Двигатель BMW N57 – характеристики – фото

Двигатель BMW N57 – рядный шестицилиндровый дизельный двигатель выпускаемый с 2008 года как замена для M57 и M67 целью создания которого было увеличение силовых характеристик одновременно с уменьшением выброса СO2, снижением массы и габаритов.

Мотор BMW N57 устанавливается на BMW 3 (E90, E91, E92, E93, F30, F31, F34), 4 (F32), 5 (F07, F10, F11), 6 (F06, F13, F12), 7 серии (F01, F02), а так же на кроссоверы X3 (F25), X4 (F26), X5 (E70, F15) и X6 (E71 и F16).

Особенность двигателя BMW N57

Двигатель N57 является последовательным развитием двигателя N47. B двигателе N47 для выполнения будущих требований по защите пешеходов цепной привод грм расположен сзади, а вакуумный насос в масляном картере.

Другим изменением было размещение вспомогательного и навесного оборудования на левой стороне двигателя. Благодаря одностороннему расположению вспомогательного и навесного оборудования с правой стороны двигателя образуется конструктивное пространство для размещения компонентов доочистки ОГ в непосредственной близости к двигателю. Здесь также имеется достаточно места для двух турбонагнетателей двигателя N47TOP.

Среди прочего, это также позволило уменьшить конструктивную высоту головки блока цилиндров на 29 мм по сравнению с предшественником. Впускные каналы проходят только параллельно и впускной коллектор с встроенным вихревым клапаном удалось выполнить очень компактно.

Под звукоизоляционным кожухом F01 во внутренней области предусмотрено соответствующее пространство для глушителя шума всасывания и закрепленных на двигателе трубопроводов забора воздуха и трубопровод чистого воздуха.

Отдельные варианты по мощности отличаются в этой части лишь размером фильтрующего элемента.

В случае моделей Е9х для минимизации накладных расходов вместо закрепленного на двигателе глушителя шума всасывания находят применение трубопровод забора воздуха и закрепленный на автомобиле глушитель шума всасывания двигателя M57D30T2.

Система Common Rail 3-го поколения с давлением впрыска до 1800 бар и новым насосом высокого давления CP4.2, а также усовершенствованные пьезофорсунки дополняют изменения в части системы питания.

Система выпуска ОГ теперь имеет как и у двигателя N47, закрепленный фланцем на “горячей” стороне электрический клапан возврата ОГ и байпасный канал в радиаторе AGR для надежного обеспечения выполнения требования норм по выбросу вредных веществ EURO 5. При этом двигатель N57 уже с начала серийного производства выполняет требования EURO 5.

Для выполнения требований по предельным значениям выброса EURO 6 дополнительно необходимо использовать активную доочистку ОГ.

Идентификация двигателя

В технической документации для однозначной идентификации двигателя используется его маркировка.

Ниже описывается двигатель N57D30O0.

В технической документации используется также сокращенная форма маркировки двигателя N57, которая позволяет определить лишь тип двигателя.

N	BMW Group “Новое поколение”
5	6-цилиндровый двигатель
7	Дизельный двигатель с непосредственным впрыском
D	Дизельный двигатель
30	Объем двигателя 3,0 литра
O	Повышенный уровень мощности (стандарт)
0	Новая разработка

Обозначение и номер двигателя N57

На блоке цилиндров нанесено обозначение, которое служит для идентификации двигателя. Оно также требуется для регистрации в официальных органах. Определяющее значение при этом играют первые семь позиции.

Начиная с двигателя N47 обозначение двигателя изменено и для дизельных двигателей на новый стандарт в котором первые шесть позиций соответствуют маркировке двигателя. Для двигателя N57 действует тот же новый стандарт.

Номер двигателя представляет собой порядковый номер позволяющий однозначно идентифицировать каждый двигатель.

Обозначение и номер двигателя находятся на блоке цилиндров на держателе топливного насоса высокого давления.

BMW N57

N57D30 – это первая версия семейства двигателей БМВ Н57, известная так же как N57D30O0 и N57D30OL.

Мотор БМВ Н57Д30 представляет собой силовой агрегат высокой степени сложности, особенно на момент его появления и доступна в двух вариантах. Обе развивают максимальную мощность в 245 л.с..

Версия с крутящим моментом в 520 Нм устанавливается на модельный ряд 3 серии E90 330d (xDrive), E91 330d, E92 330d (xDrive) и E93 330d.

Модификация D30 моментом в 540 Нм применена на автомобилях предназначенных для Европейского, Индийского и Тайского рынка:

• F10 530d/F11/F07 GT
• 730d F01/730Ld F02
• X5 xDrive30d E70
• X6 xDrive30d E71

По состоянию на март 2011 года, двигатель N57D30OL был обновлен, усовершенствован и обозначен как N57D30O1 Его мощность была увеличена до 258 л.с. (255 л.с. для США), а модельный ряд на которые устанавливался был значительно расширен добавлением новых кузовов, которые предназначались для Европы, России, Индии, США и Таиланда:

• F30 330d (xDrive)/F31/F34 + xDrive
• F32 430d/F33/F36
• F10 530d/535d (США)/F11 530d/F07 530d
• F01/F02 730Ld/740Ld xDrive
• F25 X3 xDrive 30d
• X4 xDrive30d F26
• F15 X5 xDrive30d (с пакетом M Sport)/xDrive35d (только США)
• X6 xDrive30d F16

Выпускалась так же и базовая версия N57D30U0 в двух вариантах мощности: 204-сильная: для 325d E90/E91/E92/E93 и 525d F10/F11 и 211-сильная для 530d F07.

Характеристики двигателя BMW N57D30

	N57D30O0	N57D30O0	N57D30O1	N57D30U0	N57D30U0
Объем, см³	2993	2993	2993	2993	2993
Диаметр цилиндра/ход поршня, мм	84/90	84/90	84/90	84/90	84/90
Мощность, л.с. (кВт)/об.мин	245 (180)/4000	245 (180)/4000	258 (190)/4000	204 (150)/3750	211 (155)/4000
Крутящий момент, Нм/об.мин	520/1750	540/1750	560/1500	430/1750	450/1750
Литровая мощность, кВт,литр	60,1	60,1	63,48	50,11	51,78
Степень сжатия, :1	16,5	16,5	16,5	16,5	16,5
Максимальная частота вращения, об.мин	5000	5000	5000	5000	5000
Расстояние между цилиндрами, мм	91	91	91	91	91
∅ впускного клапана, мм	27,2	27,2	27,2	27,2	27,2
∅ выпускного клапана, мм	24,6	24,6	24,6	24,6	24,6
Шейки коренных подшипников ∅ коленчатого вала, мм	55	55	55	55	55
Шейки шатунных подшипников ∅ коленчатого вала, мм	50	50	50	50	50
Система управления	DDE7.3	DDE7.3	DDE7.31	DDE7.3	DDE7.3

Механическая часть двигателя

Механические узлы и детали дизельного двигателя делятся на три большие части.

Картер двигателя

Задачи картера двигателя:

• восприятие возникающих при работе двигателя сил;
• герметизация камер сгорания, масляного поддона и охлаждающей рубашки;
• размещение кривошипно-шатунного механизма и привода клапанов, а также других узлов;

Благодаря уменьшению конструктивной высоты и длины удалось образовать свободное пространство под капотом для защиты пешеходов.

Кривошипно-шатунный механизм

Кривошипно-шатунный механизм является функциональной группой, которая преобразует давление в камере сгорания в кинетическую энергию. При этом возвратно-поступательное движение поршня переходит во вращательное движение коленчатого вала. Кривошипно-шатунный механизм является оптимальным решением в части выхода работы, коэффициента полезного действия и технической реализуемости.

Конечно, имеются следующие технические ограничения и конструктивные требования:

• ограничение частоты вращения вследствие сил инерции;
• непостоянство сил в течение рабочего цикла;
• возникновение крутильных колебаний, которые создают нагрузки на трансмиссию и на коленчатый вал;
• взаимодействие различных поверхностей трения;

Привод клапанов

Привод клапанов состоит из следующих деталей:

• распределительные валы;
• передаточные элементы (роликовые рычаги толкателей);
• клапаны (целая группа);
• гидравлическая система компенсации клапанных зазоров (HVA);

Нижняя тарелка клапана (8) пружины клапана и маслосъемный колпачок (4) образуют узел.

	M57D30O2 Впуск	N57D30O0 Впуск	M57D30O2 Выпуск	N57D30O0 Выпуск
Диаметр клапана, мм	27,4	27,2	25,9	24,6
Макс. ход клапана, мм	7,5	7,5	7,5	8,0
Угол полного открывания, ºКВ	100	100	108	108
Продолжительность открывания, ºКВ	216,0	216,0	222,0	218,8

Диаметр впускного клапана немного уменьшен по сравнению с M57D30O2. При одинаковых фазах газораспределения свойства входящего потока улучшаются за счет оптимизации впускных каналов.

Был уменьшен диаметр выпускного клапана по сравнению с предшественником. Однако, благодаря большому ходу клапана достигаются лучшие свойства потока при выпуске. Продолжительность открывания минимально сокращена. Диаметр стержня клапана составляет 5 мм.

Двигатель N57, как и все современные дизельные двигатели BMW, имеет, так называемый, doch привод клапанов.

Это является аббревиатурой «double overhead camshaft» и означает, что двигатель имеет расположенные над блоком цилиндров клапаны с двумя распределительными валами. Один распределительный вал используется для впускных и один для выпускных клапанов.

Передача движения от кулачков распределительного вала к клапанам у двигателя N57, также как и у всех современных дизельных двигателей БМВ, осуществляется через роликовые рычаги толкателей.

При этом поддерживается нужный зазор между кулачком распределительного вала и, так называемым, повторителем кулачка (роликовым рычагом толкателя). Двигатель N57 имеет гидравлическую систему компенсации клапанных зазоров (HVA).

Указанные элементы находятся в постоянном взаимодействии. Это взаимодействие оказывает очень большое влияние на характеристики двигателя.

Порядок работы цилиндров двигателя N57 — 1-5-3-6-2-4.

Блок цилиндров

Особенности блока цилиндров двигателя N57:

• блок цилиндров из алюминия;
• крепление цепного привода на стороне выхода;
• крышки коренных подшипников из металлокерамики;
• закрытое исполнение;
• постели коренных подшипников с опущенными стенками и отдельными крышками коренных подшипников;
• крышки коренных подшипников с выштамповками;
• сухие термически запрессованные гильзы цилиндров из серого чугуна;

Двигатель N57 имеет вновь разработанный блок цилиндров из высокопрочного алюминиево-кремниевого сплава с термически запрессованными гильзами цилиндра из серого чугуна.

Блок цилиндров является одной из самых тяжелых деталей всего автомобиля. И занимает самое критичное место для динамики движения, место над передней
осью. Поэтому логично, что именно здесь делаются попытки полностью использовать потенциал для уменьшения массы.

Плотность алюминиевых сплавов составляет примерно треть от плотности серого чугуна. Однако, это не значит, что преимущество в массе имеет такое же соотношение т к. вследствие меньшей прочности такой блок цилиндров приходится делать массивнее. Тем не менее, их использование дает значительное преимущество в массе Так, блок цилиндров у двигателя М57ТУ2 при большей мощности легче на 35 %, чем у M57ТУ1.

Ребра на наружных стенках предназначены для снижения возможного шума и вибраций и уменьшения массы.

Блок цилиндров двигателя Н57 изготавливается литьем в кокиль при низком давлении на заводе в г. Ландсхут.

Двигатель	Мощность	Масса блока цилиндров
M51	105 кВт	48 кг
M57	142 кВт	59 кг
M57TU	160 кВт	59 кг
M57TU2	170 кВт	38 кг
N57	180 кВт	40 кг

Другие свойства алюминиевых сплавов:

• хорошая теплопроводность;
• хорошая химическая стойкость;
• неплохие прочностные свойства;
• простая механообработка;

Чисты алюминий не пригоден для литья блока цилиндров, т, к, имеет недостаточно хорошие прочностные свойства. Поэтому для блока цилиндров двигателя N57 используется термообработаный сплав AlSi7CuMg0,5, который уже много раз испытан в двигателе M57TU2. Огневой поясок поршня был повышен, а при этом и высота блока цилиндров. По этой причине блок цилиндров немного тяжелее, чем блок цилиндров M57TU2. Другой причиной незначительного увеличения массы является конструкция, предусматривающая будущие запросы.

Верхняя плита

Двигатель N57 оснащен блоком цилиндров с закрытым исполнением.

Хотя такая конструкция имеет недостатки, касающиеся охлаждения цилиндров в районе ВМТ, однако, преимущества закрытой конструкции перевешивают. Преимуществами являются: высокая жесткость верхней плиты и, следовательно, незначительная деформация, меньшее коробление цилиндров и лучшая акустика.

Область постели коренного подшипника

У двигателя N57 плоскость разъема коренных крышек находится ниже центра коленчатого вала, стенки блока цилиндров опущены. Используются отдельные крышки коренных подшипников.

Такая конструкция обеспечивает высокую жесткость при удобном изготовлении.

Постель коренного подшипника

Постель подшипника – это верхняя часть опоры коленчатого вала в блок цилиндров. Постели подшипников всегда интегрированы в отливку блока цилиндров.

У двигателя Н57 вентиляционные окна находятся в постелях коренных подшипников над коленчатым валом. Эти вентиляционные окна или пульсационные отверстия высверливаются.

При работающем двигателе газ в полости картера постоянно находится в движении. Движущиеся поршни действуют на газ, как насосы. Вентиляционные окна снижают потери, т, к, облегчается выравнивания давления во всем блоке цилиндров.

Крышка коренного подшипника

Крышки коренных подшипников являются нижней частью опор коленчатого вала. При изготовлении блока цилиндров постели и крышки коренных подшипников обрабатываются вместе.

В двигателе N57, как и в двигателе N47, используются крышки коренных подшипников с профилем (на плоскости сопряжения с блоком цилиндров). При первой затяжке болтов крепления крышки коренного подшипника этот профиль отпечатывается на поверхности постели и обеспечивает отсутствие перемещений в поперечном и продольном направлениях.

Такая технология впервые была применена в двигателе M67TU.

Такая фиксация обеспечивает абсолютно гладкий переход между постелью и крышкой в отверстии для коренного подшипника после повторной сборки.

Крышка коренного подшипника изготовлена из железа методом спекания.

Цилиндр

В качестве части камеры сгорания цилиндр рассчитан на высокие термические нагрузки и давления. Гладко обработанная поверхность зеркала цилиндра вместе с поршневыми кольцами обеспечивает эффективное уплотнение. Кроме того, цилиндр отдает тепло блоку цилиндров или непосредственно охлаждающей жидкости.

Т. к. алюминий блока цилиндров не удовлетворяет этим требованиям двигатель N57 имеет гильзы цилиндров.

Они изготавливаются из серого чугуна и термически запрессованы. Это означает, что холодные гильзы цилиндров запрессовываются в горячий блок цилиндров При охлаждении блок цилиндров сжимается, что обеспечивает надежную посадку гильз цилиндров.

В двигателе N57 используются так называемые сухие гильзы. Т.е. гильзы цилиндров не имеют прямого контакта с водяной рубашкой. Водяная рубашка полностью заключена в литой блок цилиндров.

 

Дополнительную жесткость блока цилиндров придает пластина жесткости, приворачиваемая к блоку цилиндров снизу. Эта пластина жесткости необходима для сглаживания возникающих при проезде выбоин боковых нагрузок в местах соединений крепления блока цилиндров При отсутствии пластины жесткости блок цилиндров может треснуть в местах соединения с несущими кронштейнами двигателя или на переходе постелей коренных подшипников к боковым фартукам. дополнительно усиление жесткости улучшает акустику.

Головка блока цилиндров

ГБЦ двигателя N57 отличается следующими признаками:

• материал AlSi7MgCu0,5;
• головка блока цилиндров из двух частей с держателем распределительных валов;
• система охлаждения с поперечным потоком;
• встроенный канал рециркуляции ОГ;
• четыре клапана на цилиндр;
• параллельное расположение клапанов (параллельно оси цилиндра);
• тангенциальный и вихревой каналы;
  уменьшенная конструктивная высота;

Головка блока цилиндров двигателя N57 соответствует стандарту современных дизельных двигателей. Однако, особенностью является то, что ГБЦ состоит из двух больших частей. Распределительные валы установлены на собственном держателе распределительных валов.

Головка блока цилиндров называется двухчастной, если она состоит из двух больших литых частей. Болты, крышки подшипников и небольшие детали не считаются.

В случае головки блока цилиндров N57 речь идет об основной литой части, собственно головки блока цилиндров, и держателя для распределительных валов.

В этом держателе распределительных валов устанавливаются оба распределительных вала. Такая конструкция упрощает процесс изготовления.

Держатель распределительных валов изготовлен из алюминиево-кремниевого сплава AlSi9Cu3(Fe).

Клапаны

Двигатель N57 имеет по четыре клапана на цилиндр. Начиная с двигателя M47 дизельные двигатели БМВ оснащаются исключительно четырьмя клапанами на цилиндр, т. к. такие двигатели с непосредственным впрыском обеспечивают лучшую смену заряда и большую степень наполнения камеры сгорания.

Причиной этого, по сравнению с двумя клапанами, является большая общая площадь клапанов и, тем самым, большее проходное сечение. Только четыре клапана на цилиндр позволяют разместить форсунку по центру. Такая комбинация необходима для того, чтобы обеспечить высокую мощность при низких показателях выброса ОГ.

Каналы газообмена

Вследствие четырехклапанной концепции двигатель имеет два впускных и два выпускных канала в головке блока цилиндров.

В случае впускных каналов различают вихревой и тангенциальный каналы, которые обеспечивают оптимальные смесеобразование и наполнение цилиндров. Вихревой и тангенциальный каналы разделяются уже во впускном коллекторе и приходят в головку блока цилиндров отдельно друг от друга.

Выпускные каналы одного цилиндра соединяются уже в головке блока цилиндров, так что в выпускной коллектор выходит соответственно только один выпускной канал.

Концепция охлаждения

Как правило, система охлаждения описывается отдельно. Здесь стоит указать только на то, что в зависимости от ее конструктивной концепции существует три типа головок блока цилиндра.

• Система охлаждения с поперечным потоком;
• Система охлаждения с продольным потоком;
• Комбинация обоих типов;

В случае двигателя N57 речь идет, как и для всех современных дизельных двигателей БМВ, о головке блока цилиндров с системой охлаждения с поперечным потоком.

При охлаждении поперечным потоком охлаждающая жидкость протекает от горячей стороны выпуска к холодной стороне впуска. Это дает то преимущество, что во всей головке блока цилиндров имеет место равномерное распределение тепла. Это препятствует дополнительному падению давления в охлаждающем контуре.

Крышка камеры сгорания

 

Головка блока цилиндров, как верхнее завершение цилиндра образует крышку камеры сгорания. Вместе с геометрией поршня она определяет форму камеры сгорания. Камера сгорания – это объем, ограниченный поршнем, головкой блока цилиндров и стенками цилиндра. Форма камеры сгорания является определяющей для смесеобразования.

Для того что-бы выдерживать высокие давления при воспламенении до 180 бар головка блока цилиндров проходит термическую обработку. Благодаря термической обработке получается твердая износостойкая поверхность, высокая прочность материала и минимизируются внутренние напряжения.

Двигатель N57 имеет плоский верх камеры сгорания. В отличие от двигателя M57 спускные и выпускные клапаны расположены параллельно друг друга.

Крышка головки блока цилиндров

Крышка головки блока цилиндров двигателя N57 выполняет следующие задачи:

• уплотняет головку блока цилиндров сверху;
• ослабляет шум работы двигателя;
• отводит картерные газы из блока цилиндров, содержит систему маслоотделения и клапан
• регулировки давления вентиляции картера;
• размещение магистрали Rail;
• размещение датчика распредвала;
• размещение маслоналивного патрубка;
• размещение выводов трубопроводов;

Для получения хорошей звукоизоляции крышка головки блока цилиндров отделена от головки блока цилиндров. Это достигается с помощью эластомерных уплотнений и отдельных отверстий для крепления.

Крышка головки блока цилиндров двигателя N57 изготовлена из пластмассы.

Использование пластмассы в качестве материала для изготовления крышки головки блока цилиндров позволяет снизить массу по сравнению с алюминием. Кроме того, этот материал имеет выдающиеся звукоизоляционные свойства и позволяет изготавливать детали сложной геометрической формы.

Для уменьшения количества вариантов используется вставной и зафиксированный одним винтом через крепежную пластину (6) маслоналивной патрубок (2). Таким образом крышки (7) головки блока цилиндров для всех двигателей N57 одинаковые.

Как уже у двигателя N47, маслоналивной патрубок окружен кромкой для сбора заливаемого моторного масла и направления его через канал (5) в область крышки головки блока цилиндров.

На всех дизельных двигателях используется новая запорная крышка для маслоналивного патрубка.

Накладка (4) из пеноматериала над крышкой головки блока цилиндров снижает шум на 1-2 дБ.

Уплотнительная прокладка головки блока цилиндров

Уплотнительная прокладка головки блока цилиндров должна изолировать друг от друга четыре зоны. Это:

• камера сгорания;
• атмосферный воздух;
• масло в масляных каналах;
• охлаждающая жидкость;

В двигателе N57 используется трехслойная металлическая прокладка.

Металлические уплотнительные прокладки находят применение в двигателях, работающих с большими нагрузками. Такие уплотнительные прокладки включают в себя несколько стальных пластин. Основной особенностью металлических прокладок является то, что уплотнение осуществляется в основном за счет находящихся между пластинами из рессорной стали гофрированных пластин и стопоров. Свойства деформации уплотнительной прокладки головки блока цилиндров позволяют ей, во-первых, оптимально лечь в области головки блока цилиндров и, во-вторых, в большой степени компенсировать деформацию за счет упругого восстановления. Подобные упругие восстановления имеют место вследствие термических и механических нагрузок.

Две пружинные стальные пластины (рабочие пластины) прокладки головки блока цилиндров изготовлены из пружинной ленты. На прокладку (дистанционную пластину) наварены стопорные кольца. Частичные дополнительные покрытия оптимизируют работу прокладки головки блока цилиндров.

Имеется три варианта заказа прокладки головки блока цилиндров по толщине, в зависимости от соответствующего выступа днища поршня. Толщина прокладки головки блока цилиндров обозначается отверстиями, причем самая тонкая имеет одно отверстие и три отверстия имеет самая толстая прокладка.

Масляный картер

Масляный картер закрывает картер двигателя снизу, у двигателя N57 плоскость разъема масляного картера, как и у всех двигателей БМВ, находится ниже оси коренных шеек коленчатого вала.

Для уплотнения устанавливается металлическая уплотнительная прокладка. Масляный картер изготовлен из алюминия.

При установке прокладки не допускайте попадания масла на резиновые поверхности. При определенных обстоятельствах уплотнительная прокладка может соскользнуть с уплотняемой поверхности. Поэтому сопрягаемые поверхности необходимо очищать непосредственно перед установкой. Кроме того нужно обеспечить, чтобы масло не капало из двигателя и не попало на сопрягаемые поверхности и прокладку.

Вентиляция картера

Когда двигатель работает, газы (так называемые, картерные) попадают из цилиндра в полость картера вследствие разности давления.

Картерные газы содержат несгоревшее топливо и все компоненты отработавших газов. В полости картера они смешиваются с моторным маслом, которое присутствует там, среди прочего, в виде масляного тумана

Количество картерных газов зависит от нагрузки. В полости картера возникает избыточное давление, которое зависит от движения поршня и от частоты вращения коленвала. Это избыточное давление устанавливается во всех связанных с полостью картера скрытых полостях (например, сливной маслопровод, картер привода газораспределительного механизма и т. д.) и может привести к просачиванию масла в местах уплотнения.

Вентиляция картера препятствует этому. Она отводит отделенные от моторного масла картерные газы в трубопровод чистого воздуха перед турбонагнетателем, а капли моторного масла через маслоотводящую трубку в масляный поддон. Кроме того, система вентиляции картера не допускает возникновения в картере избыточного давления.

Конструкция

силовой агрегат N57 оснащается вентиляцией картера, регулируемой с помощью разрежения. Регулирование начинается при разрежении около 38 мбар.

Предварительно напряженные металлические лепестковые клапаны (так называемый, щелевой сепаратор) регулируют скорость массопотока воздуха и, тем самым, в любой рабочий момент обеспечивают оптимальное отделение масла от картерных газов.

В трубопроводе чистого воздуха имеет место разрежение вследствие работы турбонагнетателя ОГ.

Под действием разности давлений относительно блока цилиндров картерные газы попадают в головку блока цилиндров.

В ГБЦ картерные газы сначала попадают в успокоительную камеру. Успокоительная камера служит для того чтобы разбрызгиваемое распределительными валами масло, не попадало в систему вентиляции картера. Первое предварительное отделение масла происходит уже в успокоительной камере. Масло, которое оседает там на стенках, стекает обратно в головку блока цилиндров.

Картерные газы из успокоительной камеры попадают в маслоотделитель с лепестковыми клапанами. Эти лепестковые клапаны отжимаются потоком картерных газов и картерные газы могут проходить мимо них. Так как проходное сечение относительно мало, проходящие картерные газы сильно ускоряются. Картерные газы затем отклоняются примерно на 180º и поэтому, содержащаяся в картерных газах жидкость за счет центробежных сил оседает на стенках и стекает по ним и через отверстие обратно в масляный картер. В зависимости от количества картерных газов лепестковые клапаны открываются больше (B) или меньше (A), благодаря чему достигается оптимальное отделение масла независимо от прохождения картерных газов. С помощью маслоотделителя с лепестковыми клапанами удалось повысить качество отделения при всех условиях эксплуатации, прежде всего, при небольшой скорости прохождения картерных газов. Очищенные картерные газы попадают через клапан регулировки давления в трубопровод чистого воздуха перед турбонагнетателем.

Коленчатый вал с подшипниками

	M57TU2	N57
Материал	C38modBY	C38modBY
Способ изготовления	кованый	кованый
Диаметр шейки коренного подшипника, мм	60	55
Диаметр шейки шатунного подшипника, мм	45	50
Угол между коленами, º	120	120
Число противовесов	12	8
Число опор коренных подшипников	7	7
Положение упорного подшипника	6	4

Противовесы образуют симметричную относительно оси коленчатого вала массу и тем самым способствуют равномерной работе двигателя. Они выполнены так, чтобы наряду с силами инерции вращения компенсировать и часть сил инерции возвратно—поступательного движения.

Коленчатый вал двигателя N57 имеет восемь противовесов.

В случае двигателя Н57 речь идет о кованом коленчатом вале из материала C38modBY. BY при этом обозначает контролируемое охлаждение из состояния ковки до температуры воздуха, которое обеспечивает равномерную структуру. Спецификация материалов соответствует спецификации двигателя М57.

Обработка поверхностей аналогична коленчатому валу двигателя М57. Для получения необходимой твердости, коленчатый вал проходит индуктивную закалку (токи высокой частоты). При этом получается особо прочный поверхностный слой толщиной около 1,5 мм.

Преимущества кованых коленчатых валов перед литыми:

• кованые коленчатые валы жестче и обладают лучшей вибропрочностью;
• в комбинации с блоком цилиндров из алюминия коленчатый вал должен быть максимально жестким, т. к. блок сам по себе имеет невысокую жесткость;
• кованые коленчатые валы имеют малый износ опорных шеек;

Обобщая можно сказать: прочность кованых коленчатых валов заметно выше по сравнению с литыми. Мощность двигателя N57 не может быть реализована с литым коленчатым валом.

Подшипники

Коренные подшипники поддерживают коленчатый вал в блоке цилиндров. Нагруженная сторона находится в крышке подшипника. Здесь воспринимается сила, возникающая при такте сгорания.

Поверхности скольжения изготовлены из специального материала. Малый износ обеспечивается в том случае, если поверхности скольжения разделяются тонкой масляной пленкой. Значит, должна быть обеспечена достаточная подача масла. Это осуществляется с ненагруженной стороны, т е со стороны постели коренного подшипника. Смазка вкладышей подшипников моторным маслом происходит через смазочное отверстие.

Во вкладышах подшипника имеется два смазочных отверстия. Это сделано потому, что у двигателя N47 смазочное отверстие в постелях коренных подшипников располагаются по очереди с левой и с правой стороны, а вкладыши подшипника одинаковые детали.

Круговая канавка в верхнем вкладыше улучшает распределение масла. Однако, она уменьшает поверхность скольжения и, тем самым, увеличивает действующее давление. Точнее говоря, подшипник делится на две половинки с меньшей несущей способностью. Поэтому масляные канавки обычно находятся только в мало нагруженной зоне. Моторное масло, кроме того, охлаждает подшипник.

Коренные подшипники коленчатого вала, к которым предъявляются высокие требования. выполняются, как подшипники с трехслойным вкладышем. Стальная основа, бессвинцовая бронза и тонкий антифрикционный слой из цинко-медного сплава образуют износоустойчивый подшипник, способный выдерживать высокие нагрузки.

Осторожное обращение с вкладышами подшипников имеет большое значение т. к. очень тонкий слой связывающего металла можно легко повредить.

В двигателе N57 установлен составной подшипник, оба вкладыша которого содержат упорные полукольца. Благодаря этому коленчатый вал получает опору по всей окружности и тем самым очень хорошую устойчивость против осевого смещения.

Важно обеспечить смазку упорного подшипника моторным маслом. Причиной отказа упорного подшипника, как правило, является перегрев.

Изношенный упорный подшипник начинает шуметь, в первую очередь, в районе демпфера крутильных колебаний. Другим симптомом могут быть неисправности датчика коленчатого вала, что у автомобилей с автоматической коробкой передач проявляется в виде жестких толчков при переключении.

Упорный подшипник в двигателе N57 находится на месте четвертого коренного подшипника, т. е в середине коленчатого вала Это дает то преимущество, что тепловое расширение может происходить равномерно. Сталь коленчатого вала и алюминий блока цилиндров имеют различные коэффициенты теплового расширения. т. е, при разности температур тепловое расширение имеет различную величину. Если бы упорный подшипник находился с одного конца коленчатого вала, разность в расширении относительно блока цилиндров по всей длине целого коленчатого вала была бы очень большой. Но так как упорный подшипник находится посередине, тепловое расширение симметрично распределяется по двум направлениям. При этом разность расширения на обоих концах коленчатого вала в два раза меньше.

Шатуны с подшипниками

Шатун

Так как шатун является деталью, которая испытывает очень большие ускорения, то его масса оказывает непосредственное влияние на динамику двигателя. Поэтому при создании максимально «оборотистого» двигателя придается большое значение оптимизации массы шатунов.

Особенностями шатунов двигателя N57 являются:

• половина шатунного подшипника со стороны шатуна выполнена как подшипник с напылением;
• шатун с разъемом, выполненным методом излома, из ковкой стали C70;
• малая головка шатуна трапециевидной формы;

В случае трапециевидного шатуна малая головка в поперечном сечении имеет форму трапеции. Это позволяет дополнительно уменьшить массу, так как с «ненагруженной» стороны экономится материал, в то время как на нагруженной стороне сохраняется полная ширина подшипника. Кроме того, это позволяет уменьшить расстояние между бобышками, что, в свою очередь, уменьшает прогиб поршневого пальца.

Шатуны двигателя N57 изготавливаются горячей объемной штамповкой и затем выполняется разъем методом излома.

Если крышка шатуна перепутана стороной или устанавливается на другой стержень шатуна, структура разлома обоих частей разрушается, и крышка не центрируется. В этом случае необходимо заменить весь шатун на новый

Шатуны относятся к подвижным массам в двигателе и поэтому оказывают соответствующее влияние на работу двигателя. Это влияние особенно сложное, т, к, большая головка шатуна совершает вращательное движение, в то время как неразъемная головка шатуна движется возвратно-поступательно.

Для обеспечения равномерной работы двигателя шатуны должны иметь заданную массу в узких пределах допуска. Раньше для этого предусматривались дополнительные массы на обработку, которые затем при необходимости фрезеровались. При современных способах изготовления технологические параметры контролируются настолько точно, что это позволяет изготавливать шатуны в допустимых пределах по массе.

Для дополнительного контроля влияния шатунов на ход двигателя шатуны делятся на классы по массе.

Эти классы, в свою очередь, делятся по массе большой и малой головки шатуна и затем комбинируются.

Комбинация дает класс по массе, который имеет допуск ±4 г.. Он делится на ± 2 г для большой головки шатуна и ±2 г для малой головки шатуна.

В одном двигателе можно использовать шатуны только с одинаковой массой, поэтому возможно заказать только комплект шатунов

Поршни с кольцами и поршневыми пальцами

Поршни

Двигатель N57, как и все дизельные двигатели БМВ, имеют, так называемые поршни со сплошной юбкой, которые по конструкции очень похожи на поршни двигателя М57.

В то время как диаметр поршня остался тем же, что и у двигателя M57TU2, была увеличена общая высота и высота днища поршня. Поршни изготавливаются фирмой Mahle.

Отличие от известных поршней состоит в том, что отсутствуют углубления для клапанов, т, к, клапаны расположены перпендикулярно к днищу поршня.

При этом говорят о так называемом уменьшении пространства повреждений. Благодаря тому что днище поршня не имеет углублений для клапанов, при сжатии воздух лучше уходит из зазора между днищем поршня и головкой блока цилиндров.

Вследствие высоких нагрузок в дизельных двигателях устанавливаются так называемые поршни со сплошной юбкой. Эта конструкция обеспечивает прямой ход поршня в цилиндре благодаря длинной однородной плоскости сопряжения.

Пояс поршневых колец

Пояс поршневых колец часто также называют зоной поршневых колес. Она охватывает канавки для поршневых колец, огневой поясок и канал охлаждения поршня.

Как высота огневого пояска, так и ширина поршневых поясов были увеличены по сравнению с двигателем M57TU2.

Первая канавка для поршневого кольца является так называемой вставкой для поршневых колец. Она изготовлена из чугуна и гораздо лучше сопротивляется износу под действием трения и ударов, возникающих вследствие высокого давления при сгорании, чем алюминиево-кремниевый сплав поршня. Вставка для поршневых колец заливается и входит в металлическое соединение с поршнем, что исключает удары и улучшает теплопередачу.

Внутри поршня прямо за первой канавкой для поршневого кольца проходит канал охлаждения. В него через одно отверстие подается впрыскиваемое масло, которое стекает через второе отверстие.

Поршневые кольца

Поршневые кольца в различных исполнениях различаются по их задачам:

• компрессионные кольца;
• маслосъемные кольца;

Двигатель N57, как и все дизельные двигатели БМВ, имеет два компрессионных кольца и одно маслосъемное кольцо.

Кольцо прямоугольного сечения находится на первом месте и устанавливается как чистое компрессионное кольцо. На его верхней наружной кромке имеется маленькая фаска. Наружная поверхность отполирована и слегка бочкообразна.

Коническое кольцо также является компрессионным кольцом. Даже в снятом состоянии у конического кольца заметна лишь минимально коническая поверхность скольжения. Она работает в течении очень короткого времени обкатки.

Конические кольца нельзя устанавливать наоборот. Неправильная установка ведет к повреждению двигателя

Маслосъемное коробчатое поршневое кольцо со сходящимися фасками со спиральным витым пружинным расширителем является чисто маслосъемным кольцом. Вследствие наличия рабочих поясков, особенно фасок, возникает высокое напряжение поверхности, что улучшает маслосъемное действие. Маленькие отверстия по окружности облегчают отвод снятого масла в кольцевую канавку поршня. Там расположено четыре маленьких отверстия, которые позволяет осуществлять возврат масла. С помощью спирального витого пружиненного расширителя (цилиндрической витой пружины) усиливаются поверхностное напряжение и возможности заполнения формы. Пружина, которая ложится в круглую приемную канавку отлитого кольца, равномерно действует по всему объему, благодаря чему, среди прочего, достигается лучшая упругость конструкции кольца. Поверхность скольжения кольца покрыта хромом.

В установленном состоянии невозможно определить повреждение или поломку маслосъемного кольца. Последствия проявляются только после известного пробега.

Бобышка поршня

Давление сгорания передается через бобышки на шатун и затем на коленчатый вал. При этом бобышки являются самыми сильно нагруженными деталями поршня. С помощью увеличения опорной поверхности пальцев нагрузки уменьшаются. Это происходит благодаря трапециевидной конструкции шатуна, как поясняет следующий рисунок.

Поршневой палец

Поршневой палец соединяет поршень со стержнем шатуна. Вследствие быстрого возвратно-поступательного движения вместе с поршнем палец должен иметь малую массу, т. к. в противном случае были бы необходимы большие ускоряющие силы. Переменная нагрузка, неблагоприятные условия смазки, а также малый зазор в бобышках или в головке шатуна предъявляют особенно высокие требования к поршневому пальцу.

Для поршневого пальца в качестве стандартной использовалась трубчатая конструкция на плавающих опорах. Поршневой палец двигателя N57 изготовлен из цементируемой стали 16MnCr5.

С помощью соответствующих фиксирующих устройств предотвращается боковое смешение пальца. Они представляют собой пружинящие в радиальном направлении стальные кольца (пружинные стопорные кольца), которые вставляются в соответствующие канавки в бобышках поршня.

Поршень уже рассчитан на выполнение требований норм EURO 5 при степени сжатия 1:16,5. Начиная с внедрения технических мер для выполнения норм ЕВРО 5 для двигателя N47 там также используется такой же поршень.

Охлаждение

Для эффективного отвода тепла от днища поршня в зоне поршневых колец имеется канал охлаждения (кольцевой).

Масляная форсунка подает на внутреннюю сторону поршня охлаждающее масло. При этом оно попадает точно на отверстие в поршне, которое ведет к каналу охлаждения. Движение поршня обеспечивает для циркуляции масла, так называемый, «взбалтывающий эффект». При этом масло попадает в канал и улучшает охлаждение. Через сливное отверстие масло стекает обратно в полость картера.

Демпфер крутильных колебаний

В двигателе N57 используется демпфер крутильных колебаний на ременном приводе.

Ременный привод демпфера крутильных колебаний

Демпфер крутильных колебаний состоит из корпуса (4) в котором находится подвижный относительно корпуса вращающийся обод маховика. Обод маховика находится в вязком масле. Ступица соединена болтами с передней торцевой поверхностью коленчатого вала.

Демпфер крутильных колебаний уменьшает колебания частоты вращения коленчатого вала. Это снижает нагрузку на коленчатый вал и приводимое в действие вспомогательное и навесное оборудование.

Демпфер крутильных колебаний важен не только для плавности хода двигателя, но и для равномерного привода вспомогательного и навесного оборудования, который обеспечивает малый износ.

Шкив (1) соединен со ступицей (7) через элемент (5) развязки. Элемент развязки допускает большое проворачивание и уменьшает остающуюся неравномерность вращения и тем самым снижает нагрузку на ременный привод. Шкив устанавливается на подшипник (3) скольжения.

Не давать двигателю работать без клинового рифленого ремня, т. к. в противном случае это может привести к повреждению демпфера крутильных колебаний

Привод распределительных валов (цепной привод)

Следует назвать следующие особенности и ориентировочные показатели цепного привода двигателя N57. цепной привод расположен на стороне маховика; цепной привод состоит из двух частей для привода насоса высокого давления и распределительных валов; использование однорядных втулочных цепей; привод масляного/вакуумного насоса с помощью другой цепи; натяжители и направляющие из пластмассы; гидравлический натяжитель цепи; Как и у двигателя N47, так и у двигателя N57 цепной привод расположен на стороне выхода, т. е, сзади. Благодаря тому, что привод распредвала расположен сзади, двигатель стал ниже спереди. Это имеет преимущество при установке пассивной защиты пешеходов Обеспечивается больше свободного пространства между двигателем и капотом. В случае аварии капот имеет больше места для деформации для смягчения столкновения. Другим преимуществом является то, что благодаря инерционной массе коробки передач на заднем конце заметно меньше крутильные колебания. Это значит, что нагрузка на цепной привод снижается. Следствием этого являются некоторые необычные места установки или расположения различных узлов, например, масляного насоса. датчика распредвала и т. п..

Передаточное число

Шестерня	Двигатель N47 Число зубьев	Передаточное отношение	Двигатель N57 Число зубьев	Передаточное отношение
Масляный насос	24	0,88	23	0,91
Коленчатый вал	21	0	21	0
Насос высокого давления	21	1	28	0,75
Насос высокого давления	20	1	24	0,75
Распределительный вал	40	0,5	36	0,5

Конструкции цепей

В случае двигателя N57 речь идет о всех цепях, являющихся однорядными втулочными цепями.

У втулочной цепи боковые поверхности зубьев звездочки постоянно соприкасаются с неподвижными втулками в одном и том же месте. Поэтому для подобных цепных приводов особенно важна безупречная смазка. Втулочные цепи имеют большую контактную поверхность чем роликовые цели с тем же шагом и прочностью на разрыв. За счет большей контактной поверхности уменьшается контактное давление и, тем самым, меньший износ в соединении.

Звездочки

Профиль зуба звездочек для втулочных цепей стандартизован. Правильная форма зуба имеет большое значение для надежности работы цепного привода. Применение находят звездочки с низким зубом и большой впадиной. Они обеспечивают отсутствие помех при зацеплении и расцеплении цепи со звездочкой, в том числе и при больших скоростях цепи.

Натяжитель цепи и направляющая

Под влиянием различных причин цепь растягивается. Это является результатом условий эксплуатации (тепловое расширение) или износа.

Натяжитель цепи заботится о том, что бы холостая ветвь цепи имела определенное натяжение во всех рабочих диапазонах. Кроме того, он обеспечивает демпфирование и уменьшает колебания до допустимого уровня.

Как и во всех дизельных двигателях БМВ, в двигателе N57 используется гидравлический натяжитель цепи.

Распределительные валы

Основной частью распределительного вала является тело вала. На нем размещаются отдельные кулачки и шестерня. Усилия, возникающие при работе клапанов, действуют через подшипники распределительного вала на держатель распределительных валов. В двигателе N57, как и во всех дизельных двигателях BMW, в подшипники устанавливается непосредственно тело вала. Поверхность вала в этих местах шлифуется. Смазка постелей подшипников моторным маслом происходит под давлением через смазочное отверстие в держателе распределительных валов. Осевая фиксация распределительного вала осуществляется с помощью упорного подшипника на шестерне и канавки упорного подшипника в держателе распределительных валов.

В двигателе N57 используются известные уже по двигателю M57TU2 распределительные валы. Применяется технология Presta, в соответствии с которой изготавливаются все распределительные валы дизельных двигателей BMW.

Привод распредвала впускных клапанов осуществляется через звездочку от коленчатого вала. Привод распредвала выпускных клапанов осуществляется с помощью шестерен от распредвала впускных клапанов. Шестерня неподвижно установлена на распределительном валу. Маркировки на шестернях обеспечивают правильное положение при установке распределительных валов. Шестерня распредвала впускных клапанов благодаря имеющимся выступам одновременно служит колесом датчика распредвала.

Лыски для монтажа приспособления для позиционирования коленчатого вала относительно распределительного вала при установке являются составляющей распредвала выпускных клапанов. В случае двигателя N57 приспособление монтируется только на распредвал выпускных клапанов.

Звездочка приворачивается к шестерне распредвала впускных клапанов. Фазы газораспределения можно регулировать с помощью продольных отверстий. Новым является то, что затягивать болты крепления звездочки можно не проворачивая распределительный вал. При этом три болта располагаются не под углом.

Для удерживания от проворачивания при монтаже используется внутренний шестигранник, который находится в распредвале выпускных клапанов в центре шестерни.

Роликовый рычаг толкателя и система компенсации клапанного зазора

Роликовый рычаг толкателя

Роликовые рычаги толкателей изготавливаются из листового металла. Передача усилия на ролик ведет к снижению потерь на трение по сравнению с рычагами толкателей с поверхностью скольжения или с приводом клапанов с тарельчатыми толкателями, особенно в нижнем диапазоне частоты вращения, имеющем значение для уменьшения расхода топлива.

Новая конструкция обеспечивает заметно меньшую конструктивную высоту и снижение массы примерно на 14 %.

Система компенсации клапанного зазора

В двигателе N57, как и во всех дизельных двигателях БМВ, используется гидравлическая система компенсации клапанного зазора. Она аналогична двигателю M57TU2.

Клапаны с направляющими и пружинами

Клапаны вместе с направляющими втулками клапанов и пружинами клапанов образуют основную группу. Функцию уплотнения клапан выполняет вместе с кольцом седла клапана. У двигателя N57 маслосъемный колпачок образует единый узел с нижней тарелкой пружины клапана.

Клапаны

Клапаны различают моно- и биметаллические. В двигателе Н57 используются оба типа: монометаллические впускные клапаны и вследствие во много раз более высокой температурной нагрузки биметаллические выпускные клапаны. Монометаллические клапаны изготавливаются из одного материала, а нужная форма получается ковкой. У биметаллических клапанов стержни и тарелки изготавливаются отдельно, а затем соединяются вместе сваркой трением. Такой способ имеет то преимущество, что для стержня и головки можно использовать различные материалы, биметаллические клапаны устанавливаются в качестве выпускных, т, к, здесь это преимущество имеет особое значение. Так, тарелку клапана можно изготовить из материала, который лучше всего выдерживает высокие температуры, в то время как стержень делают из очень износостойкого материала. В случае тарелки клапана двигателя N57 речь идет о специальной стали (никелевого сплава), которая также известна под названием Nimonic (NiCr20TiAl).

Сухари клапана

В двигателе N57, как и во всех дизельных двигателях, используются зажимные соединения.

Пружина клапана

В случае двигателя N57 используются пружины клапанов стандартной формы, симметричные, цилиндрические пружины с круглым поперечным сечением. У такой пружины расстояния между витками симметричны к обоим концам пружины, а диаметр витков постоянный. Прогрессивная характеристика пружины (усилие пружины возрастает с увеличением сжатия) получается за счет частичного контакта витков при сжатии.

Ременный привод и вспомогательное и навесное оборудование

Ременный привод обеспечивает привод без проскальзывания вспомогательного и навесного оборудования при всех уровнях нагрузки. В случае двигателя Н57 это: генератор; насос охлаждающей жидкости; компрессор кондиционера; насос гидроусилителя рулевого управления; Ременный привод передает максимальный крутящий момент примерно в 41 Нм, и мощность максимум 21 кВт (при полной нагрузке и максимальной нагрузке на агрегаты). При этом, прежде всего, имеет значение бесшумная работа и продолжительный срок службы. Система должна быть выполнена так, чтобы исключить шум, особенно «визг ремня», вызванный проскальзыванием ремня относительно шкива.

При монтаже вспомогательного и навесного оборудования нужно обратить особое внимание на правильное позиционирование. Несоосность шкива может стать причиной шума и, в конце концов, привести к повреждению ремня.

Исполнения

В случае двигателя N57 ременный привод может быть выполнен по разному. Это зависит от следующего оборудования:

• Dymamic Drive;
• электромеханического усилителя рулевого привода (EPS);

В каждом случае речь идет о, так называемом «одноременном приводе», при котором все вспомогательное и навесное оборудование приводится только одним ремнем.

Е9х с электромеханическим усилителем рулевого привода:

• двойной клиновой ремень с 6 ручьями;
• механический натяжитель ремня с усилием 320 Н;
• дополнительный обводной ролик;

Е9х с насосом гидроусилителя рулевого управления:

• двойной клиновой ремень с 6 ручьями;
• механический натяжитель ремня с усилием 320 Н;

F01 с насосом гидроусилителя рулевого управления:

• двойной клиновой ремень с 7 ручьями;
• механический натяжитель ремня с усилием 320 Н;

F01 с Dymamic Drive:

• двойной клиновой ремень с 7 ручьями;
• механический натяжитель ремня с усилием 450 Н;

*) КА = кондиционер или автоматическая система кондиционирования; **) гидроусилитель рулевого управления = насос гидроусилителя рулевого управления или сдвоенный насос

Клиновой многоручьевой ремень (поликлиновый ремень)

Речь идет о клиновом ремне имеющем ручьи с внутренней и с внешней стороны.

Таким образом для привода вспомогательного и навесного оборудования теперь используется не только внутренняя сторона, но и внешняя. В этом случае внешней стороной ремня приводится компрессор кондиционера.

Модель	6 ручьев	7 ручьев
E9x	X
F01		X

Преимуществом двухстороннего ремня является то, что можно отказаться от дополнительного обводного ролика. Кроме того, можно сделать ременный привод более гибким и компактным. Также это позволяет осуществить такой ременный привод, при котором все вспомогательное и навесное оборудование находится с левой стороны двигателя.

Натяжной ролик

Клиновой многоручьевой ремень подвержен удлинению вследствие теплового расширения и вытягивания в течение срока служб.

Для того чтобы клиновой многоручьевой ремень мог передавать необходимый момент в течение всего срока службы, он должен постоянно прилегать к шкиву с определенным усилием. Для этого ремень натягивается с помощью автоматического натяжного ролика, который компенсирует вытягивание ремня в течение срока службы.

В базовом исполнении используется натяжной ролик с предварительным натяжением 320 Н. Этот натяжной ролик является одинаковой деталью для двигателя N47.

Для исполнения F01 с Dynamic Drive используется натяжной ролик с натяжением 450 Н.

При натяжном ролике типа Z корпус натяжителя находится за ременным приводом. Предварительное натяжение создается изгибной пружиной. Одновременно натяжной ролик демпфируется трением.

Натяжной ролик обычно находится на ненагруженной стороне ремня перед демпфером крутильных колебаний.

Обводные ролики

Обводные ролики обеспечивают необходимый обхват для всего вспомогательного и навесного оборудования. Только так ременный привод может работать без проскальзывания.

Двигатель Н57 в каждом случае имеет один обводной ролик между насосом охлаждающей жидкости и генератором.

Опора агрегатов

На моделях Е9х находит применение известная по двигателю N47 опора агрегата.

Для Ф01 используется новая деталь. Опора агрегата для F01 оснащена подвижными втулками. Эта концепция уже использовалась на Е70 для крепления насоса гидроусилителя рулевого управления.

Неправильный монтаж может привести к выходу из строя ременного привода

Подача масла

Задачи моторного масла многоплановы. Современные двигатели внутреннего сгорания, прежде всего мощные дизельные моторы БМВ, предъявляют к моторному маслу самые высокие требования. Эти запросы могут удовлетворить только соответствующие масла. Задачи охватывают смазку, охлаждение, плотность, обеспечивающую тонкий слой смазки, очистку, защиту от коррозии и передачу крутящего момента.

От масляного картера к масляному фильтру

Всасывающий патрубок

Во всасывающий патрубок встроен сетчатый масляный фильтр, который удерживает крупные частицы грязи и не пускает их к масляному насосу.

Всасывающий патрубок двигателя N57 является отдельной деталью, он устанавливается на масляный насос и различается в зависимости от масляного картера или модели.

Клапан ограничения давления

Клапан ограничения давления защищает систему от высокого давления масла, например, при пуске двигателя с холодным маслом. Это защищает масляный насос, привод масляного насоса, масляный фильтр и масляный радиатор.

Клапан ограничения давления установлен на стороне высокого давления между масляным насосом и масляным фильтром. В случае двигателя N57 он установлен непосредственно в картере масляного насоса.

Давление открытия или начала регулировки у двигателя N57 около 3,7 бар при температуре масла 100 °С и 4000 оборотах двигателя 4000 об/мин.

Клапан ограничения давления в двигателе N57 имеет одну особенность. У предыдущих дизельных двигателей на клапан ограничения давления подавалось масло после фильтра, у двигателя Н57 на клапан ограничения давления масло подается. как после фильтра, так и сразу после насоса.

Масло засасывается шестеренчатым масляным насосом и подается на сторону высокого давления (9). По каналу масло (1) поступает со стороны высокого давления (9) к верхней камере (4) управления клапана ограничения давления, причем сюда поступает масло после масляного насоса и перед фильтром.

Остальное масло через канал (2) неочищенного масла попадает к масляному фильтру и затем в главный смазочный канал. Через канал (3) неочищенного масла масло возвращается в картер масляного насоса и оттуда через отверстие попадает в нижнюю камеру (5) управления клапана ограничения давления. Таким образом в камере управления действует давление то же, что и в масляном контуре (после масляного фильтра).

Камеры управления с одной стороны ограничены регулирующим поршнем (6), который находится под действием пружины (7).

При небольшом давлении масла клапан ограничения давления закрыт.

Сила сжатия пружины определяет давление открытия клапана ограничения давления.

Когда давление в масляном контуре возрастает, т, е, и в камере управления, управляющий поршень двигается против усилия пружины. Вследствие специальной формы управляющего поршня канал нагнетания масляного насоса соединяется со стороной всасывания.

Масляный контур замыкается накоротко. При этом. Вследствие соотношения давлений, определенное количество масла перетекает со стороны высокого давления в область всасывания. Чем больше открывается управляющий поршень, тем больше масла перетекает. При этом давление в системе падает.

Т. к. управляющий поршень открывается под действием давления в системе, устанавливается равновесие. Таким образом необходимое максимальное давление в системе не превышает давление, которое определено силой сжатия пружины.

То, что на управляющий поршень воздействуют, как масло прямо после насоса, так и масло после фильтра, имеет следующие соединения:

• Вследствие соединения с масляным контуром после фильтра прикладывается фактическое давление масла в системе, а не между масляным насосом и масляным фильтром.

В случае загрязненного масляного фильтра давление после фильтра падает, в то время как после насоса увеличивается. Если бы клапан ограничения давления управлялся только давлением после насоса, в этом случае клапан ограничения давления открывался бы, хотя максимальное давление в системе не было бы достигнуто.
В экстремальном случае это могло бы привести к недостатку масла в точках смазки.

• Воздействие масла на управляющий поршень только после фильтра вело бы к тому, что при пуске холодного двигателя (при очень низких температурах и соответственно вязком масле) устанавливалось бы очень высокое давление в масляном контуре до начала поступления масла в клапан ограничения давления и начала регулировки давления.

Высокое давление может вести к повреждениям узлов и, кроме того, вызывает. вследствие повышенной мощности привода масляного насоса, ухудшение параметров пуска двигателя.

Благодаря приложению обоих давлений к клапану ограничения давления достигается оптимальная зашита узлов при одновременном надежном обеспечении маслом мест смазки и хороших параметрах пуска холодного двигателя.

Масляный насос

Масляный насос играет в современных двигателях внутреннего сгорания таких, как двигатель N57, центральную роль. Высокая мощность и повышенный крутящий момент уже при небольшой частоте вращения делают необходимым обеспечить большую подачу масла. Это необходимо также вследствие высоких температур узлов и сильно нагруженных опор.

С другой стороны для достижения низкого расхода топлива устанавливаются оптимизированные по мощности масляные насосы.

Имеется несколько различных вариантов масляных насосов для удовлетворения этих требований. В двигателе N57 используется известный по двигателю N47 шестеренный масляный насос.

Масляный насос (МН) в двигателе Н57 приводится в движение цепью от коленчатого вала (КВ) (передаточное отношение i = 21 : 23 (КВ : MH), теоретическая производительность насоса составляет около 18,6 см³ на оборот масляного насоса. Производительность масляного насоса двигателя Н47 составляет около 16 см³ на оборот масляного насоса. Более высокая производительность насоса по сравнению с двигателем N47 достигается за счет более широких шестерен и другого передаточного отношения.

В двигателе Н57 масляный насос образует единый узел с вакуумным насосом. Они имеют общий привод от коленчатого вала, однако, функционально они разделены.

Очистка и охлаждение масла

Масляный фильтр

В двигателе Н57, как и во всех дизельных двигателях БМВ, используется полнопоточный масляный фильтр. Через полнопоточный масляный фильтр протекает все подаваемое масляным насосом количество масла. С начала внедрения двигателя Н57 используется также как и в двигателе N47, изготовленный полностью из пластмассы масляный модуль с встроенным жидкостно—масляным теплообменником. Масляные модули различные для двигателей N47 и N57, а также в зависимости от типа коробки передач и экспортного исполнения.

Обратный клапан

Масло через масляный насос попадает в масляный фильтр и при этом проходит через обратный клапан. Это препятствует работе масляного фильтра без масла при неработающем двигателе, так как масло может течь только в одном направлении, а поток масла в другом направлении закрыт.

Таким образом места смазки получают масло с момента пуска двигателя. При этом масло должно преодолеть давление открытия в обратном клапане около 0,2 бар. Особенно после продолжительного времени простоя двигателя это могло бы при незаполненных смазочных каналах привести к шуму или даже плохому ходу двигателя в течение короткого времени после пуска двигателя.

Обратный клапан представляет собой силиконовые створки, которые имеются на сменном элементе масляного фильтра. Таким образом при замене сменного элемента масляного фильтра заменяется и обратный клапан.

Перепускной клапан фильтра

Для обеспечения подачи масла к местам смазки даже при загрязненном масляном фильтре параллельно фильтру на верхней стороне имеется перепускной клапан фильтра. При увеличении вследствие засорения масляного фильтра разности давлений масла перед и за масляным фильтром более чем на 2,5 бар. Перепускной клапан фильтра открывается и масло поступает (нефильтрованное) к местам смазки.

При низких температурах наружного воздуха холодное масло может быть таким вязким. что оно блокирует масляный фильтр, в этом случае также открывается перепускной клапан фильтра.

Жидкостно-масляный теплообменник

В мощных, термически сильно нагруженных двигателях имеет место опасность, что смазочное масло во время движения слишком сильно нагреется.
По этой причине в двигателе N57 используется жидкостно-масляный теплообменник. Жидкостно—масляный теплообменник обеспечивает быстрый нагрев масла в стадии прогрева и затем хорошее охлаждение масла.

Масло протекает в противоположных направлениях через несколько плоскостей, так называемых, пластин, жидкостно—масляного теплообменника. При этом одна жидкость отдает тепло другой.

Перепускной клапан теплообменника

Ту же функцию, что и перепускной клапан фильтра, имеет перепускной клапан теплообменника. При увеличении вследствие засорения жидкостно-масляного теплообменника разности давлений масла более чем на 2,0 бар перепускной клапан теплообменника открывается и смазочное масло поступает (неохлажденное) к местам смазки.

Выпускной клапан

Через выпускной клапан (4) масло при замене фильтра попадает в канал (5) возврата в масляной картер. В качестве клапана служит установленное на нижнем конце направляющей трубки уплотнительное кольцо, которое закрывает отверстие к каналу возврата при закрытом корпусе масляного фильтра.

Когда крышка масляного фильтра открывается для замены масла, тогда направляющая трубка со вставленным сменным элементом масляного фильтра вынимается из канала возврата масла, и масло стекает в масляный картер.

Масляные форсунки и клапаны охлаждения поршня

Масляные форсунки для охлаждения поршня

Масляная форсунка подает масло в канал охлаждения в днище поршня. При этом она осуществляет впрыскивание точно в канал охлаждения, где масло собирается. Движение поршня обеспечивает для циркуляции масла, так называемый, «взбалтывающий эффект». При этом масло попадает в канал и улучшает охлаждение. Через другие отверстия масло стекает обратно.

Для обеспечения оптимального охлаждения необходимо точное позиционирование масляных форсунок.

Деформированные или поврежденные масляные форсунки обязательно следует заменить, т. к. в противном случае это может привести к повреждению двигателя.

Позиционирование выполняется с помощью приспособления.

Клапан охлаждения поршня

Клапан охлаждения поршня, как правило, расположен перед масляными форсунками для охлаждения поршня. В двигателе N57 каждая масляная форсунка имеет собственный клапан охлаждения поршня.

Клапаны охлаждения поршней обеспечивают начало работы масляных форсунок только при определенном давлении 1,2 бар. Для этого имеются разные основания:

• При небольшом давлении впрыскиваемое масло не достигало бы днища поршня.
• Таким образом предотвращается, чтобы при небольшом давлении масла падало давление в других масляных форсунках и возможно масло не достигало мест смазки в двигателе.
• При неработающем двигателе предотвращается, чтобы смазочные каналы через масляные форсунки были без масла и при пуске двигателя в местах смазки отсутствовало масло.

Поршень (2) прижимается пружиной (3) к отверстию в корпусе (1). Отверстие подачи при этом закрывается и масло не поступает к масляной форсунке. Только при определенном давлении масла поршень смещается преодолевая силу сжатия пружины и позволяет маслу поступать к масляной форсунке.

Поршень имеет квадратное сечение с закругленными краями, которые являются поверхностью скольжения в цилиндре. При закрытом клапане охлаждения торцевая поверхность служит уплотняемой поверхностью. Когда клапан открывается, масло может протекать между стенкой цилиндра и плоскими сторонами поршня.

Масляная форсунка для смазки направляющих планок приводной цепи

Цепной привод смазывается через масляную форсунку. Она сделана из пластмассы и ввернута в блоке ГРМ в блок цилиндров. Через три маленьких отверстия при достаточном давлении масло впрыскивается на две приводные цепи (приводная цепь между коленчатым валом и насосом высокого давления, приводная цепь между насосом высокого давления и распределительным валом).

В случае падения цепи при монтажных работах в блок цилиндров масляная форсунка для смазки направляющих планок приводной цепи может быть повреждена.

Контроль масла

Выключатель индикатора давления масла

Выключатель индикатора давления масла находится под масляным фильтром на блоке цилиндров.

Выключатель индикатора давления масла служит для контроля системы смазки. Через выключатель индикатора давления масла подается масса на контрольную лампу давления масла. Выключатель индикатора давления масла удерживается в замкнутом состоянии пружиной и может размыкаться давлением масла. Контрольная лампа давления масла загорается, когда давление масла слишком мало для того, чтобы разомкнуть выключатель индикатора давления масла. Пружина определяет значение давления, при котором размыкается выключатель индикатора давления масла. Для двигателя N57 это значение составляет 0,2-0,5 бар.

Загорается красная контрольная лампа и раздается звуковой сигнал во время движения (например, давление масла в двигателе слишком низкое):

 - Немедленно остановиться и заглушить двигатель;
 - Проверить уровень масла, при необходимости долить масло;
 - Если уровень масла в двигателе в пределах нормы, обратиться в ближайший сервисный центр БМВ;

Если разъем выключателя индикатора давления масла не подсоединен, предупреждающий сигнал давления масла отсутствует, контрольная лампа давления масла не может быть включена.

Датчик состояния масла

В двигателе N57 используется датчик состояния масла (QLT, Quality-Level-Temperature Sensor). Датчик состояния масла, кроме того, может определять качество масла. В двигателе М57ТУ2 еще использовался термодатчик уровня масла.

Информация о качестве моторного масла в двигателе N57 не используется. Данные CBS не включают в себя качество масла.

Определение масла и температуры масла осуществляется непрерывно до тех пор, пока на контакте 15 имеется напряжение. Подача напряжения питания на датчик состояния масла осуществляется с контакта 87.

Электронный блок датчика состояния масла снабжен функцией самодиагностики. В случае неисправности узла выдается соответствующее сообщение на DDE.

Загорается желтая контрольная лампа и раздается звуковой сигнал:

- Если она загорается во время движения уровень масла на абсолютном минимуме, поэтому при первой возможности нужно долить моторное масло. До доливки можно проехать не более 50 км;
- Загорается после остановки двигателя: - нужно долить моторное масло при первой возможности, например, на заправочной станции;
- Загорается сразу после включения зажигания и перед пуском двигателя. Имеет место неисправность электрической системы измерения уровня масла. Стоит обратиться для проверки на сервисный центр BMW.

Расход масла зависит от манеры езды и условий эксплуатации.

Возможная рекламация на расход масла часто вызвана неправильным измерением. Точное измерение расхода масла возможно узнать в руководстве по ремонту.

Измерение расхода масла следует выполнять не ранее, чем после пробега 7500 км, т. к. только тогда буде закончен процесс обкатки двигателя и расход масла стабилизируется.

Маслоизмерительный щуп

Для измерения уровня масла при сервисном обслуживании дополнительно имеется маслоизмерительный щуп. Направляющая трубка маслоизмерительного щупа изготовлена из пластмассы.

Система впуска и система выпуска ОГ

Систему впуска можно разделить на две части. Всасывающий патрубок, охладитель наддувочного воздуха за исключением глушителя шума всасывания относятся к автомобилю и различаются даже при одинаковых двигателях вследствие различных типов автомобиля.

Турбонагнетатель и впускной коллектор с вихревым клапаном, дроссельная заслонка и различные датчики относятся к двигателю. Система выпуска ОГ выполнена в зависимости от автомобиля с учетом турбонагнетателя и выпускного коллектора и различается в зависимости от типа автомобиля и исполнения.

Двигатель N57 выполняющий требования норм EURO 6 на E90

Двигатель N57 выполняющий требования норм EURO 5 на E90

Система впуска

Всасываемый неочищенный воздух (А) через сеточный фильтр (1) предварительной очистки попадает во всасывающий патрубок (2) и область неочищенного воздуха глушителя (3) шума всасывания в фильтрующий элемент (4). Фильтрующий элемент очищает проходящий неочищенный воздух, который становится чистым воздухом (В). Чистый воздух подается от глушителя шума всасывания через пленочный термоанемометрический расходомер воздуха (6) и трубопровод чистого воздуха в турбонагнетатель (8). Кроме того, в трубопровод чистого воздуха через штуцер поступают картерные газы (7), в турбонагнетатель чистый воздух сжимается и при этом нагревается. Сжатый нагретый наддувочный воздух (С) поступает далее через трубопровод (9) наддувочного воздуха в охладитель (10) наддувочного воздуха.

От охладителя наддувочного воздуха охлажденный теперь наддувочный воздух (D) идет через трубопровод (11) наддувочного воздуха к дроссельной заслонке (12). В зависимости от положения дроссельной заслонки охлажденный наддувочный воздух (D) попадает во впускной коллектор (13). Во впускной коллектор также приходят рециркулируемые ОГ. От впускного коллектора охлажденный наддувочный воздух в зависимости от положения регулятора (14) вихревого клапана через тангенциальный канал или вихревой канал поступает в цилиндр .

Если трубопровод чистого воздуха за штуцером картерных газов сильно замаслен, можно сделать вывод о повышенном количестве картерных газов. Причина этого, как правило, заключается в негерметичности двигателя (например, сальника коленвала) или подсосе воздуха через вакуумные трубопроводы. Замасленный турбонагнетатель является в этом случае следствием и не указывает на неисправность турбонагнетателя.

Трубопровод забора воздуха

Трубопровод забора воздуха состоит из всасывающего патрубка и трубопровода неочищенного воздуха. Оба выполнены с учетом безопасности при столкновении для обеспечения защиты пешеходов. Следствием этого являются особо мягкие материалы и податливые крепления.

Всасывающий патрубок в случае двигателя N57 на Е9x — это, так называемый, раструб забора воздуха. Он имеет большую поверхность, но выполнен очень плоским. Воздух засасывается через модуль охлаждения.

Глушитель шума всасывания E9x

Глушитель шума всасывания на моделях Е9х закреплен на автомобиле, корпус сконструирован так, что в случае столкновения он может податься вниз (пассивная защита пешеходов). Это значит, он может сжаться на несколько сантиметров.

Сменный элемент воздушного фильтра выполнен таким образом, что его нужно менять при каждой 3-ей замене масла. При наличии большого количества пыли замена может потребоваться раньше.

Глушитель шума всасывания F01

Глушитель шума всасывания скомбинирован с кожухом двигателя. На F01 глушитель шума всасывания полностью изготовлен из пластмассы и может деформироваться. Так оптимально используется область между двигателем и капотом.

Крышка глушителя шума всасывания имеет специально разработанные стойки и изготовлена из пластмассы. Для крепления крышки используется шайба из гибкого полимера в качестве ответной детали .

Если при столкновении капот будет надавлен вниз, то кожух двигателя с элементами стоек сместится через шайбы вниз. С помощью выбора материала и формы требуется все большее усилие, что обеспечивает оптимальную безопасность при столкновении. Для того чтобы фильтрующий элемент не препятствовал перемещению, он также выполнен деформируемым.

Термоанемометрический расходомер

Пленочный термоанемометрический расходомер воздуха установлен прямо за глушителем шума всасывания. Он закреплен на его корпусе. Используется уже известный цифровой HFM6.

Сигнал HFM используется для расчета количества впрыскиваемого топлива и для определения степени рециркуляции ОГ.

Турбонагнетатель

В турбонагнетателе сжимается всасываемый воздух. Таким способом можно подать значительно больше кислорода в камеру сгорания.

Охладитель наддувочного воздуха

Воздух нагревается при сжатии в турбонагнетателе. Плотность воздуха при нагреве падает. Вследствие этого в камеру сгорания подается меньше кислорода. В охладителе наддувочного воздуха сжатый воздух охлаждается, его плотность увеличивается и в камеру сгорания можно подать больше кислорода.

Охладитель наддувочного воздуха расположен на нижнем конце модуля охлаждения.

Датчик температуры наддувочного воздуха

Датчик температуры наддувочного воздуха определяет температуру сжатого воздуха. Он установлен в трубе наддувочного воздуха, прямо перед дроссельной заслонка. Температура наддувочного воздуха используется для расчета эквивалентного значения воздушной массы.

Это позволяет проверить на достоверность значение HFM. При отказе HFM эквивалентное значение используется для определения количества впрыскиваемого топлива и степени рециркуляции ОГ.

Дроссельная заслонка

Для всех дизельных двигателей, которые оснащены системой сажевого фильтра, необходима дроссельная заслонка. Дроссельная заслонка обеспечивает за счет дросселирования всасываемого воздуха увеличение температуры ОГ для регенерации сажевого фильтра.

Дроссельная заслонка закрывается при остановке двигателя, благодаря этому уменьшаются сотрясения двигателя в процессе остановки. После остановки двигателя дроссельная заслонка снова открывается.

Другая функция защищает двигатель от повреждений, вызванных превышением частоты вращения коленвала. Когда цифровая электронная система управления дизельным двигателем распознает слишком большую частоту вращения без увеличения количества впрыскиваемого топлива дроссельная заслонка закрывается для ограничения частоты вращения.

Впускной коллектор

Впускной коллектор изготовлен из пластмассы. Он распределяет воздух по отдельным цилиндрам. Кроме того канал каждого отдельного цилиндра еще раз делится на вихревой и тангенциальный каналы. Оба канала в двигателе Н57 проходят по бокам головки блока цилиндров.

Вихревой канал обеспечивает хорошее завихрение в камере сгорания, задачей тангенциального канала является оптимальное заполнение цилиндра, тангенциальный канал часто называют каналом заполнения. В тангенциальных каналах находятся вихревые клапаны.

Вихревой канал можно распознать по близкому к прямоугольному поперечному сечению в то время, как тангенциальный канал круглого сечения.

Датчик давления наддува

Датчик давления наддува необходим для регулировки давления наддува. C помощью датчика давления наддува контролируется давление наддува в соответствии с заложенными в электронный блок управления DDE полем характеристик и осуществляется регулировка.

Вихревые клапаны

Вихревые клапаны закрывают тангенциальные каналы для того, чтобы при низких частотах вращения получить сильное завихрение воздуха в камере сгорания. При увеличении частоты вращения они открываются для того, чтобы обеспечить заполнение цилиндров через тангенциальные каналы.

Вихревые клапаны управляются рычажным механизмом, привод которого осуществляется электродвигателем постоянного тока.

Система выпуска 0Г

Доочистка от по своему функционированию аналогична двигателю М57ТУ2 с сажевым фильтром.

Однако разница заключается в выполнении требований норм токсичности ОГ EURO 5 или EURO 6. Таким образом были добавлены новые компоненты и адаптированы известные компоненты.

Также двигатель N57 имеет турбонагнетатель с переменной геометрией турбины (VNT, Variable Nozzle Tirbine) и электрический регулятор давления наддува.

Катализатор окисления и сажевый фильтр находятся рядом с двигателем и в одном корпусе.

Система выпуска ОГ выполняющая требования норм EURO 5 на Е90 с двигателем N57D30O0

Система выпуска ОГ для исполнения, выполняющего требования норм EURO 5, имеет следующие узлы:

• байпасная заслонка;
• клапан возврата ОГ;
• датчик противодавления ОГ перед турбонагнетателем;
• регулятор давления наддува;
• датчик температуры ОГ перед катализатором;
• лямбда-зонд перед катализатором;
• датчик противодавления ОГ перед сажевым фильтром;

Система выпуска ОГ выполняющая требования норм EURO 6 на Е90 с двигателем N57D30O0

Дополнительные узлы для исполнения, выполняющего требования норм EURO 6:

• датчик температуры AGR;
• датчик температуры ОГ за накопительным катализатором Noх;
• лямбда—зонд за сажевым фильтром;
• накопительный катализатор Noх вместо катализатора;
• блокирующий нейтрализатор HS вместе среднего глушителя;

Выпускной коллектор

Двигатель N57 имеет литой выпускной коллектор шесть в один. На переднем конце находится выход для рециркуляции ОГ. Канал выполнен так, что несмотря на смещенный на один цилиндр вперед штуцер турбонагнетателя изменение нагрузки не оказывает влияния. Вследствие высоких требований поставщиком был разработан новый литейный материал SIMO1000+.

Турбонагнетатель

В двигателе Н57 имеет место так называемая VNT-регулировка с давлением наддува до 2,5 бар абсолютного давления.

Изменяемая геометрия турбонагнетателя позволяет изменять углы атаки турбинного колеса в зависимости от режима работы двигателя. Используется турбонагнетатель фирмы Honeywell/Garett с электрическим VNT-управлением.

Усовершенствование колес нагнетателя и турбины позволяет оптимизировать термодинамику турбины.

Дополнительная обработка ОГ

Серийный двигатель Н57 выполняет требования норм ЕВРО 5. В качестве специального исполнения на Е9О можно установить двигатель N57, выполняющий требования норм ЕВРО 6.

Нормы	CO [мг/км]	NOx [мг/км]	HC+NOx [мг/км]	PM* [мг/км]	PN* [1/км]
EURO 4	500	250	300	25	–
EURO 5	500	180	230	5	–
EURO 5+	500	180	230	4,5	6,0 x 10
EURO 6	500	80	170	4,5	6,0 x 10
PM* = Particulate Masse (масса частиц); PN* = Particulate Number (количество частиц);

Вместе с выполнением требований норм Euro 5 вводится новый метод измерения массы. Одновременно с этим определяется максимально допустимое количество частиц.

В зависимости от норм токсичности ОГ используются различные системы доочистки ОГ.

Описание системы

Исполнение, выполняющее требования норм EURO 5, имеет известный катализатор окисления и сажевый фильтр в общем корпусе. Катализатор окисления, как обычно, располагается перед сажевым фильтром.

Исполнение, выполняющее требования норм Евро 6, вследствие уменьшенного предельного значения оксида азота нуждается в активной системе доочистки ОГ.

Так, вместо катализатора окисления используется накопительный катализатор NOx с соответствующими дополнительными датчиками. Накопительный катализатор NOх вместе с уменьшением содержания оксида азота берет на себя задачи катализатора окисления.

Он устанавливается за известным сажевым фильтром. Кроме того, средний глушитель заменен блокирующим нейтрализатором HS.

Без блокирующего нейтрализатора HS очистка от сернистых соединений привела бы заметному неприятному запаху. Блокирующий нейтрализатор HS преобразует серо-водород HS в сернистый ангидрид SO без запаха.

Система рециркуляции ОГ

Рециркуляция ОГ

Рециркуляция ОГ является мерой для уменьшения образования оксидов азота (Nox). Оксиды азота образуются в больших количествах, когда сгорание происходит при избытке воздуха и с очень высокой температурой. При этом кислород соединяется с азотом сгорающего воздуха с образованием окиси азота (NO) и двуокиси азота (NO).

Рециркуляция ОГ дизельных двигателей необходима в отдельных случаях на холостом ходу и всегда в диапазоне частичных нагрузок, т. к. при этом имеет место особенно большой избыток воздуха.

Благодаря рециркулируемым отработавшим газам, которые добавляются в наружный воздух и которые содержат нейтральный газ, достигают:

• небольшого содержания кислорода и азота в цилиндре;
• снижения температуры сгорания до 500 °C. Этот эффект еще усиливается, если рециркулируемые отработавшие газы охлаждаются;

В двигателе N57 рециркуляция ОГ начинается в выпускном коллекторе. Он имеет на переднем конце место подсоединения к нему подсоединен клапан возврата ОГ, который управляет количеством рециркулируемых отработавших газов.

За клапаном возврата ОГ следует радиатор AGR. Он имеет различные исполнения в зависимости от мощности и комплектации. Клапан возврата ОГ и радиатор AGR объединены в, так называемый, модуль AGR.

Канал рециркуляции ОГ от радиатора AGR к впускному коллектору отлит в головке блока цилиндров. Во впускном коллекторе отработавшие газы подмешиваются к наружному воздуху.

Новым является проходящий снаружи байпасный трубопровод. Проходящий снаружи байпасный трубопровод позволяет подмешивать горячие отработавшие газы прямо в наружный воздух и тем самым ускорить стадию прогрева катализатора до рабочей температуры.

Клапан возврата ОГ

Клапан возврата ОГ управляет возвратом отработавших газов в систему впуска. Он установлен до радиатора AGR, и поэтому подвергается воздействию высоких температур. По этой причине клапан возврата ОГ включен в охлаждающий контур.

Управление клапаном возврата ОГ осуществляется с помощью электрического шагового двигателя, а запирание с помощью пружины. Уже в двигателе M67 используется клапан возврата ОГ с электрическим управлением.

В клапан возврата ОГ встроен датчик положения, С помощью датчика положения степень рециркуляции ОГ можно определить очень точно.

Клапан возврата ОГ управляется цифровой электронной системой управления дизельным двигателем, положение сообщается на электронный блок управления DDE. Для этого электронный блок управления DDE соединен с клапаном возврата ОГ пятью проводами.

Радиатор AGR

Благодаря радиатору AGR удается повысить коэффициент полезного действия рециркуляции ОГ. Охлажденные отработавшие газы могут отбирать больше тепла при сгорании и тем самым снижать температуру сгорания.

Радиатор AGR у двигателя N57 установлен за клапаном возврата ОГ. Через него протекает охлаждающая жидкость двигателя. Отработавшие газы проходят через несколько плоских трубок (близкого к прямоугольному поперечного сечения) сквозь охлаждающие каналы. При этом тепло передается охлаждающей жидкости.

Радиатор AGR оснащен байпасной заслонкой, которая, при необходимости, дает отработавшим газам обойти радиатор AGR.

Это имеет смысл во время стадии прогрева двигателя для быстрого достижения катализатором рабочей температуры.

Положение байпасной заслонки меняется с помощью мембранного механизма. Имеются лишь состояния «открыта» и «закрыта». Активизация мембранного механизма осуществляется электропневматическим переключающим клапаном, который, в свою очередь, активизируется электронным блоком управления DDE.

При отсутствии разрежения байпасная заслонка закрыта, т е. Отработавшие газы проходят через радиатор AGR. При появлении разрежения байпасная заслонка открывает байпасный канал (по которому отработавшие газы проходят мимо радиатора AGR прямо во впускной коллектор) и одновременно закрывается подвод к радиатору AGR.

Вакуумная система

Вакуумная система наряду с электрооборудованием предназначена для активации различных узлов.

При этом вакуумный насос создает разрежение и подает его в систему.

Для активизации узла разрежение подается на мембранный механизм. Мембранный механизм преобразует разрежение в движение.

Для переключения подачи разрежения на мембранные механизмы используются электропневматические переключающие клапаны. Они, в свою очередь, активизируются электрически.

Обратный клапан предотвращает пропадание разрежения через вакуумный насос при неработающем двигателе.

Вакуумный насос

Вакуумный насос двигателя Н57 установлен в масляном картере и образует вместе с масляным насосом и вкладышем жесткости единый узел.

Причиной необычного размещения является экономия конструктивной высоты двигателя. Это позволяет установить пассивную защиту пешеходов.

Речь идет о пластинчатом насосе с алюминиевым корпусом (AlSi9Cu3) со стальным ротором и пластмассовой крыльчаткой. Привод вакуумного насоса вместе с масляным насосом осуществляется цепью от коленчатого вала.

Вакуумный насос способен создавать разрежение 500 мбар (абсолютн.) менее чем за 5 секунд.

Вакуумный канал проходит через корпус масляного насоса и блок цилиндров. На выходе блок цилиндров подсоединен основной вакуумный трубопровод к усилителю тормозов и другим потребителям. Прямо на месте подсоединения установлен обратный клапан.

Электропневматический переключающий клапан

На электропневматический переключающий клапан подается разрежение и давление окружающей среды.

В зависимости от активизации цифровой электронной системой управления дизельным двигателем происходит переключение разрежения в системе к мембранному механизму.

При этом возможна активизация «черная/белая» или «открыто/закрыто».

В двигателе Н57 байпасная заслонка и управляемые подушки крепления двигателя включаются с помощью одного электропневматического переключающего клапана.

Система питания

Е9x

F01

 

Подача топлива

Топливный бак вследствие монтажного пространства в автомобиле разделен на два резервуара. Система подачи топлива имеет два так называемых, узла подачи которые находятся соответственно в правом и в левом резервуаре.

Клапан первичного наполнения (1) гарантирует всасывание при полностью пустой обойме крепления топливного насоса, обеспечивая попадание в нее топлива при заправке.

Топливо попадает через впускной сетчатый фильтр (2) в топливный насос (3) и через трубопровод (8) — в топливный фильтр. Топливный насос наносится в обойме крепления топливного насоса. В напорный трубопровод топливного бака встроен клапан ограничения давления (7).

Другой топливопровод ответвляется поспе топливного насоса в левую половину топливного бака и подает топливо через обратный клапан (4) и всасывающий струйный насос (5) из левой половины топливного бака в обойму крапления топливного насоса.

Обратный клапан (4) предотвращает переливание топлива из правой половины топливного бака обратно в левую при неработающем двигателе. Система возврата остается полностью заполненной топливом.

При остановке двигателя давление в трубопроводе подвода отсутствует, т к. давление может быть сброшено через насос высокого давления и обратный трубопровод. Т. к. при герметичной системе воздух не может попасть в трубопровод она не может выть опорожнена. После остановки топливного насоса датчик температуры и давления топлива проверяется цифровой электронной системой управления дизельным двигателем на достоверность

Через обратный трубопровод (9) необходимое для смазки и создания высокого давления топливо стекает обратно в топливный бак. Поступающее из обратного трубопровода топливо после выпускного предохранительного клапана (10) делится на два трубопровода. Выпускной предохранительный клапан препятствует вытекание из топливного бака при повреждении трубопроводов на двигателе или днище кузова. Также предотвращается состояние обратного трубопровода «без топлива» при неработающем двигателе.

Один из трубопроводов подает топливо через всасывающий струйный насос (11) в обойму крепления топливного насоса, причем находящееся рядом топливо из правой половины бака также засасывается в обойму крепления топливного насоса. Ответвляющийся трубопровод ведет к другому всасывающему струйному насосу (12) который откачивает топливо из ловушки для жидкости и отводит его в обойму крепления топливного насоса.

Топливный насос

Топливный электронасос активизируется электронным блоком управления топливным насосом (EKPS) с помощью сигнала ШИМ. EKPS, в свою очередь, получает команду от цифровой электронной системы управления дизельным двигателем. Эта команда до сих пор выдавалась в зависимости от нагрузки и частоты вращения. Теперь регулировка осуществляется также в зависимости от давления.

Для этого на топливопроводе прямо перед насосом высокого давления установлен датчик температуры и давления топлива. Таким образом топливный электронасос активизируется в зависимости от потребности. Это уменьшает расход энергии, потребляемой топливным насосом, благодаря чему экономится топливо.

Топливный насос для моделей Е9х имеет встроенный клапан ограничения давления. На F01 установлен топливный насос без клапана ограничения давления. Используется дополнительно установленный в топливном баке клапан ограничения давления. Топливный насос является шестеренчатым насосом.

Клапан ограничения давления

Клапан ограничения давления соединен через вставной контакт на крышке для техобслуживания с массой. Это препятствует возникновению электростатических разрядов на клапане.

Клапан ограничения давления исключает увеличение избыточного давления топлива в ветви подачи выше примерно в 6,7 бар. Это препятствует слишком высокому давлению в трубопроводе подвода. В противном случае оно могло бы возникать при засорении топливного фильтра и создавать неоправданно высокую нагрузку системы питания.

Удаление воздуха из топливного бака

В пробку топливного бака (A) встроен предохранительным клапан (B) для защиты топливного бака (E) от избыточного давления. На нижнем конце заливной горловины установлена обратный клапан с предохранительным клапаном (С). Обратный клапан препятствует обратному выплескиванию топлива в заливную горловину. Обратный клапан закрывается пружиной герметично для топлива. Предохранительный клапан в обратном клапане обеспечивает то, что при нагнетании давления в топливном баке избыточное давление может сбрасываться в заливную горловину и может открываться предохранительный клапан в пробке топливного бака.

Доступ к узлам топливного бака обеспечивает крышка для техобслуживания (F).
Уровень топлива определяется с помощью двух рычажных датчиков (G).

Обойма крепления топливного насоса (D) обеспечивает наличие достаточного количества топлива для всасывания. Обойма крепления топливного насоса жестко закреплена на топливном баке и не может быть заменена.

Обратный клапан

Обратный клапан закрывается герметично. Для открывания обратного клапана необходимо усилие 0,15 H. Это усилие легко превышается при любом способе заправки.

Обратный клапан на F01 имеет предохранительный клапан. Задачей этого предохранительного клапана является предотвращение излишнего давления в топливном баке. Если давление в топливном баке превышает 150 мбар ± 20 мбар, то предохранительный клапан открывается и давление может быть сброшено через заливную горловину и вентиляционный трубопровод или предохранительный клапан в пробке топливного бака.

Предохранительный клапан в обратном клапане устанавливается на F01 впервые, т к вентиляционный трубопровод не полностью защищен кузовом и в случае столкновения это может привести к пережатию вентиляционного трубопровода и тем самым, к закупориванию этого вентиляционного трубопровода.

Клапан вентиляции при эксплуатации и заправке

Клапан вентиляции при эксплуатации и заправке имеет, как говорит его название, несколько функции. С помощью этого клапана осуществляется рабочая вентиляция и вентиляция при заправке. Кроме того, он имеет функцию опрокидывания.

Если при заправке топливом вследствие повышения уровня поплавок (3) клапана вентиляции при эксплуатации и заправке поднимается и вентиляционное отверстие закрывается, то повышается уровень топлива в заливной горловине и заправочный пистолет выключается.

В процессе эксплуатации давление может повысится вследствие повышения температуры. Давление тогда может быть сброшено через место подсоединения ловушки для жидкости (1). Захваченное топливо собирается в ловушка для жидкости и снова всасывается топливным насосом.

Ловушка для жидкости

Ловушка для жидкости располагается при полном топливном баке ниже уровня топлива. Через место подсоединения клапана (1) вентиляции при эксплуатации и заправке при определенных обстоятельствах в систему вентиляции топливного бака может попасть немного топлива. Ловушка для жидкости собирает это топливо в самой низкой точке системы вентиляции топливного бака, оттуда оно откачивает через место (3) подсоединения с помощью установленного рядом с топливным насосом всасывающего струйного насоса и подается в обойму крепления топливного насоса. Таким образом даже при опрокидывании топливо не попадает наружу.

Поплавок (4) в ловушке для жидкости источает попадание топлива при его высоком уровне через обратный трубопровод в ловушку для жидкости. Поплавок сконструирован также как шариковый клапан (4) и даже при опрокидывании обеспечивает уплотнение между топливным баком и вентиляционным трубопроводом.

Через место подсоединении (2) для удаления воздуха избыточное давление может быть сброшено через вентиляционньй трубопровод наружу.

Система подготовки рабочей смеси

Схема системы двигателя N57D30O0

6-цилиндровый дизельный двигатель N57D30O0

Система подготовки рабочей смеси отвечает за поддержание в готовности и дозирование нужного количества топлива. Система подготовки рабочей смеси делится на камеру низкого давления, камеру высокого давления и электрическое управление.

Система Common-Rail

Двигатель N57 оснащен системой впрыска Common-Rail.

Двигатель	Система питания	Форсунки	Максимальное давление
N57D30O0	Common-Rail 3-го поколения	Пьезо	1800 бар

Насос высокого давления

CP4.2

В двигателе Н57 используется новый насос высокого давления. Это двухпоршневой насос, имеющий обозначение СР4.2..

Насос высокого давления установлен на стороне выпуска и приводится в движение приводной цепью от коленчатого вала.

Он может создавать давление до 2000 бар.

Передаточное число от коленчатого вала к насосу высокого давления выбирается
таким образом, чтобы подача топлива осуществлялась синхронно с процессами сгорания. Топливо подается в магистраль Rail всегда в момент начала впрыскивания, при этом имеют место незначительные колебания давления в магистрали Rail и соответственно давления впрыска.

При выполнении работы на цепном приводе в двигателе N57 нужно позиционировать насос высокого давления относительно коленчатого вала.

С помощью СР4 удалось снизить необходимую мощность привода по сравнению с СР3 на 20 %‚ т. к. трение скольжения было заменено на трение качения.

Для смазки насоса высокого давления топливо подается через штуцер (10) из трубопровода подачи топлива (А) в камеру (16) кулачкового вала. Через втулку подшипника (17) топливо попадает сквозь каналы возврата (12) к штуцеру (9) в возвратный топливопровод (С).

Топливный перепускной клапан (11) пропускает излишек подаваемого топлива также к штуцеру (9) в возвратный топливопровод (С).

От камеры кулачкового вала топливо через канал (22) низкого давления попадает к клапану (24) регулировки количества и оттуда после регулировки через канал (1) низкого давления к пластине клапана (5). Поршень (23) прижимается пружиной (21) через толкатель (20) и ролик (13) к двойному кулачку (15). Сила сжатия пружины достаточна для того, чтобы толкатель с роликом во всех рабочих состояниях прилегал к двойному кулачку.

Когда толкатель и поршень двигаются за счет силы сжатия пружины вниз, золотник (2) отжимается топливом против действия пружины (4) или засасывается идущим вниз поршнем. Топливо может теперь попасть в цилиндр.

При движении Поршня вверх клапан снова закрывается и нагнетается давление. Когда давление в цилиндре превышает высокое давление топлива (В), шарик (6) отжимается против усилия пружины (7) и давления в магистрали Rail. Топливо может через штуцер (8) попасть в магистраль Rail.

Клапан регулировки количества

Клапан регулировки количества (измерительный узел) также встроен в насос высокого давления СР4.2. Это электромагнитный клапан, который в зависимости от поля характеристик регулирует количество топлива, подаваемое насосом высокого давления. Излишнее топливо отводится в обратный трубопровод к баку.

Таким образом насос высокого давления в режиме частичной нагрузки не создает ненужное высокое давление, которое затем стало бы сбрасываться через клапан регулировки давления в магистрали Rail. Это уменьшает мощность привода насоса высокого давления и соответственно расход топлива двигателя.

Магистраль Rail (ресивер)

Задачей магистрали Rail является поддержание в готовности топлива под высоким давлением для впрыска во все цилиндры.

Она выполнена так, что при расходе больших количеств топлива давление внутри поддерживается примерно на постоянном уровне. Это гарантирует то, что при открывании форсунки давление впрыска остается примерно постоянным.

Получаемое за счет высокого давления подпружинивающее действие топлива используется для того, чтобы поддерживать эффект аккумулирования.

Кроме того, демпфируются колебания давления, возникающие вследствие его подачи насосом.

Двигатель N57 имеет сварную магистраль Rail, которая уложена в крышку головки блока цилиндров.

В целом, магистраль представляет собой толстостенную трубу, которая имеет крепления для трубопроводов высокого давления, датчика давления в магистрали Rail и клапана регулировки давления в магистрали Rail.

Датчик давления в магистрали Rail

Датчик давления в магистрали Rail установлен на переднем её конце. Задачей датчика является измерение давления в магистрали Rail и выдача соответствующего сигнала в DDE.

Датчик давления в магистрали Rail работает на основе сенсорной мембраны, которая деформируется под действием давления. Эта мембрана преобразует деформацию в электрический сигнал, который передается в цель обработки данных. Оттуда обработанный сигнал поступает в DDE.

Клапан регулировки давления в магистрали Rail

Клапан регулировки давления в магистрали Рейл может устанавливать нужное давление в магистрали Rail. Для этого он открывается при повышении давления и позволяет топливу стекать в отводящий трубопровод до тех пор, пока не будет достигнуто нужное давление.

При слишком низком давлении он закрывается и закрывает камеру высокого давления.

У систем Common-Rail последних поколений клапан регулировки давления в магистрали Rail не выполняет эту задачу в обычном режиме. Давление в магистрали Рэйл устанавливается теперь с помощью клапана регулировки количества, причем производительность насоса высокого давления, прежде всего в диапазоне частичных нагрузок, может быть снижена.

Клапан регулировки давления в магистрали используется тогда, когда водитель спонтанно отпускает педаль акселератора и тогда возникает слишком высокое давление в магистрали Rail.

Кроме того, он используется при пуске холодного двигателя. Тогда клапан регулировки количества пропускает максимальное количество топлива в насос высокого давления для того, чтобы оно нагрело насос при его работе. Избыточное давление тогда сбрасывается клапаном регулировки давления в магистрали Rail.

Форсунки

Пьезофорсунка

В мощных двигателях используются известные с 2005 года по двигателю М67TU/М57TU2 пьезофорсунки.

Гидравлическая функция пьезофорсунки в принципе такая же, как и у электромагнитных форсунок. Только клапан, который открывает топливопровод, не является электромагнитным клапаном. Он управляется пьезоэлементом и называется переключающим клапаном.

Пьезоэлемент находится в так называемом исполнительном модуле. При активизации он выполняет движение, открывающее переключающий клапан.

Между обоими элементами включен модуль сопряжения, который функционирует как гидравлический компенсатор, например, для компенсации температурных расширений.

При активизации форсунки, исполнительный модуль расширяется. Движение передается через модуль сопряжения на переключающий клапан. Когда переключающий клапан открывается, давление в камере управления падает и игла форсунки открывается точно так же, как и у электромагнитной форсунки.

Преимуществами пьезофорсунки являются значительно большая скорость управления, что дает возможность точного дозирования.

Кроме того, пьезофорсунка меньше, легче и имеет более низкое потребление электроэнергии.

В двигателе Н57 используются усовершенствованные пьезофорсунки, которые еще компактнее и легче.

Стекающее топливо

Вследствие особенностей системы у форсунок имеет место так называемое стекающее топливо. Это относится к топливу, которое стекает в качестве управляющего количества при открывании переключающего клапана или выпускного дросселя. Кроме того, вследствие высокого давления в форсунке известное количество просачивается в переключающем клапане или выпускном дросселе.

Это топливо стекает в трубопровод для слива просачивающегося топлива, который подсоединен к каждой форсунке.

В мощных двигателях стекающее топливо поступает в подвод к насосу высокого давления. Причиной этого является то, что переключающий клапан в пьезофорсунке для правильной работы нуждается в определенном противодавлении.

Для безупречного функционирования необходимо давление в отводящем трубопроводе 10 бар, которое получается с помощью дросселя в возвратном топливопроводе форсунки.

Коррекция количества топлива, впрыскиваемого форсунками

Точно также, как и гидравлические допуски, к пьезофорсункам прилагается дополнительная информация о форсунке. Это является основанием для калибровки напряжения форсунок.

Калибровка необходима вследствие индивидуальных электрических характеристик каждой форсунки. Форсунки классифицируются по требуемому напряжению. Обозначение класса занимает седьмую позицию в комбинации цифр гидравлической калибровки на форсунке.

Одна пьезофорсунка имеет таким образом только шесть позиций для гидравлической калибровки (благодаря точности изготовления пьезофорсунки) и седьмую позицию для калибровки напряжения форсунки.

Трубопроводы высокого давления

Трубопроводы высокого давления рассчитаны на одноразовое использование. Трубопроводы высокого давления, однако, можно использовать неоднократно. Необходимым условием является затяжка трубопроводов высокого давления с предписанным моментом и при этом 100 % уплотнением. При обнаружении негерметичности необходимо заменить соответствующий трубопровод высокого давления.

Охлаждение

Охлаждение современного дизельного двигателя делится на охлаждение охлаждающей жидкости, охлаждение масла, охлаждение рециркулируемых ОГ и охлаждение наддувочного воздуха.

В двигателе имеются различные виды охлаждения:

• охлаждение охлаждающей жидкости;
• охлаждение системы смазки двигателя;
• охлаждение рециркулируемых газов;
• охлаждение наддувочного воздуха;

Центральной системой охлаждения двигателя является охлаждающий контур.

Модуль охлаждения

Прямо в модуле охлаждения установлены охладитель наддувочного воздуха и, если установлен гидравлический усилитель, радиатор охлаждения гидравлической жидкости усилителя рулевого управления. Эти теплообменники отдают тепло непосредственно в воздух.

Компоненты модуля охлаждения:

• электровентилятор;
• радиатор системы охлаждения двигателя;
• конденсатор кондиционера;
• охладитель наддувочного воздуха;
• радиатор охлаждения гидравлической жидкости усилителя рулевого управления;

Конденсатор кондиционера и охладитель гидроусилителя рулевого управления являются узлами модуля охлаждения, которые не относятся к двигателю.

Охлаждающий контур E90

Охлаждающий контур E90 с автономной системой отопления

Важную функцию берет на себя переключающий клапан (16). Переключающий клапан обеспечивает при работе автономного отопителя обогрев только салона автомобиля, но не двигателя. При ошибке активизации или неисправности переключающего клапана может иметь место одновременный нагрев двигателя.

Следствием этой ситуации может быть то, что двигатель плохо заводится и не сразу после запуска работает «ровно». Кроме того, переключающий клапан обеспечивает то, что при работающем двигателе быстрее происходит нагрев воздуха в салоне, причем при работающем двигателе одновременно нагревается вся охлаждающая жидкость и доводится до рабочей температуры.

Охлаждение охлаждающей жидкости

Насос охлаждающей жидкости

Насос охлаждающей жидкости двигателя N57 образует единый узел с термостатом. Корпус насоса охлаждающей жидкости изготовлен из алюминиевого сплава AlSi9Cu3, лопастное колесо и крышка термостата из пластмассы.

Лопастное колесо, которое находится в пространстве с жидкостью, установлено на вале. Пространство с жидкостью имеет уплотнение с помощью наружного сальника на вале, обеспечивающего скольжение. Для его нормальной работы между валом и сальником должно иметь место просачивание. Это улучшает антифрикционные свойства. При этом говорят о функционально обусловленной течи сальника.

Вытекающая таким образом жидкость в двигателе Н57, особенно в случае M57TU2, попадает на шкив, причем она может образовывать небольшие следы охлаждающей жидкости.

Ранее имели место частые замены насосов охлаждающей жидкости вследствие следов протечки жидкости. Однако небольшие следы охлаждающей жидкости являются следствием функционально обусловленной течи сальника.

Максимально допустимая величина течи охлаждающей жидкости составляет примерно 800 мг/ч, это соответствует одной капле диаметром более 1 см в час.

Термостат

В двигателе N57 температура двигателя регулируется традиционным термостатом. Это означает, что регулировку определяет исключительно температура охлаждающей жидкости.

Единственным отличием от двигателя N47 является крышка термостата, которая имеет штуцер для шланга системы охлаждения сбоку. На следующих рисунках показан термостат на примере двигателя N47.

Рабочие диапазоны термостата

Температура охлаждающей жидкости ниже температуры открытия термостата.
Охлаждающий контур укорочен, Поток охлаждающей жидкости протекает только через двигатель и не проходит через радиатор.
Начало открывания: ок. 88 °C.

Температура охлаждающей жидкости выше температуры полного открытия термостата.
Вся охлаждающая жидкость проходит через радиатор. Вследствие этого используется вся интенсивность охлаждения.
Температура полного открытия: 100 °C.

Температура охлаждающей жидкости лежит между началом открывания и температурой полного открытия.
Поток охлаждающей жидкости делится в зависимости от температуры охлаждающей жидкости. Часть проходит через радиатор, а остальная жидкость только через двигатель.

Благодаря такой регулировке при высоких температурах можно обеспечить максимальное охлаждение, в то время как при очень низких температурах можно исключить интенсивное охлаждение.

Кроме того, после пуска холодного двигателя он быстрее прогревается до рабочей температуры.

Датчик температуры охлаждающей жидкости (на выходе из двигателя)

Датчик температуры охлаждающей жидкости установлен на выходе охлаждающей жидкости из двигателя, т. е. в самом горячем месте охлаждающего контура.

Он сообщает значение температуры охлаждающей жидкости цифровой электронной системе управления дизельным двигателем, которая использует это значение для различных целей, например, для управления вентилятором. Определения аварийного режима двигателя, индикации (сообщений системы автоматической диагностики) и т. п..

На датчик температуры охлаждающей жидкости от DDE подается масса. Второе соединение имеет место со схемой делителя напряжения в DDE.

Сопротивление имеет отрицательный температурный коэффициент (ОТКС). Это означает, что сопротивление уменьшается при увеличении температуры.

Сопротивление является частью схемы делителя напряжения, которая получает питание 5 в от DDE. Электрическое напряжение на сопротивлении зависит от температуры охлаждающей жидкости. DDE записана таблица, в которой для каждого значения напряжения имеется соответствующее значение температуры и это компенсирует нелинейность зависи мости электрического напряжения от температуры.

Сопротивление изменяется в зависимости от температуры от 76 кΩ до 42 Ω, что соответствует температуре от -40 °С до 150 °С.

Радиатор системы охлаждения двигателя

Радиатор системы охлаждения двигателя выполнен таким образом, чтобы он при всех возможных условиях эксплуатации и окружающей среды мог надежно отводить выделяемое двигателем тепло в атмосферный воздух. Поэтому размер радиатора системы охлаждения двигателя зависит от автомобиля и комплектации.

Радиатор системы охлаждения двигателя Н57 изготовлен, как и предшественник, из алюминия.

Расширительный бачок

Расширительный бачок имеет несколько камер, которые соединены между собой только относительно небольшими отверстиями. Это обеспечивает стабильность расширительного бачка, т. к при эксплуатации он испытывает высокое давление.

Никогда не открывайте расширительный бачок при горячем двигателе.

Причина этого не только опасность ожога паром. В высоко расположенных областях охлаждающего контура (например, головка блока цилиндров) при падении давления могут образовываться пузырьки газа. В этом месте не будет обеспечен достаточный отвод тепла. Следствием этого является перегрев.

В расширительном бачке для двигателя N57, как обычно, находятся оптический и электрический датчики уровня наполнения. Оба они работают как измерители уровня.

Оптический датчик уровня наполнения показывает при открытой крышке фактический уровень наполнения бачка. На это указывают маркировки минимального и максимального значений.

Электрический датчик уровня наполнения является герконом. Это магнитный выключатель, который включает контрольную лампу в комбинации приборов, когда уровень наполнения в бачке ниже минимального значения. Однако, он включает лампу только при значении, заметно меньшем, чем маркировка минимального значения оптического датчика уровня наполнения.

Общий объем расширительного бачка	2,2 л
Верхний упор оптического датчика уровня наполнения	1,7 л
Маркировка максимального значения оптического датчика уровня наполнения	1,3 л
Маркировка минимального значения оптического датчика уровня наполнения	1,0 л
Момент переключения электрического датчика уровня наполнения	0,4 л

Электровентилятор

Электровентилятор увеличивает интенсивность охлаждения модуля охлаждения. Он обеспечивает достаточное охлаждение двигателя даже при малых скоростях. Он установлен на заднем конце модуля охлаждения и при необходимости засасывает холодный воздух через отдельные компоненты. Поэтому электровентилятор также называют всасывающей обечайкой.

При переноске злектровентилятора не держите его за обечайку, т. к. она может сломаться.

Лопасти вентилятора в форме серпа обеспечивают бесшумную работу, так же как неравномерное распределение лопастей у больших вентиляторов. Балансировочные скобы на лопастях обеспечивают необходимый плавный ход. Может быть установлено не более пяти скоб.

В зависимости от автомобиля, мощности и комплектации используются различные электровентиляторы.

Используются вентиляторы:

• 300 Вт; диаметр 419 мм; 7 лопастей
• 400 Вт; диаметр 488 мм; 6 лопастей
• 600 Вт; диаметр 500 мм; 7 лопастей

Жидкостно-масляный теплообменник

Жидкостно-масляный теплообменник двигателя

Жидкостно-масляный теплообменник двигателя установлен в середине стороны впуска двигателя на блоке цилиндров. Он расположен в том же корпусе, что и масляный фильтр.

Охлаждающая жидкость попадает из водяной рубашки в блоке цилиндров в жидкостно-масляный теплообменник двигателя. Это позволяет быстро обеспечить теплообменник нагретой охлаждающей жидкостью при холодном двигателе, но во время эксплуатации поддерживать равномерное охлаждение жидкости.

От жидкостно—масляного теплообменника двигателя жидкость возвращается в блок цилиндров. Оттуда она течет в зависимости от положения термостата прямо в радиатор или по малому контуру к термостату.

Теплообменник охлаждения трансмиссионного масла

Если автомобиль оснащен автоматической коробкой передач, то для охлаждения трансмиссионного масла используется дополнительный жидкостно-масляный теплообменник.

Жидкостно-масляный теплообменник коробки передач (также называемый радиатором коробки передач) находится рядом с жидкостно-масляным теплообменником двигателя и соединен шлангом системы охлаждения с охлаждающим контуром двигателя. Двумя трубопроводами трансмиссионного масла теплообменник соединен с коробкой передач.

Для быстрого прогрева трансмиссионного масла до рабочей температуры и поддержания оптимальной температуры на жидкостно-масляном теплообменнике коробки передач установлен термостат.

Термостат (6), имеющий термосиловой элемент, установлен в месте подвода трансмиссионного масла (8). Таким образом, температура масла в коробке передач непосредственно воздействует на термостат.

Если трансмиссионное масло холодное, восковый наполнитель в термостате сжимается и пружина (3) отжимает тарелку (4) термостата в закрытое положение. Охлаждающая жидкость не может течь из теплообменника (13) к выходу (5). Так охлаждающая жидкость не может отбирать тепло и трансмиссионное масло быстро нагревается.

При температуре масла в коробке передач ок. 93 °C термостат начинает открываться и охлаждающая жидкость мимо тарелки (4) термостата течет к выходу (5).

При температуре масла в коробке передач 101 °С термостат полностью открыт. Через жидкостно-масляный теплообменник коробки передач проходит максимальное количество охлаждающей жидкости и при этом достигается максимальное охлаждение трансмиссионного масла.

Вследствие гистерезиса термостат снова полностью закрывается только при температуре масла в коробке передач 88 °C.

Радиатор охлаждения рециркулируемых ОГ (радиатор AGR)

Для уменьшения содержания NOx в отработавших газах в современных дизельных двигателях BMW используется рециркуляция ОГ. Радиатор AGR повышает коэффициент полезного действия рециркуляции ОГ.

Радиатор AGR установлен на передней стороне головки блока цилиндров. Охлаждающая жидкость поступает в него из водяной рубашки в блоке цилиндров сразу после насоса охлаждающей жидкости. Охлаждающая жидкость проходит через радиатор AGR и при этом обтекает трубки, в которые подаются рециркулируемые отработавшие газы. При этом тепло передается охлаждающей жидкости. После радиатора AGR охлаждающая жидкость попадает в ГБЦ.

Охладитель наддувочного воздуха

Турбонагнетатель дизельных двигателей в первую очередь предназначен для повышения мощности. Т. к. при «искусственном дыхании» в камеру сгорания подается больше воздуха, можно впрыснуть больше топлива, что дает больший выход мощности.

Т. к. воздух при сжатии нагревается и следовательно расширяется, снова уменьшается количество кислорода, которое может быть подано в камеру сгорания. Охладитель наддувочного воздуха противодействует этому, потому что при охлаждении плотность сжатого воздуха, а соответственно и содержание кислорода на единицу объема, повышается.

Охладитель наддувочного воздуха установлен в модуле охлаждения под радиатором системы охлаждения двигателя. Сжатый воздух проходит через несколько пластин, которые в свою очередь обтекает холодный воздух.

Электрооборудование двигателя

Цифровая электронная система управления дизельным двигателем объединяет задачи управления двигателем. Так, цифровая электронная система управления дизельным двигателем отвечает за анализ сигналов датчиков, установленных на двигателе или в автомобиле, а также активизацию имеющихся на двигателе исполнительных органов.

Подключение к бортовой сети

Подключение к бортовой сети двигателя N57 зависит от модели. Так, в случае Е9х главное реле системы DDE активизируется электронным блоком управления DDE, а на F01 —электронным блоком JBE. Основанием для активизации в случае F01 является отключение от сети всех потребителей при переходе шины в состояние покоя.

Новым в случае Ф01 также является то, что электронная система управления коробкой передач EGS обычно осуществляет связь с цифровой электронной системой управления дизельным двигателем по шине PT-CAM2. В случае неисправности осуществляется переключение на шину PT-CAM. Благодаря этому владелец в случае неисправности не ощущает неудобств, которые имели место раньше при аварийной программе коробки передач и движении на третьей передаче.

Жгут проводов двигателя N57 состоит из 5 модулей:

• жгут проводов двигателя;
• жгут проводов форсунок;
• жгут проводов коробки передач;
• жгут проводов свечей накаливания;
• жгут проводов B+;

Внедренная в двигателе N47 механическая защита от неправильного подключения контактов нового типа устанавливает новый стандарт надежности и для двигателя N57.

Укладка жгута проводов двигателя N57 на F01

Электрическая схема управления двигателем Н57, соответствующего нормам выброса ОГ EURO 5, на Е9х

Электрическая схема управления двигателем N57, соответствующего нормам выброса ОГ ЕВРО 5, на F01

Блок управления

DDE 7.3

Цифровая электронная система управления дизельным двигателем является вычислительным и коммутационным центром системы управления двигателем. Датчики на двигателе и автомобиле поставляют входные сигналы для цифровой электронной системы управления дизельным двигателем. Исполнительные органы выполняют команды цифровой электронной системы управления дизельным двигателем. Цифровая электронная система управления дизельным двигателем на основании входных сигналов и заложенных в блок управления математических моделей и полей характеристик рассчитывает соответствующие сигналы активизации.

ЭБУ DDE имеет негерметичное исполнение и поэтому для защиты от внешних воздействий установлен в отсек управляющей электроники.

Функционирование цифровой электронной системы управления дизельным двигателем обеспечивается при напряжении в бортовой сети от 6 до 16 В.

В ЭБУ DDE встроены датчик давления окружающей среды и датчик температуры.

Датчик давления окружающей среды позволяет точно определять плотность атмосферного воздуха — информацию, которая используется в многочисленных диагностических функциях. Кроме того, например, она необходима. когда при неисправности пленочного термоанемометрического расходомера воздуха рассчитывается наполнение цилиндров с помощью эквивалентных величин.

Датчик температуры измеряет температуру внутри блока управления. Если температура внутри ЭБУ возрастает до предельно высокого уровня, то, например, уменьшается число впрысков для того, чтобы немного охладить выходные каскады и поддерживать температуру внутри блока управления в допустимом диапазоне.

Воздушное охлаждение на F01

На F01 ЭБУ DDE размещен справа в отдельном отсеке управляющей электроники (6). Разъемы герметично отделены уплотнительной рамкой (3) от обдуваемой части отсека управляющей электроники. Нижняя часть отсека управляющей электроники и соответственно ЭБУ DDE (5) охлаждаются воздухом.

Функции

Электропитание Е9x

Программа управления электропитанием является важнейшей составляющей управления электропитанием. Программа управления электропитанием записана в блоке управления двигателем. Программа управления электропитанием регулирует напряжение генератора при работающем двигателе.

С помощью интеллектуального датчика аккумуляторной батареи обеспечивается достаточный заряд аккумуляторной батареи. Так, в зависимости от напряжения в бортовой сети при необходимости осуществляется уменьшение числа потребителей или полное их отключение.

От ЭБУ CAS цифровая электронная система управления дизельным двигателем через отдельный разъем получает информацию о включении контакта 15. На основании этого цифровая электронная система управления дизельным двигателем активизирует главное реле системы DDE. Главное реле системы DDE подает при этом напряжение на другие входы цифровой электронной системы управления дизельным двигателем. Точно так же главное реле системы DDE обеспечивает электропитание других узлов. Для функции запоминания цифровая электронная система управления дизельным двигателем нуждается в постоянном электропитании через контакт 30. Соединение цифровой электронной системы управления дизельным двигателем с массой обеспечивается несколькими штырями, которые соединены в блоке управления между собой. Напряжение аккумуляторной батареи в цифровой электронной системе управления дизельным двигателем постоянно контролируется. При напряжении аккумуляторной батареи < 2,5 В или > 24 В записывается код неисправности. Диагностика напряжения в бортовой сети активизируется только через 3 минуты после пуска двигателя. При этом влияния процесса запуска или облегчения пуска на напряжение аккумуляторной батареи не распознается как неисправность.

Электропитание F01

На F01 имеются изменения в системе электропитания.Так главное реле системы DDE теперь активизируется не цифровой электронной системой управления дизельным двигателем, а через систему доступа в автомобиль и реле контакта 30В.

Напряжение контакта 15 подается двумя отдельными проводами от CAS к ЭБУ DDE, точно так же контакт 15 WUP и контакт 15_3. Через контакт 15_3 осуществляется отключение управления форсунками в критическом с точки зрения безопасности диапазоне.

Вследствие этих мер имеют место изменения функционирования в процессе запуска или при остановке двигателя.

Подача воздуха

Цифровая электронная система управления дизельным двигателем подает на электрический регулятор давления наддува сигнал с широтно-импульсной модуляцией. Диапазон рабочих значений сигнала лежит между 10 % и 95 %, при чем 10 % означает, что направляющие лопатки турбины открыты, а 95 % — что направляющие лопатки турбины закрыты.

Измерение всасываемой воздушной массы осуществляется с помощью пленочного термоанемометрического расходомера воздуха (HFM).

Измеренная воздушная масса является основой для расчета степени рециркуляции ОГ.

Кроме того, воздушная масса используется для определения предельного количества топлива. Предельное количество — это максимально допустимое количество топлива, которое может быть впрыснуто при полной нагрузке без опасности возникновения дымления.

Вихревые клапаны обеспечивают лучшее завихрение воздуха. Результатом является улучшение показателя выброса ОГ.

Управляемые вихревые клапаны находятся в тангенциальных каналах впускного коллектора и закрываются и открываются в зависимости от рабочего состояния. Электрически управляемые вихревые клапаны открывает регулятор вихревых клапанов при увеличении частоты вращения.

При следующих условиях вихревые клапаны закрываются:

• при низких частотах вращения;
• небольших количествах впрыскиваемого топлива (с программным управлением);

Вихревые клапаны остаются, как правило, открытыми, когда:

• температура охлаждающей жидкости < 15 °С;
• температура всасываемого воздуха < 15 °С;

Регулятором вихревых клапанов является шаговый электродвигатель, который активизируется цифровой электронной системой управления дизельным двигателем с помощью сигнала ШИМ. Шаговый электродвигатель приводит в движение регулировочную тягу и закрывает вихревые клапаны.

Встроенный датчик сообщает о положении вихревых клапанов цифровой электронной системе управления дизельным двигателем.

Коррекция количества топлива, впрыскиваемого форсунками

После изготовления каждой отдельной форсунки определяются её рабочие характеристики. Таким образом задаются диапазоны допусков ее гидравлических параметров.

На основании этого записывается корректировочное значение для предварительного и основного впрыска.

Точно также, как и гидравлические допуски, к пьезофорсункам прилагается дополнительная информация о форсунке. Это является основанием для калибровки напряжения форсунок.

Калибровка необходима вследствие индивидуальных электрических характеристик каждой форсунки, Форсунки классифицируются по требуемому напряжению. Обозначение класса занимает седьмую позицию в комбинации цифр гидравлической калибровки на форсунке.

Одна пьезофорсунка имеет таким образом только шесть позиций для гидравлической калибровки (благодаря точности изготовления пьезофорсунки) и седьмую позицию для калибровки напряжения форсунки.

При замене форсунки необходимо запрограммировать это корректировочное значение с помощью фирменного тестера BMW в цифровой электронной системе управления дизельным двигателем.

Выравнивание количества впрыскиваемого топлива

Цифровая электронная система управления дизельным двигателем распознает изменения частоты вращения коленчатого вала. Вследствие чего корректируется длительность активизации форсунок. Функция выравнивания количества впрыскиваемого топлива делает его равным для всех цилиндров.

Коррекция нулевого количества

Коррекция нулевого количества — это постоянный процесс запоминания. Этот процесс запоминания необходим для точного предварительного впрыска каждой отдельной форсункой. Для выполнения норм токсичности ОГ необходимо точное дозирование очень малых количеств предварительного впрыска. Из-за дрейфа количества топлива, впрыскиваемого форсунками, запоминание коррекции нулевого количества должно производиться постоянно.

В каждый цилиндр в режиме принудительного холостого хода впрыскивается малое количество топлива. Это количество увеличивается до тех пор, пока цифровая электронная система управления дизельным двигателем не распознает небольшое увеличение частоты вращения. Таким способом цифровая электронная система управления дизельным двигателем определяет, что данный цилиндр работает. Впрыскиваемое (во время коррекции нулевого количества) количество топлива используется цифровой электронной системой управления дизельным двигателем в качестве значения для формирования поля характеристик предварительного впрыска.

Коррекция среднего значения количества

Коррекция среднего значения количества это процесс запоминания. При котором определяется с помощью адаптации воздушной массы или степени рециркуляции ОГ правильное топливовоздушное соотношение (значение лямбда). Это запоминание выполняется не для одной отдельной форсунки, а для всех форсунок одновременно.

На основании значения лямбда, измеренного лямбда-зондом, и значения воздушной массы, измеренного пленочным термоанемометрическим расходомером, определяется средний для всех цилиндров объем впрыскиваемого топлива. Это значение сравнивается с объемом впрыскиваемого топлива, заданным цифровой электронной системой управления дизельным двигателем.

В случае обнаружения отклонения воздушная масса корректируется в соответствии с фактическим объемом впрыскиваемого топлива путем изменения положения клапана возврата ОГ. Таким образом устанавливается правильное значение лямбда.

Коррекция среднего значения количества — это не «быстрая» регулировка, а процесс адаптивного запоминания, т. е. Ошибка количества впрыскиваемого топлива учитывается в адаптивном поле характеристик, которое постоянно сохраняется в EEPROM блока управления.

При замене следующих компонентов необходимо обнулить (стереть) поле характеристик в EEPROM:

• пленочного термоанемометрического расходомера воздуха;
• форсунки(ок);
• датчика давления в магистрали Rail;

Обнуление поля характеристик осуществляется с помощью фирменного тестера BMW.

Коррекцию среднего значения количества необходимо обнулить после замены следующих компонентов:

• расходомера воздуха;

• датчика давления в магистрали Rail;

• лямбда-зонда;

Подогрев топливного фильтра

Новым является то, что управление подогревом топливного фильтра осуществляется под управлением цифровой электронной системы управления дизельным двигателем. Подогрев включается в зависимости от температуры и давления в трубопроводе подачи топлива и потребления мощности топливного электронасоса.

Сигнал температуры получается от комбинированного датчика давления и температуры топлива перед насосом высокого давления. Когда температура топлива ниже определенного значения и, несмотря на повышенное потребление мощности топливного насоса, не достигается заданное значение давления, включается подогрев топливного фильтра.

Если при определенной температуре топлива заданное значение давления не достигается, ЭБУ DDE осуществляет запись кода неисправности вследствие засорения фильтра.

Электровентилятор

Электровентилятор получает информацию о потребности охлаждения от цифровой электронной системы управления дизельным двигателем с помощью сигнала ШИМ со скважностью от 9 до 95 %. В электровентиляторе установлен выходной каскад, который активизирует вентилятор в соответствии с этой потребностью и задает различные скорости вращения. На активизацию также влияет датчик давления кондиционера.

Регулировка состава смеси с помощью лямбда-зонда

Для полного и безупречного сгорания необходима оптимальная топливовоздушная смесь.

Коэффициент преобразования, т. е, часть преобразуемых вредных веществ, у современных катализаторов составляет от 98 % почти до 100 %. Оптимальное соотношение топливовоздушной смеси устанавливается цифровой электронной системой управления двигателем (DDE). При этом лямбда-зонд выдает важную информацию о составе ОГ.

Широкополосный лямбда-зонд перед катализатором постоянно измеряет содержание остаточного кислорода в отработавших газах. Колеблющееся значение содержания остаточного кислорода передается в виде сигнала напряжения на цифровую электронную систему управления дизельным двигателем.

На основании этого цифровая электронная система управления дизельным двигателем корректирует состав смеси.

В исполнении, выполняющем требования норм ЕВРО 6, устанавливается второй лямбда-зонд за сажевым фильтром. С помощью второго лямбда-зонда можно определить, нужно ли регенерировать накопительный катализатор «x».

Коррекция состава рабочей смеси с лямбда-зондом

Коррекция состава рабочей смеси с лямбда-зондом (коррекция состава смеси) служит для компенсации влияния на смесь допусков узлов и старения. Такие факторы, как например, подсос воздуха через неплотности и давление подачи топлива также оказывают влияние на коррекцию состава рабочей смеси с лямбда-зондом (частичная компенсация). По этим причинам невозможно задать точные пределы регулировки в случае неисправности. При коррекции состава рабочей смеси с лямбда-зондом различаются:

• суммирующая коррекция состава рабочей смеси;
• множительная коррекция состава рабочей смеси;

Суммирующая коррекция состава рабочей смеси сказывается на холостом ходу или в диапазоне, близком к холостому ходу. При увеличении частоты вращения влияние становиться все меньше, Множительная коррекция состава рабочей смеси действует по всему полю характеристик. Важным фактором является. например, давление подачи топлива.

С помощью сервисной функции‚ «Обнуление значений коррекции» можно обнулить значения коррекции, а также вернуть варианты комплектации к состоянию на момент поставки. После этого нужно вновь выполнить запоминание значений коррекции. Для запоминания значений коррекции состава смеси необходима длительная работа двигателя в режиме между холостым ходом и частичной нагрузкой.

Рециркуляция ОГ (AGR)

Через клапан возврата ОГ в зависимости от рабочего состояния определенное количество отработавших газов возвращается во впускной коллектор для снижения выброса вредных веществ.

Рециркуляция 0Г активна только при низких частотах вращения и нагрузках:

• частота вращения < 2600 об/мин;
• количество впрыскиваемого топлива < 50 мг/ход поршня;

Количество рециркулируемых отработавших газов влияет на массу всасываемого наружного воздуха: чем больше отработавших газов возвращается, тем меньше всасывается наружного воздуха. Какая масса наружного воздуха пропускается в двигатель при отключенной AGR в любой рабочий момент, известно. Таким образом уменьшение всасываемой массы наружного воздуха вследствие рециркуляции ОГ является мерой для количества рециркулируемых отработавших газов. Регулировка осуществляется так, чтобы для рабочего момента засасывалось определенное заданное значение массы наружного воздуха.

Далее подробнее описывается регулировка рециркуляции ОГ для выполнения требований норм EURO 5.

ЭБУ DDE рассчитывает заданное значение массы наружного воздуха для каждого рабочего момента на основании следующих параметров:

• частота вращения;
• объем впрыскиваемого топлива;
• температура охлаждающей жидкости;
• атмосферное давление;
• температура всасываемого воздуха:
• уменьшение рециркуляции ОГ в режиме холостого хода более 5 мин;

Цифровая электронная система управления дизельным двигателем не может точно определить массу рециркулируемых ОГ, т. к, пленочный термоанемометрический расходомер определяет только массу наружного воздуха, но вследствие особенностей системы имеет большой допуск. Степень рециркуляции ОГ задается с помощью активизации клапана возврата ОГ, однако, без данных датчика рециркуляции ОГ, и поэтому относительно неточно. С помощью лямбда-зонда определяется, не слишком ли много или слишком мало возвращается отработавших газов. В соответствии с информацией от лямбда-зонда снова корректируется степень рециркуляции ОГ.

В исполнении, выполняющем требования норм ЕВРО 6, дополнительно устанавливается датчик температуры AGR. Датчик температуры AGR и датчик противодавления ОГ перед турбонагнетателем в комбинации с датчиком давления наддува позволяет точно регулировать степень рециркуляции ОГ. Это позволяет значительно более точно регулировать количество рециркулируемых отработавших газов и, тем самым, содержание NOx в отработавших газах.

Система предпускового подогрева

Система предпускового подогрева обеспечивает надежные параметры холодного пуска и равномерную работу холодного двигателя.

ЭБУ DDE выдает запрос на нагрев свечи накаливания ЭБУ системы предпускового подогрева. ЭБУ системы предпускового подогрева преобразует запрос и активизирует свечи накаливания с помощью сигнала с широтно-импульсной модуляцией. Кроме того, ЭБУ системы предпускового подогрева выдает ответную диагностическую информацию и информацию о состоянии по шине LIN цифровой электронной системе управления дизельным двигателем.

Шина LIN является двунаправленным интерфейсом передачи данных, работающим по принципу ведущее устройство — исполнительное устройство. ЭБУ DDE выступает в роли ведущего устройства.

Каждая из шести свечей накаливания может диагностироваться отдельно.

При первом включении ЭБУ системы предпускового подогрева анализируется электрическое сопротивление свечей накаливания в начале процесса накаливания. Уже горячая свеча накаливания имеет значительно большее сопротивление по сравнению с холодным состоянием. Если на основании изменения сопротивления распознается горячая свеча накаливания, на свечи накаливания подается меньший ток. Напротив, если распознается холодная свеча накаливания, на свечи накаливания в начале накаливания подается максимальный ток. Эта функция называется динамическим повторным накаливанием. Она предотвращает подачу слишком большой энергии на уже горячую вследствие повторения накаливания свечу, и, тем самым, перегрев последней.

ЭБУ DDE определяет необходимую температуру свечи накаливания в зависимости от следующих рабочих значений:

• частота вращения;
• температура всасываемого воздуха;
• объем впрыскиваемого топлива;
• давление окружающей среды;
• напряжение в бортовой сети;
• сигнал статуса разблокировки стартера;

Для активизации накаливания цифровая электронная система управления дизельным двигателем передает запрашиваемое у ЭБУ системы предпускового подогрева значение температуры свечей накаливания.

Режимы работы

• Предпусковой подогрев
  После включения контакта 15 активизируется предпусковой подогрев. Активизация индикации подогрева в комбинации приборов осуществляется только при температуре охлаждающей жидкости ниже ≤ 10 °С. Предпусковой подогрев выключается:
  • при превышении порога частоты вращения 42 об/мин (стартер включен)
• или
  • закончилось время предпускового подогрева. Время предпускового подогрева зависит от температуры охлаждающей жидкости и определено в характеристике

Температура охлаждающей жидкости в °C	Время предпускового подогрева в секундах
< -35	3,5
-25	2,8
-20	2,8
-5	2,1
0	1,6
5	1,1
30	1,1
> 30	0

• Подогрев для готовности к пуску
  Когда предпусковой подогрев по истечении времени предпускового подогрева закончен, активизируется подогрев для готовности к пуску. Подогрев для готовности к пуску заканчивается:
  • по истечении 10 секунд подогрева для готовности к пуску
• или
  • при превышении порога частоты вращения 42 об/мин

• Аварийный подогрев
  При пропадании связи между ЭБУ DDE и ЭБУ системы предпускового подогрева более чем на 1 секунду, на 3 минуты включается аварийный подогрев. При этом ЭБУ системы предпускового подогрева использует надежные значения для исключения повреждений системы предпускового подогрева

• Подогрев при пуске
  Подогрев при пуске активизируется при каждом пуске двигателя, если температура охлаждающей жидкости ниже 75 °С. Подогрев при пуске начинается при превышении порога частоты вращения 42 об/мин. Подогрев при пуске заканчивается:
  • по истечении 60 секунд подогрева при пуске
• или
  • после окончания процесса запуска
• или
  • когда температура охлаждающей жидкости превышает 75 °С

• Скрытый подогрев
  До температуры охлаждающей жидкости 30 °С предпусковой подогрев и подогрев для готовности к пуску активизируются как так называемый скрытый подогрев.
  Скрытый подогрев включается не более четырех раз и после этого разрешается снова только при новом пуске двигателя.
  Скрытый подогрев включается следующими сигналами:
  • занятого сиденья водителя;
  • замка ремня безопасности водителя;
  • соответствующего ключа;
  • включенного контакта R;
  • нажатой педали тормоза (только F01);
  • нажатой педали сцепления;

• Подогрев при частичной нагрузке
  После пуска двигателя при температуре охлаждающей жидкости ниже 75 °С включается подогрев при частичной нагрузке для снижения уровня выброса. Свечи накаливания активизируются в зависимости от частоты вращения и нагрузки.

В ЭБУ системы предпусковою подогрева находятся силовые выходные каскады для активизации свечей накаливания. ЭБУ системы предпускового подогрева не имеет собственного 3У неисправностей. О неисправностях системы предпускового подогрева, которые распознает ЭБУ системы предпускового подогрева, он сообщает по шине LIN цифровой электронной системе управления дизельным двигателем. Затем неисправности записываются в ЗУ неисправностей DDE.

При превышении допустимой рабочей температуры ЭБУ системы предпускового подогрева он выключает каждый процесс подогрева для устранения повреждений.

Керамические свечи накаливания работают от напряжения 7.0-10‚0 В. Во время подогрева для быстрого нагрева может быть подано напряжение до 10 В. Для поддержания температуры свечей накаливания они получают питание с помощью сигнала ШИМ. При этом действующее значение напряжения на свечах накаливания ниже, чем напряжение в бортовой сети.

Керамические свечи накаливания чувствительны к ударам и изгибам. Свечи накаливания могут получить повреждения при падении.

При отсутствии воздушного охлаждения, которое имеет место при работе двигателя, свечи накаливания могут быть повреждены или разрушены напряжением более 7 В.

Электронная противоугонная система (EWS)

Электронная противоугонная система служит в качестве охранной системы и системы разблокировки запуска.

Используется новая электронная противоугонная система (4-е поколение). Эта разработка использует новую и самую современную технологию запирания.

Каждому автомобилю приписывается 128-разрядный секретный код. Это секретный код записывается в базе данных BMW. При этом секретный код известен только БМВ. Секретный код запрограммирован в блоке управления системы доступа в автомобиль (CAS) и ЭБУ DDE и заблокирован.

Когда секретный код записан в блоки управления, его больше нельзя ни стереть, ни изменить. Тем самым. Каждый блок управления соответствует определенному автомобилю. ЭБУ системы доступа в автомобиль и ЭБУ DDE идентифицируются с помощью секретного кода и по одинаковому общему алгоритму. Другой функцией является отключение форсунок с помощью ЭБУ CAS через контакт 15_3.

Если данные идентификации правильные, ЭБУ CAS осуществляет управление с помощью находящегося в блоке реле стартера. Одновременно ЭБУ CAS передает на цифровую электронную систему управления дизельным двигателем закодированный разрешающий сигнал (переменный код) для пуска двигателя. ЭБУ DDE разрешает запуск только тогда, когда получен правильный разрешающий сигнал от ЭБУ CAS. Эти процессы могут вести к незначительной задержке пуска (до полсекунды).

Если система доступа в автомобиль или цифровая электронная система управления дизельным двигателем неисправна, необходимо соблюдать определенную последовательность действий. Необходимый блок управления должен быть заказан точно для конкретного автомобиля. Для этого необходимы данные автомобиля (идентификационный номер). Согласование EWS после замены блока управления не требуется.

Сажевый фильтр

С внедрением новой стратегии CBS для автомобилей с дизельным двигателем (впервые: на Е70 с 09/2006 с DDE6) остаточный пробег сажевого фильтра можно считать с помощью функций ЭБУ. Т. к. сажевый фильтр теперь не является позицией CBS, два новых кода неисправностей указывают на ограниченный остаточный пробег:

• код неисправности 452A показывается, когда сажевый фильтр в основном превысил максимальный пробег и служит в качестве информации/команды для квалифицированной замены фильтра в ремонтной зоне БМВ;
• код неисправности 4D4A показывается, когда, несмотря на имевшуюся команду замены фильтра, не было выполнено никаких мероприятий, а общий пробег сажевого фильтра превышен;

Функционирование системы, выполняющей требования норм EURO 6

Автомобили, выполняющие требования норм ЕВРО 6, имеют дополнительно следующие датчики:

• датчик температуры ОГ перед сажевым фильтром;
• датчик температуры AGR;
• лямбда-зонд за сажевым фильтром;

Датчик температуры ОГ перед сажевым фильтром позволяет точно управлять регенерацией сажевого фильтра.

Для регенерации фильтра необходима температура отработавших газов 240 °С. Включение регенерации фильтра при температуре ниже 240 °С вследствие избытка углеводорода (НС) привело бы к белому дымлению. С помощью датчика температуры ОГ перед катализатором окисления разрешение на регенерацию дается только при температуре более 240 °С.

Температура ОГ перед сажевым фильтром определяется для регулировки дополнительного впрыска и, тем самым, собственно температуры ОГ перед сажевым фильтром. В зависимости от типа автомобиля с помощью датчика температуры ОГ перед сажевым фильтром температура регулируется в диапазоне от 580 °С до 610 °С за счет количества дополнительно впрыскиваемого топлива.

Датчик температуры AGR необходим для точного определения массы возвращаемых газов. В сочетании с пленочным термоанемометрическим расходомером и датчиком противодавления ОГ перед турбонагнетателем таким образом можно точно определить массу возвращаемых газов. Т. к. для повышения температуры рециркулируемые отработавшие газы могут быть поданы во впускной коллектор без охлаждения, с помощью измерения температуры рециркулируемых ОГ также осуществляется защита впускного коллектора от слишком высоких температур. Эти меры необходимы потому‚ что для уменьшения содержания оксидов азота и сульфатации накопительного катализатора NOx необходимы импульсы работы с богатой смесью в течение 3 секунд при лямбда ≈ 0,93.

Датчики

Модуль сцепления

У автомобилей с механической коробкой переключения передач модуль сцепления определяет положение сцепления по педали сцепления. Модуль сцепления состоит из датчика Холла и электронного блока обработки.

На модуль сцепления подается напряжение 12 В от контакта R и масса. В ЭБУ DDE идет один сигнальный провод. Выключатель сцепления при не нажатой педали сцепления выдает напряжение 0 В, а при нажатой — 12 В на ЭБУ DDE.

Модуль педали акселератора

Модуль педали акселератора выдает цифровой электронной системе управления дизельным двигателем информацию «Задаваемая водителем нагрузка».

Модуль педали акселератора работает по магниторезистивному принципу. Установлено два датчика угла, работающих по принципу Холла, которые дают возможность осуществлять контроль и распознавать неисправности.

На оба датчика Холла отдельно подаются напряжение 5 В и масса от ЭБУ DDE. Датчики выдают соответственно по одному сигналу напряжения и непрерывно передают их ЭБУ DDE.

Сигнал датчика Холла 1 (А) и коэффициент 2 больше, чем сигнал датчика Холла 2 (В).

Цифровая электронная система управления дизельным двигателем контролирует оба входных сигнала датчиков Холла и сравнивает их на достоверность.

Датчик коленвала

Датчик коленвала выдает положение коленчатого вала ЭБУ DDE. Сигнал датчика коленвала является важнейшей величиной для управления двигателем.

С внедрением функции автоматического запуска и выключения двигателя используется новый датчик, который может распознавать обратное вращение.

Речь идет о так называемом активном датчике частоты вращения, который работает по принципу Холла. Датчик имеет собственный электронный блок обработки.

В случае активного датчика коленвала пары магнитных полюсов берет на себя функцию зубьев инкрементного колеса. Поэтому говорят о многополюсном колесе, какое уже использовалось в двигателе М57ТУ2. Разрыв между зубьями инкрементного колеса у многополюсного колеса выполнен как двойная полюсная пара.

В датчике находится три чувствительных элемента Холла, которые расположены в одном корпусе рядом друг с другом. Сигналы первого и третьего чувствительных элементов Холла образуют разностный сигнал для определения частоты сигналов и воздушного зазора до многополюсного колеса. С помощью смещения по времени сигнала среднего элемента относительно дифференциального сигнала распознается правое или левое вращение.

Термоанемометрический расходомер

Пленочный термоанемометрический расходомер HFM 6 находится в трубопроводе чистого воздуха за глушителем шума всасывания. HFM измеряет воздушную массу, которую всасывает двигатель. Он определяет «фактическое значение воздушной массы» для расчета степени рециркуляции ОГ и ограничительное количество топлива.

Кроме того, в HFM находится датчик температуры всасываемого воздуха. Температура анализируется HFM и в виде сигнала ШИМ передается на цифровую электронную систему управления дизельным двигателем.

При этом ‚длительность импульса 22 % соответствует температуре -20 °C, а длительность импульса 63 % – 80 °C.

Лабиринтный сепаратор (6) обеспечивает измерение только фактической воздушной массы. Благодаря лабиринтному сепаратору не учитываются обратные потоки и пульсации. Таким образом HFM определяет фактическую воздушную массу независимо от давления воздуха и обратных потоков.

Измерительная ячейка датчика (7) с электрическим подогревом погружена в поток воздуха (4). Температура измерительной ячейки датчика поддерживается постоянной. Поток воздуха отбирает у измерительной ячейки датчика тепло. Чем больше массопоток воздуха, тем больше энергии необходимо затратить для поддержания температуры измерительной ячейки датчика постоянной.

Электронный блок обработки (3) преобразует сигнал датчика в цифровую форму. Этот цифровой сигнал затем модулируется по частоте и передается ЭБУ DDE. Для компенсации температурных воздействий сигнал воздушной массы соотносится с изменяющимся сигналом температуры.

На HFM подается напряжение в бортовой сети от ЭБУ DDE и масса.

Выключатель индикатора давления масла

Выключатель индикатора давления масла служит для контроля системы смазки. Контрольная лампа давления масла загорается, когда давление масла не превышает определенное значение. Это значение лежит в районе 0,2-0,5 бар.

Выключатель индикатора давления масла соединен сигнальным проводом с ЭБУ DDE. На этом проводе при не нажатом выключателе имеет место напряжение 12 В от ЭБУ DDE, а при нажатом — 0 В, т. к. выключатель соединен с массой.

Лямбда-зонд

Для регулировки и измерения состава ОГ лямбда-зонд является обязательным узлом. Задачей является соблюдение законодательных норм по значениям выбросов. Это достигается с помощью измерения содержания остаточного кислорода в отработавших газы.

При этом для оптимального сгорания используется режим дизельного двигателя с топливовоздушным соотношением λ > 1. т. е. с избытком кислорода. λ = 1 означает смесь 1 кг топлива с 14,5 кг воздуха.

Лямбда-зонд установлен на входе общего корпуса сажевого фильтра (DFP) и катализатора окисления.

Лямбда-зонд соединен с корпусом разъема 5 проводами. В корпус разъема идут следующие соединения:

• ток перекачивающей ячейки, плюс:
• ток перекачивающей ячейки и минус потенциала Нернста;
• минус подогрева;
• плюс подогрева;
• плюс потенциала Нернста;

В разъем лямбда-зонда встроено согласующее сопротивление, которое компенсирует допуски изготовления. Оно соединено со свободным контактом

В исполнении, выполняющем требования норм ЕВРО 6 дополнительно устанавливается Лямбда-зонд за сажевым фильтром.

Датчик температуры и давления топлива

Температура и давление топлива определяются комбинированным датчиком, который установлен в трубопроводе подачи топлива непосредственно перед насосом высокого давления.

Это узел имеет соединение с массой, которое делится по отдельным датчикам, для датчика давления топлива подаётся напряжение питания. Кроме того. Имеется по одному сигнальному выходу для каждого датчика. Поэтому комбинированный датчик имеет четыре разъема.

Датчик температуры топлива измеряет температуру топлива перед насосом высокого давления. Он служит для защиты двигателя от перегрева и расчета впрыскиваемого количества топлива.

На датчик температуры топлива подается масса от ЭБУ DDE. Второй разъем соединен со схемой делителя напряжения в ЭБУ DDE.

Датчик температуры топлива содержит термосопротивление, которое омывается топливом и воспринимает его температуру.

Сопротивление имеет отрицательный температурный коэффициент (ОТКС). Это означает, что сопротивление уменьшается при увеличении температуры.

Сопротивление является частью схемы делителя напряжения, которая получает питание 5 в от DDE. Электрическое напряжение на сопротивлении зависит от температуры топлива. В блоке управления DDE записана таблица, в которой для каждого значения напряжения имеется соответствующее значение температуры и это компенсирует нелинейность зависимости электрического напряжения от температуры.

Сопротивление изменяется в зависимости от температуры от 75,5 Ω до 87,6 Ω, что соответствует температуре от -40 °C до 120 °C.

Датчик температуры топлива измеряет давление в топливной системе низкого давления перед насосом высокого давления. Давление подачи топлива используется цифровой электронной системой управления дизельным двигателем для активизации топливного электронасоса в зависимости от потребности.

ЭБУ DDE подает на датчик давления топлива массу и напряжение питания 5 В. Он передает сигнал напряжения на цифровую электронную систему управления дизельным двигателем.

Мембрана в датчике преобразует давление подачи топлива в перемещение. Это перемещение преобразуется четырьмя сопротивлениями, чувствительными к давлению, в сигнал напряжения.

Датчик температуры наддувочного воздуха

Датчик температуры наддувочного воздуха установлен в воздуховоде за охладителем наддувочного воздуха, прямо перед дроссельной заслонкой.

ЭБУ DDE подает на датчик температуры наддувочного воздуха массу. Другой разъем соединен со схемой делителя напряжения в ЭБУ DDE.

Датчик температуры всасываемого воздуха содержит сопротивление, которое выступает в воздуховод всасываемого воздуха.

Сопротивление имеет отрицательный температурный коэффициент (ОТКС). Это означает, что сопротивление уменьшается при увеличении температуры.

Сопротивление является частью схемы делителя напряжения, которая получает питание 5 в от DDE. Электрическое напряжение на сопротивлении зависит от температуры воздуха. В блоке управления DDE записана таблица, в которой для каждою значения напряжения имеется соответствующее значение температуры и это компенсирует нелинейность зависимости напряжения от температуры.

Сопротивление изменяется в зависимости от температуры от 76 Ω до 88 Ω, что соответствует температуре от -40 °C до 120 °C.

Датчик давления наддува

Датчик давления наддува установлен на впускном коллекторе и измеряет давление (абсолютное) в нем. Блок DDE подает на датчик массу и напряжение 5 В.

По сигнальному проводу информация о давлении наддува передается ЭБУ DDE.

Анализируемый сигнал давления наддува изменяется в зависимости от давления. Диапазон измерения 0,1-0,9 В соответствует давлению наддува от 50 кПа (0,5 бар) до 300 кПа (3 бар).

Данные с датчика требуются для расчета блоком DDE давления наддува.

Датчик противодавления ОГ (перед сажевым фильтром)

Датчик противодавления ОГ находится вне системы выпуска ОГ в крышке головки блока цилиндров. Он соединен шлангом и трубопроводом с выпускной трубой прямо перед общим корпусом катализатора окисления и сажевым фильтром (DPF).

Датчик противодавления ОГ измеряет давление в системе выпуска ОГ перед DPF. Если противодавление ОГ превышает избыточное давление 750 мбар, цифровая электронная система управления дизельным двигателем включает регенерацию DPF.

Датчик противодавления ОГ соединен с ЭБУ DDE тремя контактами. Блок DDE подает на датчик массу и напряжение 5 В. Третий контакт служит для передачи сигнала напряжения на ЭБУ DDE.

Мембрана в датчике преобразует противодавление ОГ в перемещение. Это перемещение преобразуется четырьмя сопротивлениями, чувствительными к давлению, в сигнал напряжения. Диапазон измерения датчика противодавления ОГ 600-2000 мбар абсолютного давления, что соответствует напряжению от 1,875 до 4,5 В.

Выполняется проверка достоверности сигнала с учетом частоты вращения, количестве впрыскиваемого топлива, расхода топлива и срока службы.

При отказе датчика противодавления цифровая электронная система управления дизельным двигателем включает регенерацию фильтра каждые 500 км и записывает коды неисправностей в ЭБУ.

Датчик противодавления ОГ (перед турбонагнетателем)

Датчик противодавления ОГ перед турбонагнетателем необходим цифровой электронной системе управления дизельным двигателем для оптимальной регулировки степени рециркуляции ОГ.

С помощью датчика противодавления ОГ и датчика температуры ОГ цифровая электронная система управления дизельным двигателем может еще точнее и эффективнее регулировать степень рециркуляции ОГ.

Датчик противодавления ОГ соединен шлангом с выпускным коллектором. Причиной размещения датчика на расстоянии от выпускного коллектора является высокая возможная температура системы выпуска ОГ и загрязнения, которые в противном случае могли бы иметь место на сенсорный элементе. Штуцер для шланга должен быть направлен вниз. Датчик закреплен на двигателе. Датчик противодавления ОГ измеряет давление перед турбонагнетателем. Принцип работы идентичен принципу работы датчика противодавления ОГ перед сажевым фильтром.

Абсолютное давление	Напряжение
1,0 бар	ок. 1,0 В
5,0 бар	ок. 4,5 В

Датчик температуры ОГ

1. Датчик температуры ОГ находится непосредственно рядом с лямбда-зондом на входе катализатора окисления/DFP. Датчик температуры ОГ используется цифровой электронной системой управления дизельным двигателем для управления регенерацией DFP.Датчик температуры ОГ содержит термосопротивление с отрицательным температурным коэффициентом (OTKC). Это означает, что сопротивление уменьшается при увеличении температуры.Сопротивление является частью схемы делителя напряжения, которая получает питание 5 в от DDE. Электрическое напряжение на сопротивлении зависит от температуры ОГ. В блоке управления DDE записана таблица, в которой для каждого значения напряжения имеется соответствующее значение температуры и это компенсирует нелинейность зависимости электрического напряжения от температуры.Сопротивление изменяется в зависимости от температуры от 96 Ω до 32 Ω, что соответствует температуре от -40 °C до 800 °C.
2. Датчик температуры ОГ находится перед сажевым фильтром и позволяет точно управлять регенерацией сажевого фильтра.

Датчик температуры охлаждающей жидкости

Датчик температуры охлаждающей жидкости установлен на передней стороне ГБЦ. Он измеряет температуру охлаждающей жидкости на выходе из двигателя. Это значение принимается в качестве температуры двигателя.

На датчик подается масса от ЭБУ DDE. Второй разъем соединен со схемой делителя напряжения в ЭБУ DDE.

Принцип работы датчика температуры охлаждающей жидкости идентичен принципу работы датчика температуры всасываемого воздуха.

Сопротивление имеет отрицательный температурный коэффициент (ОТКС). Это означает, что сопротивление уменьшается при увеличении температуры.

Сопротивление является частью схемы делителя напряжения, которая получает питание 5 в от DDE. Электрическое напряжение на сопротивлении зависит от температуры охлаждающей жидкости. В блоке управления DDE записана таблица, в которой для каждого значения напряжения имеется соответствующее значение температуры и это компенсирует нелинейность зависимости электрического напряжения от температуры.

Сопротивление изменяется в зависимости от температуры от 75,7 Ω до 41,7 Ω что соответствует температуре от -40 °С до 150 °С.

Датчик давления в магистрали Rail

Датчик давления в магистрали Rail ввернут в магистраль Рейл, которая выполнена из нержавеющей стали. Находящееся в магистрали Rail под давлением топливо распределяется по форсункам высокого давления.

Давление подачи топлива поступает через штуцер высокого давления на мембрану с сенсорным элементом. Деформация мембраны преобразуется сенсорным элементом в электрический сигнал. Цепь обработки данных обрабатывает сигнал и передает аналоговый сигнал напряжения на ЭБУ DDE. Сигнал напряжения линейно увеличивается с увеличением давления подачи топлива.

Сигнал от датчика давления в магистрали Rail является важнейшим входным сигналом цифровой электронной системы управления дизельным двигателем для активизации клапана регулировки количества (являющегося узлом насоса высокого давления).

Блок DDE подает на датчик массу и напряжение 5 В. По сигнальному проводу информация передается ЭБУ DDE. Анализируемый сигнал давления наддува изменяется в зависимости от давления.

При отказе датчика давления в магистрали Rail, клапан регулировки количества переводится цифровой электронной системой управления дизельным двигателем в аварийный режим.

Датчик распредвала

Для определения положения распредвала используется датчик распредвала, работающий по принципу Холла.

В двигателе N57 датчик распредвала установлен на распредвале впускных клапанов. На распределительном вале установлено колесо датчика, непосредственно на ведущей звездочке.

С помощью датчика положения распредвала DDE может распознавать такт работы первого цилиндра.

На основании одних только данных о положении коленчатого вала расчет блоком DDE параметров впрыска невозможен, для корректного управления впрыском также требуются данные о положении распределительного вала.

Блок DDE подает на датчик напряжение 5 В и массу. Датчик выдает цифровой сигнал по сигнальному проводу на ЭБУ DDE.

Датчик распредвала работает по принципу, аналогичному классическому датчику коленвала (не активного датчика). Однако колесо датчика распредвала значительно отличается.

Специальная модель позволяет осуществлять аварийный режим при отказе датчика коленвала. Однако, сигнал датчика распредвала слишком неточен для замены датчика коленвала в нормальном режиме.

Интеллектуальный датчик аккумуляторной батареи

Интеллектуальный датчик аккумуляторной батареи (IBS) оценивает текущее качество аккумуляторной батареи. IBS имеет собственный электронный блок обработки и является частью минусовой клеммы аккумуляторной батареи.

IBS регулярно (циклически) измеряет следующие величины:

• напряжение аккумуляторной батареи;
• зарядный ток;
• разрядный ток;
• температуру аккумуляторной батареи;

Программное обеспечение в IBS управляет функциональным процессом и обменом данными с ЭБУ DDE. Во время движения данные от IBS передаются через интерфейс передачи данных последовательным двоичным кодом (BSD) Е9х или шину LIN F01 системе управления двигателем.

На стоящем автомобиле измеряемые величины периодически запрашиваются
для экономии энергии. IBS запрограммирован так, что он контролирует параметры каждые 40 секунд. Время измерения IBS составляет ок. 50 миллисекунд. Измеренные величины записываются в IBS в гистограмму тока покоя. Кроме того, имеет место частичный расчет заряда аккумуляторной батареи (SoC). После перезапуска автомобиля цифровая электронная система управления дизельным двигателем считывает гистограмму. Если имеет место превышение тока покоя, производится запись кода неисправности в ЭБУ DDE. Данные передаются через интерфейс передачи данных последовательным двоичным кодом у Е9х или шину LIN у F01.

IBS рассчитывает параметры аккумуляторной батареи в качестве оснований для определения состояния ее заряда и работоспособности. Параметрами аккумулятора являются зарядный и разрядный токи, напряжение и температура АКБ.

Осуществляется баланс зарядного и разрядного токов аккумуляторной батареи.

Степень заряда аккумуляторной батареи постоянно контролируется и в случае критического снижение напряжения данные передаются ЭБУ DDE.

При пуске двигателя рассчитывается характеристика тока для определения работоспособности аккумуляторной батареи.

Контролируется ток покоя автомобиля.

IBS имеет функцию самодиагностики.

Датчик давления хладагента

Датчик давления хладагента находится в трубопроводе высокого давления контура хладагента.

В режиме охлаждения высокое давление хладагента определяется с помощью датчика давления хладагента и анализируется и преобразуется электронно-управляемым токораспределительным в сигнал давления. Сигнал преобразуется в цифровой сигнал и передается по шине на блок управления INKA. Через шинное соединение INKA в соответствии с потребностью дает команду на включение или выключение электровентилятора.

Точно также на электронно-управляемый токораспределитель по шине PT-CAN передается сигнал включить или выключить электромагнитную муфту компрессора.

Датчик рециркуляции ОГ

На сколько открыт клапан возврата ОГ, определяет датчик рециркуляции ОГ. Благодаря этому можно точно дозировать степень рециркуляции ОГ.

Датчик рециркуляции ОГ встроен в корпус электрического клапана возврата ОГ.

Блок управления DDE подает на датчик массу и напряжение 5 В. В зависимости от положения электродвигателя выдается сигнал напряжения.

Кривая напряжения пропорциональна ходу открытия клапана возврата ОГ.

С помощью датчика цифровая электронная система управления дизельным двигателем может оптимально регулировать степень рециркуляции ОГ.

Датчик температуры AGR

Датчик температуры AGR содержит термосопротивление с отрицательным температурным коэффициентом (ОТКС).

Сопротивление является частью схемы делителя напряжения, которая получает питание 5 в от DDE. Электрическое напряжение на сопротивлении зависит от температуры регулируемых ОГ.

В блоке управления DDE записана таблица, в которой для каждого значения напряжения имеется соответствующее значение температуры и это компенсирует нелинейность зависимости электрического напряжения от температуры.

Сопротивление изменяется в зависимости от температуры от 96 Ω до 32 Ω, что соответствует температуре от -40 °C до 800 °C.

Датчик дроссельной заслонки

Для обеспечения оптимального управления дроссельной заслонкой необходимо постоянно отслеживать ее положение. Положение дроссельной заслонки контролируется бесконтактным способом с помощью датчика, работающего по магниторезистивному принципу.

Блок управления DDE подает на датчик массу и напряжение 5 В. По линии передачи данных осуществляется обратная связь по положению дроссельной заслонки с цифровой электронной системой управления дизельным двигателем.

Датчик состояния масла

Датчик состояния масла используется только для отслеживания уровня масла. Влияния на интервал замены масла за счет определения качеств масла он не отказывает. Электроника датчика состояния масла имеет функцию самодиагностики. В случае неисправности узла выдается соответствующее сообщение на DDE.

На датчик состояния масла подается напряжение и масса. Через интерфейс передачи данных последовательным двоичным кодом (провод BSD) у Е9х или шину LIM у F01 осуществляется обмен данными с ЭБУ DDE.

Датчики для MSA

MSA используется только на Е9х с механической коробкой переключения передач.

Датчик разрежения в тормозной системе

Датчик разрежения в тормозной системе требуется для функции автоматического запуска и выключения двигателя (MSA).

С помощью датчика разрежения в тормозной системе обеспечивается то, что при наличии функции MSA всегда имеет место достаточное разрежение для поддержания тормозных сил. Если давление падает ниже определенной величины, двигатель запускается с помощью MSA.

Датчик разрежения в тормозной системе находится рядом с усилителем тормозов.

ЭБУ DDE подает на датчик массу и напряжение питания 5 В.

Мембрана в датчике преобразует разрежение в перемещение Это перемещение преобразуется четырьмя сопротивлениями, чувствительными к давлению, в сигнал напряжения и передается ЭБУ DDE.

Датчик нейтрального положения

Датчик нейтрального положения также необходим для функции MSA.

Он обеспечивает запуск двигателя MSA, только, если не включена передача.

Датчик нейтрального положения установлен на картере коробка передач сверху, и его задачей является определение нейтрального положения рычага переключения передач. Речь идет о датчике PLCD (Permanentmagnetic Linear Contactless Displacement).

При перемещении рычага переключении рычага переключения передач перемещается тяга привода переключения и при этом магнит коробке передач. С помощью датчика PLCD цифровая электронная система управления дизельным двигателем может определять положение рычага переключения передач.

Исполнительные устройства

Реле контакта 30B

На F01 реле контакта 30В включается CAS.

Реле контакта 15N

Реле контакта 15Н впаяно в плату. В случае неисправности держатель предохранителей всегда заменяется в сборе.

Реле

В токораспределителе в моторном отсеке встроены некоторые реле системы управления двигателем:

• главное реле системы DDE;
• разгрузочное реле контакта 15;

Главное реле ЭБУ DDE на F01 активируется с помощью реле контакта 30В.

Цифровая электронная система управления дизельным двигателем одновременно получает информацию о включении зажигания от CAS.

Через главное реле системы DDE получают напряжение питания различные узлы.

При выключении зажигания CAS выключает реле контакта 30В только после определенной выдержки. Основанием для этого является то, что в блоке управления после деактивизации контакта 15 значения коррекций и т. п. Записываются в энергонезависимую память для того, чтобы они были в распоряжении после следующего включения зажигания.

Главное реле системы DDE получает напряжение бортовой сети от контакта 30 и активизируется при подаче массы от CAS.

В случае Е9х главное реле системы DDE, как известно, выключается прямо ЭБУ DDE.

Блок управления системы доступа в автомобиль

Блок управления системы доступа в автомобиль (ЭБУ CAS) на Е9х соединен с цифровой электронной системой управления дизельным двигателем через шину PT-CAN и электронно-управляемый токораспределитель. На F01 соединение осуществляется через шину K-CAN2, ZGM и шину PT-CAN2. Электронная противоугонная система реализуется совместно системой доступа в автомобиль и цифровой электронной системой управления дизельным двигателем. Кроме того, ЭБУ CAS соединяется с ЭБУ DDE еще через шину CAS и еще один провод для запуска стартера.

ЭБУ CAS также выдает сигналы контакта R и контакта 15.

Реле блокировки стартера

Реле блокировки стартера встроено в ЭБУ CAS.

Стартер активизируется CAS. ЭБУ DDE имеет для этой функции соединительный провод с CAS. Когда на этот провод подается напряжение бортовой сети 12 В от ЭБУ DDE, тогда CAS распознает, что цифровая электронная система управления дизельным двигателем дает команду на пуск двигателя. При подаче на провод массы CAS распознает, что цифровая электронная система управления дизельным двигателем хочет закончить процесс запуска.

В зависимости от команды и разрешающего сигнала EWS ЭБУ CAS включает реле блокировки стартера.

Пьезофорсунка

В двигателе Н57 в мощных вариантах используются пьезофорсунки.

У пьезофорсунки движение иглы создает не катушка возбуждения, а пьезоэлемент.

Пьезоэлемент является электромеханическим преобразователем, т. е. Состоит из керамического материала, который превращает электрическую энергию в механическую (силу/перемещение).

На пьезоэлемент в форсунке подается напряжение, и кристалл растягивается. Для достижения большего растяжения пьезоэлемент изготавливается из 264 слоев.

Если пьезоэлемент, в то время как он заряжен, отсоединить от источников напряжения, то он сохраняет — аналогично конденсатору — свой заряд.

Т, е, если форсунка во время активизации будет отсоединена от блока управления, пьезоэлемент останется в растянутом состоянии и это приведет к непрерывному впрыску. Для предотвращения этого параллельно пьезоэлементу включается сопротивление, через которое он может разрядиться быстрее, чем за одну секунду.

Электровентилятор

Электровентилятор имеет собственный выходной каскад. Он активизируется ЭБУ DDE с помощью сигнала ШИМ. Этот сигнал задает необходимую величину интенсивности охлаждения. Управление электровентилятором преобразует ее в соответствующую частоту вращения.

Электровентилятор приводится в движение электродвигателем постоянного тока, мощность которого определяется в зависимости от автомобиля и комплектации.

По линии передачи данных передаются команды от ЭБУ DDE, касающиеся частоты и широтно-импульсной модуляции.

Вентилятору дается команда на работу в нормальном режиме или в режиме работы после выключения двигателя. Работа после выключения двигателя необходима для дополнительного охлаждения двигателя, остановленного в горячем состоянии при высоких температурах наружного воздуха.

Режим работы задается с помощью ШИМ. Так, при длительности импульса 0-5 % сохраняется текущий режим. При длительности импульса 5-7 % активизируется блок управления, вентилятор не работает. При длительности импульса 7-93 % имеет место вращение вентилятора с соответственно увеличивающейся скоростью вращения. От 97 % до 99 % осуществляется диагностика интерфейса, сохраняется исходный режим. При длительности импульса более 99 % сохраняется исходный режим.

Устройство подогрева топливного фильтра

Устройство подогрева в топливном фильтре вставлено в корпус топливного фильтра и зафиксировано стопорной скобой. Топливо протекает через устройство подогрева в топливный фильтр, для активизации используются данные датчика давления и температуры топлива и потребление мощности топливным насосом.

Устройство подогрева в топливном фильтре включается, когда выполнены все следующие условия:

• давление подачи топлива ниже определенного значения вследствие холодного, вязкого топлива;
• повышенное потребление мощности топливного насоса;
• температура ниже определенного значения (ниже 2 °C);

Т. к. «зимнее дизельное топливо» даже при низких температурах сохраняет текучесть, устройство подогрева в топливном фильтре при работе на зимнем дизельном топливе обычно не включается.

На устройство подогрева в топливном фильтре подается масса и напряжение 12 В. Устройство подогрева в топливном фильтре включается и выключается цифровой электронной системой управления дизельным двигателем с помощью линии передачи данных.

Если при определенной температуре топлива заданное значение давления не достигается. ЭБУ DDE осуществляет запись кода неисправности вследствие засорения фильтра.

При температуре топлива -20 °C и при пропускной способности около 100 л/ч температура топлива повышается примерно на 8 °C.

Подогрев системы вентиляции картера двигателя (только при холодном пуске)

Подогрев системы вентиляции картера двигателя необходим для стран с очень низкими температурами зимой для предотвращения «замерзания» вентиляционного трубопровода. Подогрев системы вентиляции картера двигателя активен всегда и на него подаются напряжение 12 В и масса.

Для подогрева используется элемент с положительным температурным коэффициентом, сопротивление которого увеличивается с повышением температуры, и тем самым он имеет самозащиту.

При температуре окружающей среды 25 °С элемент с положительным температурным коэффициентом имеет сопротивление ок. 15 Ω.

На Е9х напряжение питания подается через главное реле системы DDE и предохранитель. Масса подается от ЭБУ DDE.

На F01 напряжение питания подается через контакт 15N реле. Масса подается от ЭБУ DDE.

Регулятор дроссельной заслонки

Регулятор дроссельной заслонки закреплен на впускном коллекторе. Электродвигатель постоянного тока активизируется с помощью сигнала ШИМ со скважностью от 5 до 95 %. При 5 % дроссельная заслонка открыта, при 95 % она закрыта.

В зависимости от длительности импульса электродвигатель создает усилие, направленное против встроенной пружины. Это удерживает дроссельную заслонку в определенном положении.

В обесточенном состоянии дроссельная заслонка открывается под действием пружины в регуляторе дроссельной заслонки.

Дроссельная заслонка используется для регенерации сажевого фильтра и для предотвращения сотрясений двигателя при остановке. Другой функцией является предотвращение превышения двигателем частоты вращения. Если цифровая электронная система управления дизельным двигателем распознает слишком высокие обороты без увеличения количества впрыскиваемого топлива, то дроссельная заслонка закрывается для ограничения частоты вращения.

Для активизации используется мостовая схема, она также позволяет управлять двигателем в режиме снижения оборотов. Н-образная мостовая схема в ЭБУ DDE контролируется средствами диагностики.

Клапан возврата ОГ

Клапан возврата ОГ выполнен, как и раньше у двигателя M67TU, с электрическим управлением.

Электрическое управление позволяет очень точно дозировать степень рециркуляции ОГ. Т. к. электроника не выдерживает высоких температур, управляемые разрежением клапаны возврата ОГ имеют охлаждение.

Благодаря пружине в картере двигателя клапан возврата ОГ в обесточенном состоянии всегда удерживается закрытым. Активизация с помощью широтно-импульсной модуляции позволяет установить любое проходное сечение.

Для активизации электродвигателя подается напряжение 12 В с широтно-импульсной модуляцией и масса.

Для распознавания положения в корпус встроен датчик. Датчик положения соединен с ЭБУ DDE тремя контактами.

Электропневматический переключающий клапан байпасной заслонки и подушки крепления двигателя

Электропневматический переключающий клапан используется в узлах, которые нужно включать в два положения. Электропневматический переключающий клапан позволяет получать на выходе (2) или отсутствие разрежения или максимальное разрежение, имеющееся на входе (1).

Электропневматический переключающий клапан используется для управления байпасной заслонкой и регулируемой подушкой крепления двигателя.

Электропневматический переключающий клапан активизируется цифровой электронной системой управления дизельным двигателем.

Клапан регулировки давления в магистрали Rail

Клапан регулировки давления в магистрали Rail ввернут на конце магистрали Rail.

Клапан регулировки давления в магистрали Рейл активизируется цифровой электронной системой управления дизельным двигателем с помощью сигнала ШИМ.

Клапан регулировки давления в магистрали Rail в обесточенном состоянии обеспечивает давление ок. 100 бар.

В зависимости от активизации (длительности импульса) повышается давление открытия клапана.

Клапан регулировки количества

Клапан регулировки количества встроен в топливный насос высокого давления. Он ограничивает в зависимости от потребности количество топлива для отдельных плунжеров насоса. Таким образом, в насос подается только такое количество топлива, которое необходимо магистрали Rail.

Клапан регулировки количества активизируется в зависимости от поля характеристик с помощью сигнала ШИМ.

Регулятор вихревого клапана

Изменение положения вихревых клапанов осуществляется одним электродвигателем постоянного тока. Он расположен на переднем конце впускного коллектора.

Электродвигатель постоянного тока активизируется с помощью сигнала ШИМ со скважностью от 5 до 95 %. При 5 % дроссельная вихревые клапаны открыты, при 95 % они закрыты.

В зависимости от длительности импульса электродвигатель создает усилие направленное против встроенной пружины. Это удерживает вихревые клапаны в определенном положении.

В обесточенном состоянии вихревые клапаны открываются под действием пружины в регуляторе вихревых клапанов.

Положение вихревых клапанов определяется бесконтактным датчиком, который находится в корпусе регулятора вихревых клапанов.

Датчик вихревых клапанов позволяет точнее управлять вихревыми клапанами, благодаря этому может быть уменьшен выброс вредных веществ.

Вихревые клапаны контролируются датчиком Холла. Блок управления DDE подает на датчик массу и напряжение 5 В.

Датчик выдает аналоговый сигнал на цифровую электронную систему управления дизельным двигателем.

Регулятор давления наддува

Двигатель N57 имеет турбонагнетатель с переменной геометрией турбины (VNT, Variable Nozzle Turbine). Регулятор давления наддува осуществляет электрическое управление положением направляющих лопаток турбины. В отличие от пневматического управления это обеспечивает более точную регулировку давления наддува.

Активизация серводвигателя осуществляется ЭБУ DDE с помощью сигнала ШИМ. Регулятор положения и диагностические функции интегрированы в электродвигатель.

При сбоях в работе внутренний сигнал регулировки положения электродвигателя переключается на массу на 0,5—2 секунды (в зависимости от сообщения о неисправности). Так цифровая электронная система управления дизельным двигателем получает информацию о неисправности в электрорегулировке положения лопаток турбины.

На серводвигатель подается напряжение 12 В и масса. По линии передачи данных передается команда от цифровой электронной системы управления дизельным двигателем.

Воздушная заслонка

В рамках мероприятий EfficientDynamics (уменьшения выбросов вредных веществ) в зависимости от комплектации также используются воздушные заслонки. Активное управление воздушной заслонкой активизируется цифровой электронной системой управления дизельным двигателем. На встроенный блок управления серводвигателя активного управления воздушной заслонкой подается напряжение 12 В и масса. ЭБУ DDE активизирует серводвигатель по дополнительному проводу с помощью широтно-импульсной модуляции. При диагностировании неисправности активного управления воздушной заслонкой провод к ЭБУ DDE неисправности записываются в цифровую электронную систему управления дизельным двигателем.

Генератор

Генератор обменивается данными с ЭБУ DDE через интерфейс передачи данных последовательным двоичным кодом. Генератор сообщает ЭБУ DDE информацию. например, о типе и изготовителе. При этом ЭБУ DDE адаптирует управление генератором к установленному типу генератора.

Генератор соединен с ЭБУ DDE через интерфейс передачи данных последовательным двоичным кодом (BSD). Обмен данными осуществляется двунаправлено. Благодаря этому цифровая электронная система управления дизельным двигателем знает о состоянии генератора и может им управлять.

ЭБУ системы предпускового подогрева (GSG)

Система предпускового подогрева состоит из следующих компонентов:

• ЭБУ системы предпускового подогрева с соединением с цифровой электронной системой управления дизельным двигателем;
• керамических быстронагревающихся свечей накаливания;

В двигателе Н57 используются новые керамические свечи накаливания. Они отличаются высокой температурой, небольшим потреблением электроэнергии и коротким временем реагирования.

У этих свечей накаливания наконечник сделан из керамического материала, который выдерживает температуру 1300 °C (предшествующие: 1000 °C).

Кроме того, керамические свечи накаливания отличаются большим сроком службы. Конечно, необходимо бережное к ним отношение, т. к. керамические наконечники очень хрупкие.

Быстронагревающиеся свечи накаливания рассчитаны на напряжение от 5,3 до 7,8 В. Во время подогрева при пуске кратковременно может быть приложено напряжение бортовой сети.

Диагностируемый ЭБУ системы пред пускового подогрева поддерживает связь с цифровой электронной системой управления дизельным двигателем через шину LIN.

ЭБУ системы предпускового подогрева подсоединен к контакту 15 или контакту 30B и через дополнительный «силовой разъем» к контакту 30.

ЭБУ системы предпускового подогрева с его механической и электрической начинкой выполнен так, чтобы его можно было устанавливать рядом с двигателем. Это позволяет получить короткие провода от ЭБУ системы предпускового подогрева до свечей накаливания.

Цифровая электронная система управления дизельным двигателем определяет мощность нагрева в зависимости от определенного режима работы, например, температуры, частоты вращения и нагрузки двигателя, и передает ее по шине LIN ЭБУ системы предпускового подогрева. ЭБУ системы предпускового подогрева преобразует запрос и, в свою очередь, сообщает после запроса цифровой электронной системе управления дизельным двигателем диагностическую и дополнительную информацию.

ЭБУ системы предпускового подогрева получает от цифровой электронной системы управления дизельным двигателем команды на подогрев для различных функций подогрева, например, подогрев при пуске. подогрев при эксплуатации или диагностике.

Свеча накаливания

Свечи накаливания активизируются ЭБУ системы предпускового подогрева с помощью широтно-импульсной модуляции. Каждая свеча накаливания включается и выключается с помощью своего выходного каскада. С помощью широтно-импульсной модуляции эффективное (действующее) напряжение на свечах накаливания можно менять так, чтобы поддерживалась постоянная температура 1300 °C во всем рабочем диапазоне двигателя.

С помощью активизации с широтно-импульсной модуляцией напряжение на свечах накаливания поддерживается постоянным так, что колебания напряжения в бортовой сети не оказывают влияния на свечи накаливания и их температуру.

В тактовом режиме свечи накаливания включаются и не выключаются одновременно, это происходит последовательно для того, чтобы исключить помехи в бортовой сети вследствие периодических включений и выключений очень больших токов.

Проблемы мотора BMW N57

Двигатель БМВ Н57 является надежным и мощным силовым агрегатом, но в связи с тем, что он разработан с целью «больше мощности – меньше выбросов», что напрямую связано с качеством топливо-смазочных материалов, главной проблемой может стать топливный фильтр.

Другими проблемными местами данного силового агрегата может стать нагар во впускных каналах, который даст о себе знать при 70 – 80 000 км пробега, и скрежет цепи, возникающий при больших интервалах между заменой масла.

На замену Н57 постепенно внедрен двигатель B57.