

  • 108 °С = экономичный режим
  • 104 °С = нормальный режим
  • 95 °С = высокий режим
  • 90 °С = высокий режим и регулировка с помощью программируемого термостата.

Если блок управления двигателем распознает на основании динамических показателей автомобиля экономичный рабочий диапазон, система управления двигателем доводит температуру до 108 градусов. В этом температурном диапазоне двигатель работает с относительно низким расходом топлива. Внутреннее трение двигателя уменьшается при высокой температуре. Таким образом, повышение температуры способствует небольшому расходу топлива в диапазоне низких нагрузок. В режиме «Высокий и регулировка с помощью программируемого термостата» водитель хочет использовать максимальную мощность двигателя. Для этого температура в головке блока цилиндров снижается до 90 °С. Это снижение обеспечивает улучшение степени наполнения, что ведет к повышению крутящего момента двигателя. Блок управления двигателем теперь может, в соответствии с ситуацией движения, осуществлять регулировку в определенном рабочем диапазоне. Таким образом можно влиять на расход и мощность через систему охлаждения.

Защита системы

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

Мероприятия подразделяются на две группы:

  • защита деталей
    • температура охлаждающей жидкости между 117 °С и 124 °С
    • температура масла в двигателе между 150 °С и 157 °С
    • Мероприятие: например, снижение мощности кондиционера (до 100 %) и двигателя
  • экстренный случай
    • температура охлаждающей жидкости между 125 °С и 129 °С
    • температура масла в двигателе между 158 °С и 163 °С
    • Мероприятие: например, снижение мощности двигателя (прим. до 90 %)

Датчики

Датчик положения коленвала

Новый встроенный датчик положения коленвала по принципу работы идентичен датчикам, которые используются с системой автоматического запуска и выключения двигателя (MSA). Для функции MSA необходимо распознавание обратного вращения двигателя.

Место установки датчика положения коленвала в N55

Место установки датчика положения коленвала в N55:
A – Вид на коленчатый вал; B – Тот же вид без стартера; 1 – Разъем; 2 – Пыленепроницаемое уплотнение; 3 – Датчик; 4 – Многополюсное колесо;

Датчик положения коленвала мотора N55 с многолопюсным колесом

Датчик положения коленвала мотора N55 с многолопюсным колесом: 1 – Разъем; 2 – Пыленепроницаемое уплотнение; 3 – Датчик;

Катушка зажигания

Для двигателя N55 разработана новая катушка зажигания. Она обеспечивает высокое напряжение зажигания, лучшую электромагнитную совместимость и высокую надежность.

В случае двигателей N43 и N53 напряжение вторичной обмотки катушки имеет обратную полярность. Это достигается с помощью активации обратной полярности и диода во вторичной цепи. Благодаря положительной поляризации искра лучше, вследствие чего улучшается воспламеняемость смеси. Это мероприятие необходимо только при режиме работы с послойным смесеобразованием. Т к. в случае двигателя N55 речь идет о гомогенном смесеобразовании, здесь также используется «нормальная» катушка зажигания.

Свеча зажигания

Мотор N55 имеет свечи с воздушным искровым промежутком, которые являются одинаковыми деталями с двигателями N63 и N74. Повышены надежность и диэлектрическая прочность за счет улучшенной керамики.

Датчик давления масла

Датчик давления масла может определять абсолютное давление. Это требуется для более точной регулировки давления масла. Датчик по конструкции идентичен датчику давления топлива.

Датчик давления масла получает питание 5 В от DME.

Датчик давления масла двигателя N55

Датчик давления масла двигателя N55

Катализатор и сажевый фильтр мотора N55

Катализатор и сажевый фильтр мотора N55:
1 – Лямбда-зонд перед катализатором; 2 – Подсоединение к турбонагнетателю; 3 – Керамический монолит 1; 4 – Катализатор; 5 – Керамический монолит 2; 6 – Лямбда-зонд за катализатором;

Для лямбда-зондов используются новые разъемы. Новая система штекерных соединений предлагает значительно лучшие контактные свойства и снимает «основные помехи» при плохом контакте. Еще одним улучшением является выбор места установки разъема без колебаний и вибраций.

Лямбда-зонд перед катализатором

В качестве регулировочного зонда перед катализатором используется лямбда-зонд LSU ADV фирмы Bosch. Его принцип работы схож с лямбда-зондом LSU 4.9. Такой лямбда-зонд также используется в двигателе N63. Аббревиатура LSU обозначает Lambdasonde Universal (Универсальный), а ADV – Advanced (Усовершенствованный).

Лямбда-зонд перед катализатором LSU ADV имеет следующие преимущества:

  • высокая стабильность сигнала, особенно в режиме наддува, благодаря слабой зависимости от давления;
  • увеличенный срок службы;
  • повышенная точность (по сравнению с LSU 4.9 на коэффициент 1,7);
  • быстрая готовность к работе < 5 секунд;
  • повышенная термостойкость;
  • усовершенствованный разъем с улучшенными контактными свойствами;

LSU ADV имеет расширенный диапазон измерения, при этом возможно точное измерение лямбда от 0,65. Данный лямбда-зонд раньше готов к работе, уже через 5 секунд он подает точные результаты измерения.

Выше динамика измерений зонда, это позволяет измерять и, соответственно, регулировать соотношение топливо-воздух отдельно для каждого цилиндра. Как результат, возможность получения гомогенного потока ОП снижения выброса вредных веществ и оптимизации значений выброса вредных веществ на перспективу.

Лямбда-зонд за катализатором

Лямбда-зонд за катализатором также называют контрольным зондом. Используется известный контрольный зонд LSF 4.2 фирмы Bosch.

Пленочный термоанемометрический расходомер воздуха

Используется пленочный термоанемометрический расходомер воздуха SIMAF GT2 фирмы Siemens. Датчик Siemens Mass Air Flow GT2 имеет планарные металлические резисторы на стекле. Такая технология применяется уже свыше 15 лет в датчиках SIMAF GT1. Основывающийся на их технологии датчик SIMAF GT2 является улучшенной разработкой с повышенной вибростойкостью, точностью при всех температурных условиях и уменьшенной чувствительностью к воде и пульсациям.

HFM для N55

HFM для N55

Исполнительные устройства

Серводвигатель Valvetronic

В качестве серводвигателя Valvetronic используется бесщеточный электродвигатель постоянного тока (brushless direct current motor = двигатель BLDC). Вследствие бесконтактной передачи энергии двигатель BLDC не требует технического обслуживания и обладает высокой мощностью. Благодаря применению встроенных электронных элементов он имеет оченьточное управление.

Принцип работы

Активация серводвигателя Valvetronic ограничена током 40 А. В промежутке времени > 200 миллисекунд в распоряжении имеется максимум 20 А. Серводвигатепь Вальвитроник активируется сигналом с широтно-импульсной модуляцией. Скважность сигнала между 5 и 98 %.

Серводвигатель Valvetronic в N55

Серводвигатель Valvetronic в N55:
1 – Гнездо разъема; 2 – Червячный вал; 3 – Игольчатый подшипник; 4 – Крышка подшипника; 5 – Колесо магнитного датчика; 6 – Ротор с четырьмя магнитами; 7 – Датчик; 8 – Статор; 9 – Корпус; 10 – Подшипник;

Датчик получает питание 5 В от DME. DME получает сигналы от пяти датчиков Холла и анализирует их. Из пяти датчиков Холла три служат для грубой разбивки, а два – для точного сегментирования. Таким образом угол поворота серводвигателя можно определить с погрешностью < 7,5°. С помощью передаточного отношения червячного привода можно очень точно и быстро изменять ход клапанов.

Форсунка высокого давления

Используемая в двигателе Н55 форсунка HDEV5.2 является разработкой на базе используемой в двигателе N14 форсунки высокого давления HDEV5.1. Принцип работы тот же самый.

Принцип работы

Активация HDEV5.2 осуществляется в четыре фазы, как показано на следующем рисунке.

Фазы активации HDEV5.2 в двигателе N55

Фазы активации HDEV5.2 в двигателе N55: A – Сигнал активации DME; B – Ток HDEV5.2; C – Напряжение на HDEV5.2; 1 – Фаза заряда конденсатора; 2 – Фаза открывания; 3 – Фаза удержания; 4 – Фаза закрывания;

  1. Фаза заряда конденсатора: в фазе заряда конденсатора форсунка HDEV5.2 открывается с помощью подачи от DME увеличенного уровня напряжения. Фаза заряда конденсатора заканчивается при токе ок. 10 А. Большой ток достигается за счет высокого напряжения, прим. до 65 В.
  2. Фаза открывания: в фазе открывания HDEV5.2 полностью открывается после фазы заряда конденсатора с помощью изменения тока до значения ок. 6,2 А. В конце фазы открывания ток с уровня открывания снижается до уровня удержания прим. 2,5 А.
  3. Фаза удержания: в фазе удержания надежно открытая форсунка HDEV5.2 удерживается в открытом состоянии с помощью снижения тока прим. до 2,5 А.
  4. Фаза закрывания: в фазе закрывания после окончания времени впрыска форсунка обесточивается. Между двумя процессами впрыска проходит не менее 2 миллисекунд.

Указания по обслуживанию

Крышка головки блока цилиндров

В случае рекламации на большой расход масла и диагностировании замасленного турбонагнетателя нельзя сразу делать заключение о неисправном турбонагнетателе. Если замасливание имеет место уже после подачи картерных газов, то нужно проверить на герметичность весь двигатель. Причиной прохождения слишком большого колличества картерных газов могут быть как неисправные уплотнения, так и сальники коленвала. Негерметичные сальники коленвала могут увеличить расход масла до 3 л/1000 км.

Форсунки

Работы на системе питания разрешается проводить только после остывания двигателя. Температура охлаждающей жидкости не должна превышать 40 °С. На это необходимо обратить особое внимание, т. к. в противном случае вследствие остаточного давления в системе питания высокого давления возникает опасность выброса топлива.

При работах на системе питания высокого давления следует обращать особое внимание на отсутствие загрязнений и соблюдать описанный в руководстве по ремонту рабочий процесс. Уже самые маленькие загрязнения и повреждение резьбовых креплений напорных трубопроводов могут привести к негерметичности.

При работах на системе питания двигателя Н55 следует обратить внимание на то, чтобы катушки зажигания не были загрязнены топливом. Устойчивость силиконовых материалов существенно снижается при контакте с топливом. Это может вести к пробоям на головке свечи зажигания и, как следствие, к пропускам зажигания.

Перед работами на системе питания обязательно снять катушки зажигания и закрыть гнезда свечей зажигания с помощью ветоши от попадания в них топлива.

Перед установкой новых электромагнитных форсунок нужно демонтировать катушки зажигания, обеспечив максимально возможную чистоту.

Сильно загрязненные топливом катушки зажигания подлежат замене.

Катушка зажигания

В случае двигателей N43 и N53 напряжение вторичной обмотки катушки имеет обратную полярность. Это достигается с помощью активации обратной полярности и диода во вторичной цепи. Благодаря положительной поляризации искра лучше, вследствие чего улучшается воспламеняемость смеси. Это мероприятие необходимо только при режиме работы с послойным смесеобразованием. Т. к. в случае двигателя N55 речь идет о гомогенном смесеобразовании, здесь также используется «нормальная» катушка зажигания.

Проблемы двигателя BMW N55

Несмотря на то, что двигатель N55 в 2014 году в Штутгарте (Германия) был признан  лучшим мотором в категории «лучший двигатель объемом от 2,5 до 3,0 литра», все же некоторые неисправности в нем так же встречаются:

  • выход из строя насоса высокого давления
  • пропуски воспламенения в стадии прогрева в зимнее время на автомобилях трехлетней давности
  • из-за проблем клапанов вентиляции картерных газов возникает увеличение расхода масла
  • при износе топливных форсунок, которое влечет за собой нарушение динамических показателей мотора, возникает повышенный уровень вибрации
  • долговременные критические нагрузки на двигатель влекут за собой некорректную работу электроники
  • на работу силового агрегата также влияет смена марки масла и топлива

Заменой для N55 компания готовит двигатель BMW B58.