Двигатель BMW N62 — характеристики — фото

Двигатель BMW N62 — V-образный 8-цилиндровый поршневой силовой агрегат легкосплавной конструкции с расположением цилиндров под углом 90 градусов, двумя головками блока цилиндров с четырьмя клапанами на цилиндр, новой системой впуска с изменяемой геометрией и переменным подъемом клапанов Valvetronic.

Мотор BMW N62 стал заменой для M62 и относится к новой серии NG (New Generation). Всего до 2010 года было выпущено 4-варианта двигателя с разным объемом.

В сравнении с предшественником, в этом силовом агрегате было изменено механическую часть двигателя, механизм клапанного газораспределения VANOS, питание двигателя воздухом, была осуществлена дополнительная обработка ОГ, и установлена новая система управления двигателем.

Благодаря данным изменениям было снижено расхода топлива, в том числе выбросы CO2, увеличена мощность и улучшен крутящий момент, улучшена акустика двигателя и характер изменения крутящего момента.

В 2002 году этот двигатель на Международном конкурсе силовых агрегатов был удостоен звания «Лучший двигатель года», а так же «Лучший новый двигатель» и лучший в категории «Объемом от 4 литров».

Двигатель БМВ Н62 устанавливался на BMW 5 (E60, E61), 6 (E63, E64), 7 серии (E65, E66, E67), а так же на кроссоверы X5 (E53, E70).

Двигатель BMW N62B36

Базовая версия разработанная на основе M62TUB35, в которой был увеличен ход поршня, благодаря чему увеличился объем, мощность и крутящий момент. Он применялся на BMW 735i E65/E66 735Li с 2001 по 2005 год.

Двигатель BMW N62B40

Более мощная, 4,0-литровая версия разработанная на основе 3,6-литрового мотора. Этот агрегат устанавливался на 540i E60/E61 540i и 740i E65/E66 740Li.

Двигатель BMW N62B44

Третий вариант семейства N62 так же создан на базе предшественника M62 TU. Объем остался неизменным, но мощность была увеличена на 32 л.с., крутящий момент не изменился и устанавливался только на BMW X5 4.4i E53.

Вторая версия 4,4-литрового мотора была немного обновлена, благодаря чему мощность увеличилась на 13 л.с., а максимальный крутящий момент на 10 Нм. Устанавливался он на:

Двигатель BMW N62B48

Топовая версия семейства N62. Этот 4,8-литровый двигатель был доступен в трех вариантах мощности.

Первый вариант этого двигателя мощностью в 360 лошадиных сил был установлен на X5 4.8is E53.


Второй вариант N62B48TU мощность 355 л.с. доступен с апреля 2005 года на X5 xDrive48i E70. Эта обновленная версия включает в себя ряд основных новшеств, такие как впускной воздуховод, системы впуска DISA, новый коленчатый вал, щуп, масляный насос, впускной и выпускной клапаны, свечи зажигания, система управления ME9.2.2-3 и система подачи вторичного воздуха.

Третий вариант N62B48 O1 мощностью 367 л.с. устанавливался на:

Характеристики двигателя BMW N62

 параметры N62B36 N62B40 N62B44 N62B48O1 (TU)
Конструкция V8
Угол V 90°
Объем, куб.см 3600 4000 4398 4799
Диаметр цилиндра/ход поршня, мм 84/81,2 84,1/87 92/82,7 93/88,3
Расстояние между цилиндрами, мм 98
∅ коренного подшипника коленвала, мм 70
∅ шатунного подшипника коленвала, мм 54
Мощность, л.с (кВт)/об.мин 272 (200)/6200 306 (225)/6300 320 (235)/6100
333 (245)/6100
355 (261)/6300
360 (265)/6200
367 (270)/6300
Крутящий момент, Нм/об.мин 360/3300 390/3500 440/3700
450/3100
475/3400
490/3400
500/3600
Максимальные об/мин 6500
Степень сжатия 10,2 10,0 10,0 10,5
Клапанов на цилиндров 4
∅ впускных клапанов, мм 32 35 35
∅ выпускных клапанов, мм 29 29 29
Ход впускных клапанов, мм 0,3-9,85 0,3-9,85 0,3-9,85 0,3-9,85
Ход выпускных клапанов, мм 9,7 9,7 9,7 9,7
Продолжительность открытия клапанов распредвала
впуск/выпуск (° коленвала)
282/254 282/254 282/254 282/254
Масса двигателя, ∼ кг 148 158 158 140
Расчетное топливо (ROZ) 98
Топливо (ROZ) 91-98
Порядок работы цилиндров 1-5-4-8-6-3-7-2
Система управления детонацией да
Система впуска с изменяемой геометрией да
Система DME МЕ9.2 + ЭБУ Valvetronic (с 2005 года ME9.2.2-3)
Соответствие нормам по ОГ EU-3, EU-4, LEV
Длина двигателя, мм 704
Экономия по сравнению с М62 13% 14%

Принцип работы Valvetronic

Принцип работы Valvetronic можно сравнить с поведением человеческого организма при физических нагрузках. Предположим, Вы бегаете трусцой. Количество вдыхаемого воздуха регулируется легкими. Дыхание становится глубоким, и легкие забирают то количество воздуха, которое требуется организму для преобразования энергии. Если от бега перейти к спокойной ходьбе, то энергетические затраты организма уменьшатся, и ему потребуется меньше воздуха. Автоматически дыхание становится более поверхностным. Если сейчас вдруг прикрыть рот полотенцем, то дышать станет намного труднее.

Применимо к всасыванию наружного воздуха при наличии Valvetronic, можно сказать, что при этом «отсутствует полотенце» (т.е. дроссельная заслонка). Ход клапанов (легких) регулируется в соответствии с потребностью в воздухе. Двигатель может «дышать свободно».

Техническое обоснование демонстрирует приведенная ниже pv- диаграмма.

Сравнительная диаграмма процессов газообмена (справа с Valvetronic, слева без него)

Сравнительная диаграмма процессов газообмена (справа с Valvetronic, слева без него):
P — Давление; OT — Верхняя мертвая точка; UT — Нижняя мертвая точка; EÖ — Впускной клапан открывается; ES — Впускной клапан закрывается; AÖ — Выпускной клапан открывается; AS — Выпускной клапан закрывается; Z — Момент зажигания; 1 — Эффективная мощность; 2 — Мощность хода сжатия;

Верхняя область «Выигрыш» — это мощность, получаемая при сгорании топлива. Нижняя область «Потери» — это работа, затрачиваемая на процессы газообмена. Это энергия, которая тратится на выталкивание отработавших газов из цилиндра и на всасывание новой порции газов в цилиндр.

При всасывании у двигателя с Valvetronic дроссельная заслонка почти всегда открыта настолько широко, что создается лишь очень слабое разряжение (50 мбар). Управление нагрузкой осуществляется временем закрытия клапанов. В отличие от обычных двигателей, где управление нагрузкой осуществляется с помощью дроссельной заслонки, здесь в системе впуска почти не возникает разряжения, что означает отсутствие затрат энергии на создание этого разрежения.

Более высокий КПД достигается благодаря снижению потерь в процессе всасывания.

На предыдущем рисунке слева изображен традиционный процесс с более существенными потерями.
На правом рисунке заметно снижение потерь.

В отличие от дизельного двигателя в обычном двигателе с принудительным зажиганием количество всасываемого воздуха регулируется педалью акселератора и дроссельной заслонкой, и в стехиометрическом соотношении (λ=1) впрыскивается соответствующее количество топлива.

У двигателей с Valvetronic количество всасываемого воздуха определяется ходом и продолжительностью открытия клапанов. При подводе точного количества топлива здесь также реализуется режим λ=1.

В противоположность этому бензиновый двигатель с непосредственным впрыском и послойным смесеобразованием в широком диапазоне нагрузок работает на более бедной топливо­ воздушной смеси.

Поэтому при двигателях с Valvetronic отпадает необходимость в затратной дополнительной очистке ОГ, к тому же не допускающей высокого содержания серы в топливе, как это имеет место при бензиновых двигателях с непосредственным впрыском.

Структура двигателя

Механическая часть двигателя BMW N62

Вид двигателя N62 спереди

Вид двигателя N62 спереди: 1 — Электродвигатели Valvetronic; 2 — Клапан вентиляции топливного бака (клапан фильтра с активизированным углем); 3 — Электромагнитный клапан системы VANOS; 4 — Генератор; 5 — Шкив насоса охлаждающей жидкости; 6 — Корпус термостата; 7 — Узел дроссельной заслонки; 8 — Вакуумный насос; 9 — Всасывающая труба воздушного фильтра;

Вид двигателя N62 сзади

Вид двигателя N62 сзади: 1 — Датчик положения распредвала, ряд цилиндров 5-8; 2 — Датчик положения эксцентрикового вала Valvetronic, ряд цилиндров 5-8; 3 — Датчик положения эксцентрикового вала Valvetronic, ряд цилиндров 1-4; 4 — Датчик положения распредвала, ряд цилиндров 1-4; 5 — Клапаны добавочного воздуха; 6 — Э/двигатель регулировки системы впуска с изменяемой геометрией;

Общие сведения о системе впуска

Рост мощности двигателя и крутящего момента, а также оптимизация характера изменения крутящего момента в значительной мере зависят от того, насколько оптимален коэффициент наполнения цилиндров двигателя во всем диапазоне частоты вращения коленвала.

Хороший коэффициент наполнения цилиндров в верхнем и нижнем диапазонах частоты вращения достигается изменением протяженности впускного тракта. Длинный впускной тракт ведет к хорошей наполняемости цилиндров в нижнем и среднем диапазонах.

Это позволяет оптимизировать характер изменения крутящего момента и увеличить крутящий момент.

Для увеличения мощности в верхнем диапазоне частоты вращения двигателю для лучшего наполнения требуется короткий впускной тракт.

Система впуска была основательно переработана с целью разрешить противоречие, заключающееся в том, что впускной тракт при разных условиях должен иметь разную протяженность.

Система впуска состоит из следующих узлов:

  • всасывающий патрубок перед воздушным фильтром;
  • воздушный фильтр;
  • всасывающая труба с HFM (термоанемометрическим расходомером воздуха);
  • дроссельная заслонка;
  • система впуска с изменяемой геометрией;
  • впускные каналы;

Система питания воздухом

Система подачи наружного воздуха

Всасываемый воздух попадает через всасывающий патрубок в воздушный фильтр, затем к узлу дроссельной заслонки, и далее через систему впуска с изменяемой геометрией во впускные каналы обеих головок блока цилиндров.

Место установки всасывающего патрубка было выбрано в соответствии с нормами по глубине преодолеваемого брода, а именно — в моторном отсеке сверху. Глубина преодолеваемого брода составляет с учетом скорости:

  • 150 мм при 30 км/ч
  • 300 мм при 14 км/ч
  • 450 мм при 7 км/ч

Фильтрующий элемент рассчитан на замену через каждые 100 000 км.

Система питания воздухом двигателя N62

Система питания воздухом двигателя N62: 1 — Всасывающий патрубок; 2 — Корпус воздушного фильтра с глушителем шума всасывания; 3 — Всасывающая труба с HFM (термоанемометрическим расходомером воздуха); 4 — Клапаны добавочного воздуха; 5 — Нагнетатель добавочного воздуха;

Дроссельная заслонка

Дроссельная заслонка, устанавливаемая на двигателе N62, не используется для управления нагрузкой двигателя. Управление нагрузкой осуществляется регулировкой хода впускных клапанов. Задачи дроссельной заслонки состоят в следующем:

  • поддержка оптимального пуска двигателя
  • обеспечение постоянного разрежения 50 мбар во всасывающей трубе во всех диапазонах нагрузки

Всасывающая труба с изменяемой турбиной

Корпус системы впуска с изменяемой геометрией двигателя N62

Корпус системы впуска с изменяемой геометрией двигателя N62: 1 — Узел привода; 2 — Резьбовое отверстие под кожух двигателя; 3 — Штуцер для вентиляции картера; 4 — Штуцер для вентиляции топливного бака; 5 — Всасываемый воздух; 6 — Отверстия под форсунки; 7 — Резьбовое отверстие под распределительную магистраль;

Система впуска располагается между рядами цилиндров двигателя и крепится к впускным каналам головок блока цилиндров.

Корпус системы впуска с изменяемой геометрией выполнен из магниевого сплава.

Вид системы впуска с изменяемой геометрией мотора Н62 изнутри

Вид системы впуска с изменяемой геометрией мотора Н62 изнутри: 1 — Впускной канал; 2 — Воронка; 3 — Ротор; 4 — Вал; 5 — Цилиндрические зубчатые колеса; 6 — Объем коллектора;

У каждого цилиндра есть свой впускной канал (1), который соединен через ротор (3) с объемом коллектора (6).

По одному ротору для каждого ряда цилиндров размещены на одном вале (4).

Узел привода (электродвигатель с редуктором) регулирует вал роторов ряда цилиндров 1-4 в зависимости от частоты вращения.

Второй вал, регулирующий роторы противоположного ряда цилиндров, вращается в противоположном направлении, приводимый в движение первым валом через зубчатую передачу (5).

Всасываемый воздух проходит через объем коллектора и через воронки (2) поступает к цилиндрам. Вращением роторов регулируется протяженность впускных трактов.

Электродвигателем привода управляет DME. Для подтверждения положения воронок он снабжен потенциометром.

Система впуска настроена на короткий впускной тракт

Система впуска настроена на короткий впускной тракт

Система впуска настроена на длинный впускной тракт

Система впуска настроена на длинный впускной тракт

Протяженность впускного тракта плавно регулируется в зависимости от частоты вращения коленвала двигателя. Впускные тракты начинают уменьшаться при частоте 3500 об/мин и продолжают линейно сокращаться с ростом частоты вращения вплоть до 6200 об/мин.

Система вентиляции картера двигателя

Крышка головки блока цилиндров с лабиринтным маслоотделителем

Крышка головки блока цилиндров с лабиринтным маслоотделителем:
1-4 — Отверстия под свечи зажигания; 5 — Клапан регулировки давления; 6 — Отверстие под электродвигатель Valvetronic; 7 — Отверстие под разъем датчика Valvetronic; 8 — Датчик положения распредвала;

Отработавшие газы, образующиеся в блок-картере при сгорании, (Blow-by-Gase) отводятся в лабиринтный маслоотделитель в крышке головки блока цилиндров.

Оседающее на стенках маслоотделителя масло стекает через масляные сифоны в головку блока цилиндров, а оттуда — назад в масляный картер. Оставшиеся газы направляются через клапан (5) регулировки давления в систему впуска для сжигания.

В обе крышки головок блока цилиндров встроено по одному лабиринтному маслоотделителю с клапаном регулировки давления.

Дроссельная заслонка регулируется таким образом, что в системе впуска для удаления газов всегда имеется разрежение в 50 мбар.

Клапан регулировки давления устанавливает в блок-картере разрежение в 0-30 мбар.

Cистема выпуска ОГ

В двигателях N62 установлена новая система выпуска ОГ, в которой оптимизирован газообмен, акустика и скорость нагрева катализатора.

Система выпуска ОГ для мотора Н62

Система выпуска ОГ для мотора Н62: 1 — Выпускной коллектор со встроенным катализатором; 2 — Широкополосные лямбда- зонды; 3 — Контрольные зонды (скачкообразная графическая характеристика); 4 — Выпускная труба с передним глушителем; 5 — Промежуточный глушитель; 6 — Заслонка глушителя; 7 — Задний глушитель;

Выпускной коллектор с катализатором

Для каждого ряда цилиндров предусмотрено по одному колену конструкции «четыре в два — два в один». Вместе с корпусом катализатора выпускной коллектор образует единый узел.

В корпусе катализатора друг за другом расположены первичный и основной керамические катализаторы.

Крепления широкополосных лямбда-зондов (Bosch LSU 4.2) и контрольных зондов находятся перед и соответственно за катализатором в передней трубе или выпускной воронке катализатора.

Глушитель

Для каждого ряда цилиндров имеется по одному переднему глушителю поглощения объемом 1,8 л.

За двумя передними глушителями следует один промежуточный глушитель поглощения объемом 5,8 л.

Задние глушители отражения имеют объем 12,6 и 16,6 л.

Заслонка глушителя

Для минимизации шума задний глушитель оснащен заслонкой. При включенной передаче и частоте вращения свыше 1500 об/мин заслонка глушителя открывается. Это дает заднему глушителю дополнительный объем в 14 л.

Через электромагнитный клапан DME подает на мембранный механизм заслонки разрежение.

В зависимости от давления мембранный механизм открывает или закрывает заслонку. Закрывается заслонка под действием разряжения, а открывается — когда на мембранный механизм подается воздух.

Такое управление осуществляется с помощью электромагнитного клапана, который переключается системой DME.

Система подачи добавочного воздуха

Благодаря подаче на стадии прогрева дополнительного (добавочного) воздуха происходит дожигание несгоревших остатков, что ведет к снижению в ОГ несгоревших углеводородов НС и окиси углерода СО.

Выделяющаяся при этом энергия быстрее нагревает катализатор в стадии прогрева и увеличивает его уровень нейтрализации.

Вспомогательное и навесное оборудование и ременный привод

Ременный привод

Ременный привод двигателя BMW N62

Ременный привод двигателя N62
1 — Компрессор кондиционера; 2 — 4-клиновой рифленый ремень; 3 — Шкив коленчатого вала; 4 — Насос охлаждающей жидкости; 5 — Узел натяжителя основного привода; 6 — Генератор; 7 — Обводной ролик; 8 — Насос гидроусилителя рулевого управления; 9 — 6-клиновой рифленый ремень; 10 — Узел натяжителя привода кондиционера;

Ременный привод не требует технического обслуживания.

Генератор

По причине высокой мощности генератора (ток в 180 А) и связанного с этим нагрева генератор охлаждается системой охлаждения двигателя. Этот способ обеспечивает постоянное и равномерное охлаждение.

Бесщеточный генератор поставляется фирмой Bosch. Он находится в алюминиевом корпусе, прифланцованном к блоку цилиндров. Наружные стенки генератора омываются охлаждающей жидкостью двигателя.

Что касается принципа работы и конструкции, то генератор аналогичен тому, который используется с двигателем М62, только был несколько модифицирован.

Новым является интерфейс BSD (интерфейс передачи данных последовательным двоичным кодом) с ЭБУ системы DME.

Генератор двигателя BMW N62

Генератор двигателя BMW N62: 1 — Водонепроницаемый корпус; 2 — Ротор; 3 — Статор; 4 — Уплотнитель;

Регулировка генератора

По BSD (интерфейс передачи данных последовательным двоичным кодом) генератор может активно общаться с блоком управления двигателем.

Генератор сообщает DME свои данные, такие как тип и производитель. Это нужно, чтобы система управления двигателем могла согласовать свои расчеты и задаваемые параметры с тем типом генератора, который установлен.

DME берет на себя следующие функции:

  • включение/выключение генератора на основе заложенных в DME значений
  • расчет заданного значения напряжения, которое должно быть установлено через регулятор напряжения
  • управление реакцией генератора на скачки нагрузки (Load Response)
  • диагностика линии передачи данных между генератором и системой управления двигателем
  • сохранение кодов неисправностей генератора
  • включение контрольной лампы заряда аккумулятора в комбинации приборов
Возможные неисправности/последствия

DME может обнаруживать следующие неисправности:

механические неисправности, например блокировка или выход из строя ременного привода
электрические неисправности, например неисправность возбуждающего диода или повышенное или пониженное напряжение, вызванное неисправностью регулятора
повреждение провода между DME и генератором

Обрыв обмотки или короткое замыкание не распознаются.

Выполнение генератором его основных функций гарантируется даже при выходе из строя интерфейса BSD.

DME может влиять на напряжение генератора по интерфейсу BSD. Поэтому напряжение заряда на клеммах аккумулятора может составлять в зависимости от температуры батареи до 15,5 В.

Если на СТО будет измерено напряжение заряда аккумулятора до 15,5 В, то это не говорит о том, что регулятор неисправен.

Высокое напряжение заряда указывает на низкую температуру аккумулятора.

Компрессор

Компрессор — 7-цилиндровый с качающейся шайбой.

Рабочий объем компрессора может быть уменьшен до 3 % и ниже. Этим прекращается подача хладагента системой кондиционера. Внутри компрессора хладагент продолжает циркулировать, обеспечивая надежную смазку.

Мощность компрессора регулируется ЭБУ кондиционера с помощью наружного клапана регулировки.

Для привода компрессора используется 4-клиновой рифленый ремень.

Компрессор двигателя N62

Компрессор двигателя N62: 1 — Регулировочный клапан;

Стартер

Стартер находится с левой стороны двигателя под выходным коллектором. Это компактный промежуточный стартер мощностью 1,8 кВт.

Расположение стартера в двигателе N62

Расположение стартера в двигателе N62: 1 — Стартер с термозащитной облицовкой;

Насос гидроусилителя рулевого управления

Насос гидроусилителя рулевого управления выполнен в виде тандемного радиально-поршневого насос и приводится в движение через 6-клиновой рифленый ремень. На автомобилях без системы Dynamic-Drive устанавливается пластинчатый нагнетатель.

Головки блока цилиндров

Обе головки блока цилиндров двигателя N62, для управления клапанами, оснащены приводом клапанов с плавной регулировкой хода Valvetronic.

Для дополнительной обработки ОГ в головки блока цилиндров интегрированы каналы добавочного воздуха.

Охлаждение головок блока цилиндров осуществляются по принципу горизонтального потока.

Одна опорная перемычка поддерживает распределительный вал и эксцентриковый вал Valvetronic.

Головки блока цилиндров изготавливаются из алюминия.

Головка цилиндра для N62B48, из-за более высокой нагрузки изготовлена из алюминиево-кремниевого сплава, а диаметр камеры сгорания был адаптирован для большего диаметр цилиндра версии B48.

Двигатели Н62Б36 и Н36Б44 имеют разные головки блока цилиндров. Они отличаются диаметром камеры сгорания и диаметром впускных клапанов.

Головки блока цилиндров в N62

Головки блока цилиндров в N62: 1 — Головка блока цилиндров ряда 1 -4; 2 — Головка блока цилиндров ряда 5-8; 3 — Верхняя направляющая планка приводной цепи с масляной форсункой; 4 — Отверстие под впускной электромагнитный клапан VANOS; 5 — Отверстие под выпускной электромагнитный клапан VANOS; 6 — Кронштейн натяжителя цепи; 7 — Отверстие под впускной электромагнитный клапан VANOS; 8 — Отверстие под выпускной электромагнитный клапан VANOS; 9 — Выключатель давления масла; 10 — Кронштейн натяжителя цепи; 11 — Верхняя направляющая планка приводной цепи с масляной форсункой;

Уплотнительная прокладка ГБЦ

Уплотнительная прокладка головки блока цилиндров представляет собой многослойное стальное обрезиненное уплотнение.

Уплотнительные прокладки головок блоков цилиндров двигателей Н62Б36 и Н52Б44 отличаются диаметром отверстий. Прокладки можно различить, когда они установлены. Для этого у прокладки двигателя N62В44 у кромки на стороне выпуска находится отверстие 6 мм, на Н62Б48 такие же два отверстия расположены слева рядом с номером двигателя.

Болты крепления ГБЦ

Болты крепления головки блока цилиндров двигателя N62 все одинаковые: удлиненные болты М10х160. В случае ремонта они всегда подлежат замене. Нижняя часть блока ГРМ крепится к головке блока цилиндров болтами М8х45.

Крышки головок блока цилиндров

Крышка головки блока цилиндров N62

Крышка головки блока цилиндров N62: 1-4 — Отверстия под стержневые катушки зажигания; 5 — Клапан регулировки давления; 6 — Отверстие под электродвигатель Valvetronic; 7 — Отверстие под разъем датчика Valvetronic; 8 — Датчик положения распредвала;

Крышки головок блока цилиндров изготавливаются из пластмассы. Сквозь крышку проходят направляющие гильзы стержневых катушек зажигания (поз. 1 -4), которые вставляются в головку блока цилиндров.

Пластмассовая направляющая втулка

Пластмассовые направляющие втулки стержневых катушек зажигания, которые проходят сквозь крышку головки блока цилиндров к свечам зажигания:
1-2 — Приваренные уплотнители;

Пластмассовые втулки имеют приваренные уплотнители. Если уплотнения затвердели или повредились, то гильзы целиком подлежат замене.

Привод клапанов

Привод клапанов каждого из двух радов цилиндров расширен за счет компонентов системы Valvetronic.

Распределительные валы

Распредвалы отливаются из «отбеленного» чугуна. Для уменьшения веса они делаются полыми. Для компенсации дисбаланса в приводе клапанов распределительные валы снабжены балансировочными массами.

Распределительные валы двигателя N62

Распределительные валы двигателя N62:
1 — Колеса датчиков положения распределительных валов; 2 — Участок упорного подшипника со смазочными каналами для узлов системы VANOS;

Двойной VANOS (система газораспределения с изменяемой фазой открытия клапанов)

Распредвалы впускных и выпускных клапанов двигателя N62 оснащены новыми бесступенчатыми лопастными узлами VANOS.

Максимальная регулировка распредвалов составляет 60 градусов коленвала за 300 мс.

Исполнительные узлы VANOS имеют маркировку Ein/Aus (впуск/ выпуск), чтобы при установке их не путали местами.

Исполнительные узлы VANOS

Узлы VANOS для N62

Узлы VANOS для N62: 1 — Узел VANOS стороны выпуска; 2 — Болт крепления VANOS; 3 — Плоская пружина; 4 — Узел VANOS стороны впуска; 5 — Звездочка зубчатой цепи;

Узел VANOS распредвала выпускных клапанов цилиндров 1-4 снабжен кронштейном привода вакуумного насоса.

Электромагнитные клапаны системы VANOS

Электромагнитные клапаны системы VANOS имеют такую же конструкцию, как у двигателя N42. Только для двигателя N62 предусмотрено уплотнительное кольцо.

Принцип действия VANOS

Процесс регулировки

На следующем рисунке на примере узла VANOS распредвала выпускных клапанов показан процесс регулировки с направлением напора масла. Направление напора масла показано красными стрелками. Слив (участок, где давление отсутствует) показан пунктирной синей стрелкой.

Схема регулировки VANOS стороны выпуска N62

Схема регулировки VANOS стороны выпуска N62:
1 — Вид узла VANOS сверху; 2 — Вид узла VANOS сбоку; 3 — Отверстие гидросистемы в распределительном вале, напорный канал В; 4 — Э/магнитный клапан; 5 — Двигатель масляного насоса; 6 — Моторное масло от масляного насоса; 7 — Моторное масло от масляного насоса; 8 — Напорный канал А; 9 — Напорный канал В; 10 — Слив в бачок в головке блока цилиндров;

Масло сливается через электромагнитный клапан в бачок. Под бачком подразумевается расположенный в головке блока цилиндров смазочный канал.

При регулировке в обратном направлении электромагнитный клапан переключается, и открываются другие отверстия и каналы в распределительном вале и в узле VANOS. На следующем рисунке красной стрелкой показано направление напора. Слив масла показан пунктирной синей стрелкой.

Схема регулировки VANOS стороны выпуска в двигателе N62

Схема регулировки VANOS стороны выпуска в обратном направлении: 1 — Вид узла VANOS сверху; 2 — Вид узла VANOS сбоку; 3 — Отверстие гидросистемы в распределительном вале; 4 — Э/магнитный клапан; 5 — Двигатель масляного насоса; 6 — Слив моторного масла в головку блока цилиндров; 7 — Напор масла от масляного насоса;

Если рассматривать процесс регулировки только в пределах узла регулировки, то это выглядит следующим образом:

Узел VANOS в разрезе

Узел VANOS в разрезе:
1 — Корпус с зубчатым венцом; 2 — Передняя панель; 3 — Торсионная пружина; 4 — Пружина фиксатора; 5 — Крышка фиксатора; 6 — Фиксатор; 7 — Ротор; 8 — Задняя панель; 9 — Лопасть; 10 — Пружина; 11 — Напорный канал А; 12 — Напорный канал В;

Ротор (7) закреплен на распределительном вале болтом. Приводная цепь связывает коленчатый вал с корпусом (1) узла VANOS. На роторе (7) установлены пружины (10), которые прижимают лопасти (9) к корпусу. Ротор (7) имеет углубление, в которое при отсутствии давления входит фиксатор (6). Когда электромагнитный клапан подает на узел VANOS масло под давлением, фиксатор (6) отжимается, и узел VANOS разблокируется для регулировки. Давление масла передается на лопасть (9) в канале А (11), и тем самым изменяется положение ротора (7). Так как ротор связан с распределительным валом, при этом изменяются фазы газораспределения.

Если электромагнитный клапан системы VANOS переключается, то ротор (7) под действием давления масла в напорном канале В (12) возвращается в исходное положение. Действие торсионной пружины (3) направлено против момента распределительного вала.

Чтобы обеспечить надежную смазку узла VANOS, у каждого распределительного вала на конце имеется по два уплотнительных кольца. Необходимо обратить внимание на их безупречное положение.

Диаграмма фаз газораспределения

Описанные выше процессы регулировки положения распредвалов впускных и выпускных клапанов позволяют составить следующую диаграмму фаз газораспределения:

Диаграмма фаз газораспределения двигателя N42

Диаграмма фаз газораспределения двигателя N42

Для работ по снятию/установке на приводе клапанов и для регулировки фаз газораспределения двигателя N62 разработаны новые приспособления.

Valvetronic

Описание функционирования

Valvetronic объединяет в себе систему VANOS и регулировку хода клапанов. В такой комбинации система управляет как началом открытия и закрытия впускных клапанов, так и ходом их открытия.

Количество всасываемого воздуха регулируется при открытой дроссельной заслонке изменением хода клапанов.

Это позволяет задавать оптимальное наполнение цилиндров и ведет к снижению расхода топлива.

Valvetronic базируется на уже известной по двигателю N42 системе, которая была адаптирована к геометрии двигателя N62.

У двигателя N62 каждая головка блока цилиндров имеет по одному узлу Valvetronic.

Узел Valvetronic состоит из опорной перемычки с эксцентриковым валом, промежуточных рычагов с фиксирующими пружинами, толкателей и распредвала впускных клапанов.

Кроме того, к системе Valvetronic относятся следующие узлы:

  • по одному электродвигателю Valvetronic для каждой головки блока цилиндров;
  • блок управления Valvetronic;
  • по одному датчику эксцентрикового вала для каждой головки блока цилиндров;
ГБЦ ряда 1-4 в агрегате N62

ГБЦ ряда 1-4 в агрегате N62: 1 — Эксцентриковый вал; 2 — Опора под электродвигатель Valvetronic; 3 — Опорная перемычка; 4 — Смазочная система привода клапанов; 5 — Верхняя направляющая планка приводной цепи; 6 — Выключатель давления масла; 7 — Кронштейн натяжителя цепи; 8 — Распредвал выпускных клапанов; 9 — Гнездо для свечи зажигания; 10+11 — Колеса датчиков положения распределительных валов;

Компоненты системы регулировки хода клапанов

Электродвигатель привода регулировки эксцентрикового вала

Ход клапанов регулируется с помощью двух электродвигателей, которые активизируются отдельным блоком управления по командам, поступающим от системы DME.

Они вращают через червячный редуктор эксцентриковые валы, по одному на головку блока цилиндров. Направляющей для них служит опорная перемычка (Cam-Carrier).

Оба электродвигателя Valvetronic расположены стороной отбора мощности внутрь.

Электродвигатель Valvetronic на моторе Н62

Электродвигатель Valvetronic на моторе Н62:
1 — Крышка головки блока цилиндров, ряд 1-4; 2 — Электродвигатель Valvetronic для регулировки эксцентрикового вала;

Датчик эксцентрикового вала

Датчики эксцентриковых валов установлены в обеих головках блока цилиндра над магнитными колесами эксцентриковых валов. Они сообщают блоку управления Valvetronic о точном положении эксцентриковых валов.

Магнитное колесо на эксцентриковом вале в N62

Магнитное колесо (11) на эксцентриковом вале (5)

В колесах (11) эксцентриковых валов (5) находятся мощные магниты. Они позволяют определять с помощью специальных датчиков точное положение эксцентриковых валов (5). Магнитные колеса закреплены на эксцентриковых валах болтами из неферромагнитной нержавеющей стали. Ни в коем случае нельзя использовать для этой цели ферромагнитные болты, так как в противном случае датчики эксцентриковых валов будут выдавать неверные значения.

Опорная перемычка 853

Опорная перемычка 853

Опорная перемычка (Cam-Carrier) служит в качестве направляющей распредвала впускных клапанов и эксцентрикового вала. Кроме того, она служит опорой электродвигателю регулировки хода клапанов. Опорная перемычка подобрана в пару к головке блока цилиндров и ее нельзя заменять отдельно.

Регулировка хода клапанов в N62

Регулировка хода клапанов в N62

У двигателя N62 роликовые толкатели изготавливаются из металлического листа.

Ход впускных клапанов можно регулировать в диапазоне от 0,3 мм до 9,85 мм.

Механизм Valvetronic работает по тому же принципу, что и у двигателя N42.

На заводе головки блока цилиндров собираются с высокой точностью, что гарантирует строго равномерную дозировку воздуха.

Детали привода впускных клапанов тщательно подогнаны друг к другу.

Поэтому опорная перемычка и нижние опоры эксцентрикового вала и распредвала впускных клапанов обрабатываются с малым допуском, когда они уже установлены в головку блока цилиндров.

При повреждении опорной перемычки или нижних опор они заменяются только вместе с головкой блока цилиндров.

Диаграмма регулировки Valvetronic

Диаграмма хода клапанов с регулировкой узлом VANOS стороны впуска

Диаграмма хода клапанов с регулировкой узлом VANOS стороны впуска (оригинал фото)

График показывает возможности регулировки VANOS и хода клапанов.

Особенностью Valvetronic является то, что с помощью изменения времени закрытия и хода клапанов можно свободно задавать массу всасываемого воздуха.

Цепной привод

Цепной привод двигателя N62

Цепной привод двигателя N62: 1 — Колеса датчиков положения распредвалов, ряд цилиндров 1-4; 2 — Планка натяжителя, ряд цилиндров 5-8; 3 — Натяжитель цепи, ряд цилиндров 5-8; 4 — Колеса датчиков положения распредвалов, ряд цилиндров 5-8; 5 — Верхняя направляющая планка приводной цепи со встроенной масляной форсункой; 6 — Планка успокоителя цепи; 7 — Звездочка привода масляного насоса; 8 — Нижняя крышка приводной цепи; 9 — Планка натяжителя, ряд цилиндров 1-4; 10 — Электромагнитный клапан, VANOS стороны впуска; 11 — Электромагнитный клапан, VANOS стороны выпуска; 12 — Верхняя крышка приводной цепи; 13 — Натяжитель цепи, ряд цилиндров 1-4; 14 — VANOS стороны выпуска; 15 — Верхняя направляющая планка приводной цепи со встроенной масляной форсункой; 16 — VANOS стороны впуска;

Привод распределительных валов обоих рядов цилиндров осуществляется с помощью зубчатой цепи.

Привод масляного насоса осуществляется с помощью отдельной роликовой цепи.

Зубная цепь
Зубчатая цепь BMW N62

Зубчатая цепь BMW N62: 1 — Зубья

Привод распределительных валов осуществляется от коленчатого вала с помощью новых не требующих технического обслуживания зубчатых цепей. На коленвале и на узлах VANOS имеются соответствующие звездочки.

Использование новых зубчатых цепей улучшает параметры вращения приводной цепи на звездочках и тем самым снижает уровень шума.

Звездочка коленвала
Звездочка коленвала двигателя Н62

Звездочка коленвала двигателя Н62:
1 — Зубчатый венец для роликовой цепи привода масляного насоса; 2 — Зубчатый венец для зубчатой цепи привода распределительных валов; 3 — Звездочка коленвала;

Звездочка (3) коленчатого вала имеет три зубчатых венца: два венца (2) для зубчатой цепи привода распределительных валов и один венец (1) для роликовой цепи привода масляного насоса.

Эта звездочка в будущем также будет устанавливаться на 12-цилиндровом варианте двигателя. При монтаже необходимо обращать внимание на направление установки и на соответствующую маркировку передней стороны (V8 Front/V12 Front).

У двигателя V-12 звездочка устанавливается противоположной стороной: зубчатым венцом масляного насоса назад.

Система охлаждения

Контур охлаждающей жидкости

Контур охлаждающей жидкости двигателя N62

Контур охлаждающей жидкости двигателя N62: 1 — Головка блока цилиндров, ряд 5-8; 2 — Подводящий трубопровод отопления (правая и левая секции теплообменника); 3 — Клапаны отопления с электрическом водяным насосом; 4 — Уплотнительная прокладка головки блока цилиндров; 5 — Подводящий трубопровод отопления; 6 — Вентиляционный трубопровод головки блока цилиндров; 7 — Отверстия системы вентиляции картера двигателя; 8 — Маслопроводы коробки передач; 9 — Жидкостно-масляный теплообменник АКПП; 10 — Термостат теплообменника КПП; 11 — Корпус генератора; 12 — Радиатор; 13 — Секция низкой температуры радиатора; 14 — Термодатчик; 15 — Насос охлаждающей жидкости; 16 — Отвод жидкости от радиатора; 17 — Вентиляционный трубопровод радиатора; 18 — Расширительный бачок; 19 — Термостат; 20 — Головка блока цилиндров, ряд 1-4; 21 — Отопление автомобиля; 22 — Секция высокой температуры радиатора;

Было найдено оптимальное решение системы охлаждения, благодаря чему двигатель в кратчайшее время прогревается при холодном пуске и в то же время хорошо и равномерно охлаждается во время работы.

Охлаждающая жидкость омывает головки блока цилиндров в поперечном направлении (раньше — в продольном). Этим обеспечивает более равномерное распределение тепловой энергии по всем цилиндрам.

Была модернизирована вентиляция системы охлаждения. Она осуществляется через вентиляционные каналы в головках блока цилиндров и в радиаторе (см. общий вид контура охлаждения).

Воздух из системы охлаждения собирается в расширительном бачке.

Благодаря использованию вентиляционных каналов систему можно не прокачивать при замене охлаждающей жидкости.

Циркуляция охлаждающей жидкости в блоке цилиндров N62

Циркуляция охлаждающей жидкости в блоке цилиндров N62: 1 — Подача жидкости от насоса по подводящему трубопроводу к заднему торцу двигателя; 2 — Охлаждающая жидкость от стенок цилиндров к термостату; 3 — Патрубок подсоединения к насосу охлаждающей жидкости/термостату;

Охлаждающая жидкость подаваемая насосом поступает по подводящему трубопроводу (1), расположенному в пространстве между рядами цилиндров, к заднему торцу блока цилиндров. Это пространство снабжено литой алюминиевой крышкой.

Оттуда охлаждающая жидкость течет к наружным стенкам цилиндров, после, в головки блока цилиндров (голубые стрелки).

Из ГБЦ жидкость течет в пространство между рядами цилиндров (красные стрелки) и через патрубок (3) к термостату.

Если жидкость еще холодная, то она течет от термостата непосредственно через насос назад в блок цилиндров (малый замкнутый контур).

Если двигатель прогрелся до рабочей температуры (85 °С -110 °С), термостат закрывает малый контур охлаждающей жидкости и открывает большой контур с вовлечением радиатора.

Насос охлаждающей жидкости

Насос охлаждающей жидкости для двигателя N62

Насос охлаждающей жидкости для двигателя N62: 1 — Программируемый термостат (отвод жидкости от радиатора); 2 — Разъем нагревательного элемента программируемого термостата; 3 — Смесительная камера термостата (в насосе охлаждающей жидкости); 4 — Датчик температуры (на выходе из двигателя); 5 — Подвод жидкости к радиатору; 6 — Обратный трубопровод теплообменника КПП; 7 — Камера утечки (испарительная камера); 8 — Подводящий трубопровод к генератору; 9 — Насос охлаждающей жидкости; 10 — Штуцер, расширительный бачок;

Насос охлаждающей жидкости объединен с корпусом термостата и прикреплен на нижней крышке приводной цепи.

Программируемый термостат

Программируемый термостат позволяет с высокой точностью регулировать степень охлаждения двигателя в зависимости от режимов его работы. Благодаря этому расход топлива снижается на 1-2%.

Модуль охлаждения

Модуль охлаждения в N62

Модуль охлаждения в N62: 1 — Радиатор охлаждающей жидкости; 2 — Расширительный бачок; 3 — Насос охлаждающей жидкости; 4 — Патрубок воздушно масляного теплообменника двигателя; 5 — Жидкостно-масляный теплообменник КПП;

Модуль охлаждения содержит следующие основные компоненты системы охлаждения:

  • радиатор охлаждающей жидкости;
  • конденсатор кондиционера;
  • жидкостно-масляный теплообменник КПП с узлом регулировки;
  • радиатор жидкости для гидравлических систем;
  • масляный радиатор двигателя;
  • нагнетающий электровентилятор;
  • кожух вентилятора с вязкостной муфтой;

Все трубопроводы соединяются уже известными быстродействующими муфтами.

Радиатор охлаждающей жидкости

Радиатор изготавливается из алюминия. Перегородка делит его две последовательно включенные секции: секцию высокой и секцию низкой температуры.

Охлаждающая жидкость сначала поступает в секцию высокой температуры, там она охлаждается и затем возвращается в двигатель.

Часть охлаждающей жидкости после секции высокой температуры попадает через отверстие в перегородке радиатора в секцию низкой температуры и там еще сильнее охлаждается.

Из секции низкой температуры охлаждающая жидкость попадает в жидкостно-масляный теплообменник (если его термостат открыт).

Расширительный бачок охлаждающей жидкости

Расширительный бачок охлаждающей жидкости вынесен из охлаждающего модуля и размещен в моторном отсеке рядом с правой колесной нишей.

Жидкостно-масляный теплообменник КПП

Жидкостно-масляный теплообменник КПП с одной стороны следит за быстрым прогревом масла в коробке передач, после чего он обеспечивает достаточное охлаждение масла КПП.

При холодном двигателе термостат (10) включает жидкостно­ масляный теплообменник КПП в короткий замкнутый контур двигателя. Благодаря этому масло в КПП нагревается в максимально короткий срок.

Термостат включает жидкостно-масляный теплообменник КПП в контур низкой температуры радиатора охлаждающей жидкости, когда температура на его сливе достигает 82 °С. Благодаря этому масло в коробке передач охлаждается.

Электровентилятор

Электровентилятор встроен в модуль охлаждения и создает напор в сторону радиатора.

DME плавно регулирует частоту его вращения.

Вентилятор с вязкостной муфтой

Привод вентилятора с вязкостной муфтой осуществляется через насос охлаждающей жидкости. По сравнению с двигателем Е38М62 муфта и крыльчатка вентилятора были оптимизированы по уровню шума и производительности.

Вентилятор с вязкостной муфтой включается в качестве последней ступени охлаждения начиная с температуры воздуха 92 °С.

Блок цилиндров

Масляный картер

Масляный картер двигателя N62

Масляный картер двигателя N62:
1 — Верхняя часть масляного картера; 2 — Масляный насос; 3 — Датчик состояния масла; 4 — Нижняя часть масляного картера; 5 — Фильтрующий элемент; 6 — Пробка маслосливного отверстия;

Масляный картер состоит из двух частей.

Верхняя часть масляного картера отливается из алюминия под давлением. Ее стык с блок-картером уплотнен обрезиненной прокладкой из листовой стали.

К верхней части масляного картера крепится его нижняя часть, которая изготавливается из двойного металлического листа. Ее стык с верхней частью уплотнен обрезиненной прокладкой из листовой стали.

Верхняя часть масляного картера имеет круглое отверстие под масляный фильтрующий элемент.

Для герметизации ее соединения с масляным насосом используется уплотнительное кольцо.

Блок-картер

Блок картер двигателя N62

Блок картер двигателя N62:
1 — Пространство между рядами цилиндров (зона сбора охлаждающей жидкости);

Одночастный блок-картер конструкции «open deck» полностью изготавливается из алюмосиликата. Гильзы цилиндров упрочняются по специальной технологии.

У вариантов двигателя 3.5, 4.4 и 4.8 л по причине разных диаметров цилиндров (∅ 84 мм/92 мм/93 мм) различаются номера детали.

Коленчатый вал

Коленчатый вал двигателя N62

Коленчатый вал двигателя N62: 1 — Звездочка коленвала; 2-4 — Пустотелые участки коленчатого вала;

Коленвал изготавливается из серого чугуна с индукционной закалкой. Для уменьшения веса в области подшипников 2, 3, 4 коленчатый вал делается полым.

Он имеет пять опор. Пятая опора одновременно является упорным подшипником.

В качестве упорного подшипника коленвала со стороны КПП используется подшипник, состоящий из пары полуколец.

Ширина коленчатого вала была адаптирована к измененному шатуну и была уменьшена с 42 мм (N62B44) до 36 мм (N62B48). Для увеличения водоизмещения, ход шеек коленчатого вала вырос с 82.7 мм до 88.3 мм.

Поршень

Поршень — литой, оптимизированный по весу, с вырезом в юбке до зоны поршневых колец и с «карманами» в днище поршня.

Поршни изготавливаются из высокожаропрочного алюминиевого сплава и имеют по три поршневых кольца:

  1. Канавка для поршневого кольца = плоское кольцо
  2. Канавка для поршневого кольца = скребковое коническое гнездо
  3. Канавка для поршневого кольца = трехчастное маслосъемное кольцо

Шатун

Стальной кованый шатун изготавливается с разломом.

Косой (под углом 30 градусов) стык со стержнем шатуна позволил сделать кривошипную камеру очень компактной.

Охлаждение поршней осуществляется масляными форсунками в блок-картере на стороне выпуска днища поршня.

Поршни двигателей В36 и В44 отличаются изготовителем и диаметром.

На случай обработки зеркал цилиндров в наличии имеются поршни двух ремонтных размеров.

Шатуны на N62B44 — несимметричной формы, установленные на N62B48 — симметрично. Симметричное расположение шатунов позволило более равномерного распределить силу, и следовательно, стало возможным уменьшить ширину шатуны от 21 мм (N62B44) до 18 мм (N62B48).

Поршень и шатун мотора BMW N62

Поршень и шатун мотора BMW N62

Маховик

Маховик — листовой наборный. При этом зубчатый обод и инкрементное колесо (для определения частоты вращения коленчатого вала двигателя и положения коленвала) крепятся заклепками непосредственно на ведомый диск.

Диаметр маховика составляет 320 мм.

Демпфер крутильных колебаний

Демпфер крутильных колебаний имеет нежесткую по оси конструкцию.

Подвеска двигателя

Мотор БМВ Н62 подвешивается на двух гидравлических подушках крепления, которые расположены на балке переднего моста. Конструкция и принцип работы соответствуют двигателю М62 устанавливаемого на BMW Е38.

Система смазки

Масляный контур

Блок картер N62 с масляными форсунками

Блок картер N62 с масляными форсунками: 1 — Масляная форсунка цепного привода ряда цилиндров 5-8; 2 — Масляные форсунки охлаждения днищ поршней;

Отфильтрованное моторное масло подается масляным насосом к точкам смазки и охлаждения в блоке цилиндров и в головке блока цилиндров.

В блок-картере и в головке блока цилиндров масло подается к следующим деталям.

Блок-картер:

  • подшипники коленчатого вала
  • масляные форсунки охлаждения днищ поршней
  • масляная форсунка цепного привода ряда цилиндров 5-8
  • планка натяжителя цепного привода ряда цилиндров 1-4

Головка блока цилиндров:

  • натяжитель цепи
  • планка успокоителя цепи на головке блока цилиндров
  • гидравлические толкатели (элементы системы компенсации
    клапанного зазора)
  • питание VANOS
  • подшипники распределительного вала
  • планки масляных форсунок привода клапанов

На N62B48 были использованы более короткие топливные форсунки. Они были адаптированы к более длинному ходу поршня и их не следует путать с форсунками для N62B44.

Обратные масляные клапаны

Обратные масляные клапаны в головке блока цилиндров N62

Обратные масляные клапаны в головке блока цилиндров N62:1 — Обратный масляный клапан узла VANOS стороны впуска; 2 — Обратный масляный клапан узла VANOS стороны выпуска; 3 — Обратный масляный клапан смазки головки блока цилиндров;

В каждой головке блока цилиндров снаружи ввернуто по три обратных масляных клапана. Они препятствуют стоку моторного масла из головки блока цилиндров и из узлов VANOS.

Благодаря тому, что к обратным клапанам имеется доступ снаружи, при их замене не нужно снимать головку блока цилиндров.

Все обратные масляные клапаны имеют одинаковую конструкцию, поэтому их невозможно перепутать.

Выключатель давления масла

Выключатель давления масла находится сбоку в головке блока цилиндров (ряда 1-4).

Масляный насос

Масляный насос двигателя N62

Масляный насос двигателя N62: 1 — Приводной вал; 2 — Резьбовое крепление; 3 — Масляный фильтр; 4 — клапан избыточного давления; 5 — Регулировочный клапан; 6 — Напор масла от насоса к двигателю; 7 — Трубопровод управления давлением масла от двигателя к регулировочному клапану;

Масляный насос — двухступенчатый с двумя параллельно включенными парами зубчатых колес, который крепится на крышках подшипников коленчатого вала под углом. Его привод осуществляется от коленчатого вала роликовой цепью.

Масляный фильтр

Масляный фильтр находится под двигателем в районе масляного картера.

Кронштейн под сменный элемент масляного фильтра встроен в заднюю крышку масляного насоса.

Крышка масляного фильтра вворачивается через отверстие в масляном картере в заднюю крышку масляного насоса. В крышку масляного фильтра встроена пробка маслосливного отверстия для опорожнения фильтрующего элемента перед отворачиванием крышки.

В основании фильтрующего элемента имеется предохранительный клапан. При засорении фильтрующего элемента этот клапан направляет моторное масло, минуя фильтр, к местам смазки двигателя.

Охлаждение масла

На автомобилях в исполнении для жарких стран устанавливается масляный радиатор. Масляный радиатор находится перед теплообменником охлаждающей жидкости двигателя над конденсатором в модуле охлаждения.

Моторное масло попадает от насоса через канал в блок-картере к патрубку на кронштейне генератора. На кронштейне генератора находится масляный термостат. Элемент в масляном термостате держит открытым доступ к масляному радиатору постоянно при температуре масла в диапазоне 100-130°С.

Часть масла всегда (даже при полностью открытом термостате) проходит мимо и попадает в двигатель не охлажденным. Эта мера гарантирует подачу масла даже при неисправности масляного радиатора.

На автомобилях без охлаждения масла устанавливается другой кронштейн генератора без патрубков масляного термостата.

 Количество масла в литрах  Название
 9,2  Общая заправочная емкость при полной заправке на заводе
 9,7  Общая заправочная емкость при полной заправке на заводе (двигатели с масляным радиатором)
 8,0  Заправочная емкость при техобслуживании с заменой масляного фильтра
 1,5  Заправочная емкость между отметками min/max на масло измерительном щупе
 Давление масла  Название
 1,5 — 2,0 бар  Минимальное давление масла при 20 °C
 4,0 — 6,0 бар  Максимальное давление масла при 20 °C
 Производительность подачи масла  Название
 60-65 л/мин  При максимальной частоте вращения коленчатого вала (6500 об/мин) и 150 °C

N62B48 оснащен модифицированным маслосборником. Нижняя секция масляного поддона была снижена на 16 мм, что минимизирует потери мощности, которые происходят в картере в результате откачки. Маслосборник для Б48 был изготовлен из литого алюминия, а нижняя секция масляного поддона выполнен из толстой листовой стали толщиной 2 мм, в результате он менее подвержен механическим воздействиям, по сравнению с Б44.

Система управления двигателем ME9.2

В основе системы управления двигателем N62 — МЕ9.2 лежит система управления двигателем N42, но у нее были расширены функции.

ЭБУ системы DME (цифровой электронной системы управления двигателем) расположен вместе с блоком управления системы Valvetronic в отсеке управляющей электроники.

DME управляет вентилятором охлаждения отсека управляющей электроники.

Разъем ЭБУ имеет модульную конструкцию и состоит из 5 модулей с 134 штырями.

Для всех вариантов двигателя N62 используется один и тот же блок ME 9.2, который программируется для использования с конкретным вариантом.

Блок управления ME 9.2 совмещен с собственной разработкой фирмы BMW, блоком управления Valvetronic. Оба блока берут на себя функции управления двигателем N62.

При этом задачей блока управления Valvetronic является управление ходом впускных клапанов.

Описание функционирования

Прямое соединение со штекером диагностического разъема OBD отсутствует. DME соединен шиной PT-CAN Bus с центральным межсетевым преобразователем ZGM. Штекер OBD подсоединен к ZGM.

DME активизирует топливный насос через ZGM и ISIS (единая интеллектуальная система безопасности) и через ЭБУ системы НПБ в SBSR (сателлите правой центральной стойки).

Это делает возможным еще более быстрое отключение топливного насоса при несчастном случае.

Активизация реле компрессора кондиционера отсутствует. Не имеющий муфты компрессор кондиционера теперь активизируется блоком управления кондиционера.

Сигналы DME, необходимые для управления компрессором, передаются блоку управления кондиционером по шине PT-CAN через ZGM.

FGR (система поддержания заданной скорости) интегрирована в DME.

Регулировка состава смеси с лямбда-зондами

При двигателях N62 в общей сложности устанавливается четыре лямбда-зонда.

Перед обоими первичными катализаторами находится по одному широкополосному лямбда-зонду для регулировки состава топливно-воздушной смеси.

За основным катализатором для каждого ряда цилиндров находится по одному зонду для контроля производительности катализатора.

С помощью такой системы контроля при недопустимо высокой концентрации вредных веществ в ОГ активизируется контрольная лампа MIL (индикатор неисправности), и в ЗУ записывается код неисправности.

Регулировка состава смеси с лямбда-зондами

Широкополосный лямбда-зонд

Двигатель N62 оснащается новым широкополосным лямбда-зондом (зондом первичного катализатора).

Встроенный нагревательный элемент быстро обеспечивает требуемую рабочую температуру не менее 750 °С.

Конструкция и функционирование

Конструкция чувствительного элемента БМВ Н62

Конструкция чувствительного элемента БМВ Н62:
1 — Отработавшие газы; 2 — Перекачивающая ячейка; 3 — Платиновый электрод опорной ячейки; 4 — Электроды нагревательного элемента; 5 — Нагревательный элемент; 6 — Опорный воздушный зазор; 7 — Циркониево-керамический слой; 8 — Измерительный зазор; 9 — Опорная ячейка; 10 — Платиновые электроды опорной ячейки; 11 — Платиновые электроды перекачивающей ячейки (измерительной ячейки); 12 — Платиновые электроды перекачивающей ячейки;

Благодаря комбинации в чувствительном элементе опорной ячейки (9) для λ=1 и перекачивающей ячейки (2), транспортирующей ионы кислорода, широкополосный лямбда-зонд способен производить измерения не только при λ=1, но и в диапазонах богатой и бедной смеси (λ=0,7 λ=воздух).

Перекачивающая (2) и опорная (9) ячейки изготовлены из диоксида циркония и покрыты двумя пористыми платиновыми электродами. Они расположены таким образом, чтобы между ними существовал измерительный зазор (8) высотой 10 — 50 μм. Впускное отверстие соединяет этот измерительный зазор с окружающими отработавшими газами. Напряжение на перекачивающей ячейке регулируется электронной схемой DME таким образом, чтобы состав газов в измерительном зазоре постоянно имел λ=1.

При бедном составе ОГ перекачивающая ячейка качает кислород из измерительного зазора наружу, в то время как при обогащенном составе ОГ направление потока меняется на противоположное, и кислород поступает к ОГ в измерительном зазоре. Ток насоса при этом пропорционален концентрации кислорода или потребности в нем.

Потребляемый ток перекачивающей ячейки преобразуется системой DME в сигнал состава ОГ.

Для работы зонд нуждается в атмосферном воздухе в качестве опорного значения внутри зонда. Атмосферный воздух попадает через разъем и затем через кабель во внутреннее пространство зонда. Поэтому следует защищать разъем от загрязнения (восковым покрытием, консервирующими средствами и т. п.).

Сигналы

Питание системы подогрева лямбда-зондов производится от бортовой сети (13 В). Система включается и выключается массовым сигналом от блока управления. Цикличность задается через поле характеристик.

Сигнал лямбда-зонда при значении лямбда 1 имеет напряжение 1,5 В. При бесконечном значении лямбда (чистый воздух) напряжение составляет порядка 4,3 В.

Лямбда-зонд имеет мнимую массу 2,5 В.

Опорная ячейка лямбда-зонда в статическом состоянии имеет напряжение ок. 450 мВ.

Уровень/состояние масла

Общие положения

Датчик состояния масла в N62

Датчик состояния масла в снятой нижней части масляного картера:
1 — Электронный блок датчика; 2 — Корпус; 3 — Нижняя часть масляного картера;

Для точного измерения уровня, температуры и состояния масла в масляном картере двигателя устанавливается датчик состояния масла.

Измерение уровня масла позволяет его недопустимого падения и, тем самым, повреждения двигателя.

Отслеживание состояния масла позволяет точно определить, когда требуется его замена.

Принцип работы

Датчик состояния масла

Датчик состояния масла:
1 — Корпус; 2 — Наружная металлическая трубка; 3 — Внутренняя металлическая трубка; 4 — Моторное масло; 5 — Датчик уровня масла; 6 — Датчик состояния масла; 7 — Электронный блок датчика; 8 — Масляный картер; 9 — Термодатчик;

Датчик состоит из двух цилиндрических конденсаторов, расположенных один над другим. За состоянием масла следит нижний меньший конденсатор (6).

Электродами конденсатора служат вставленные одна в другую металлические трубки (2+3). Между электродами находится диэлектрик — моторное масло (4).

Электрические свойства моторного масла изменяются по мере износа и уменьшения присадок.

Эти изменения (в диэлектрике) ведут к изменению емкости конденсатора (датчика состояния масла).

Содержащаяся в датчике схема обработки (7) преобразует значение емкости в цифровой сигнал.

Цифровой сигнал датчика передается DME в качестве информации о состоянии масла в двигателе. Это значение датчика используется в DME для расчета следующего срока смены масла.

Уровень масла в двигателе измеряется в верхней части датчика (5). Эта часть находится в масляном картере на уровне масла. При падении уровня масла (диэлектрика) соответствующим образом изменяется емкость конденсатора. Электронная схема датчика преобразует значение емкости в цифровой сигнал, который посылается системе DME.

Для измерения температуры масла у пяты датчика состояния масла устанавливается платиновый термодатчик (9).

Уровень, температура и состояние масла измеряются непрерывно, пока имеется напряжение на штыре 87.

Возможные неисправности/последствия

Электронная схема датчика состояния масла имеет функцию самодиагностики. При неисправности в OEZS система DME получает соответствующее сообщение.

Система впуска с изменяемой геометрией

Регулировка системы впуска осуществляется с помощью узла привода. В качестве узла привода служит электродвигатель 12 В постоянного тока с червячным редуктором и потенциометром для подтверждения положения системы впуска.

Возможные неисправности / последствия

При отказе узла привода система останавливается в текущем положении. Водитель может заметить это по потере мощности или уменьшению плавности.

Valvetronic

Электрооборудование и функционирование привода клапанов с плавной регулировкой хода

Электрооборудование привода клапанов с плавной регулировкой хода состоит из следующих компонентов:

  • блок управления Valvetronic
  • ЭБУ системы DME
  • главное реле системы DME
  • разгрузочное реле Valvetronic
  • два электродвигателя регулировки эксцентриковых валов
  • два датчика положения эксцентриковых валов
  • два магнитных колеса на эксцентриковых валах
Структурная схема Valvetronic N62

Структурная схема Valvetronic N62:
DME — Система DME; K1 — Главное реле системы DME; К2 — Разгрузочное реле; М1 — Электродвигатель регулировки эксцентрикового вала, ряд цилиндров 1-4; М2 — Электродвигатель регулировки эксцентрикового вала, ряд цилиндров 5-8; VSG — ЭБУ Valvetronic; S1 — Датчик эксцентрикового вала, ряд цилиндров 1-4; S2 — Датчик эксцентрикового вала, ряд цилиндров 5-8;

Описание функционирования

При включении контакта 15 главное реле системы DME включается и помимо DME подает напряжение бортовой сети на блок управления Valvetronic.

В ЭБУ электронная схема работает на напряжении 5 В.

Электронная схема выполняет предпусковая проверка. С некоторой задержкой (100 мс) электронная схема включает разгрузочное реле, обеспечивая, тем самым цепь нагрузки серводвигателей.

Впредь связь между ЭБУ системы DME и блоком управления Valvetronic осуществляется по шине LoCAN. DME определяет с каким ходом клапана (в зависимости от задаваемой водителем нагрузки) должен протекать процесс газообмена.

Блок управления Valvetronic передает команду системе DME, активизируя серводвигатели сигналом в 16 кГц до тех пор, пока фактическое значение датчика положения эксцентриковых валов не будет соответствовать заданному.

По шине LoCAN блок управления Valvetronic сообщает ЭБУ системы DME о положении эксцентрикового вала.

Регулировка холостого хода

Регулировка частоты вращения коленвала и, тем самым, регулировка холостого хода осуществляется системой Valvetronic.

Уменьшением хода клапанов на холостом ходу в двигатель подается соответствующее количество воздуха.

С внедрением системы Valvetronic необходимо было адаптировать систему регулировки холостого хода. Во время пуска и на холостом ходу при температуре двигателя в диапазоне от -10 °С до 60 °С воздушный поток регулируется дроссельной заслонкой.

При прогретом до рабочей температуры двигателе через 60 с после пуска происходит переключение на режим без использования дроссельной заслонки. Но при температуре ниже -10 °С запуск происходит при полностью открытой дроссельной заслонке, так как это положительно влияет на параметры пуска.

При неисправности регулировки холостого хода, прежде всего, нужно проверить двигатель на герметичность, так как возникающий подсос воздуха сразу же оказывает влияние на холостой ход. Это становится заметным, например, даже при отсутствии маслоизмерительного щупа.

Система питания двигателя

Система подготовки рабочей смеси

У системы подготовки рабочей смеси двигателя Е38М62 в целях адаптации к двигателю E65N62 были модифицированы приведенные ниже узлы.

Давление в системе питания составляет 3,5 бар.

Форсунки

Распределительная магистраль с форсунками

Распределительная магистраль с форсунками

Форсунки были расположены ближе к впускным клапанам. Это увеличило угол струи впрыскиваемого топлива.

По причине более сильного распыления топлива это ведет к оптимальному смесеобразованию и, тем самым, к снижению расхода топлива и выброса вредных веществ.

Распределительные магистрали были оптимизированы, чтобы добиться более равномерного распределения топлива с целью достижения оптимальной плавности хода двигателя при низких частотах вращения.

Регулятор давления топлива

Регулятор давления встроен в топливный фильтр. Они заменяются в сборе. Регулятор давления имеет только один возвратный трубопровод: между ним и топливным баком.

На регулятор давления топлива подается давление наружного воздуха. Для того чтобы при негерметичности регулятора давления просачивающееся топливо не попадало в окружающую среду, система впуска соединена с регулятором давления шлангом. Конец шланга находится во впускной трубе за расходомером воздуха.

Топливный насос (ЕКР)

Топливный насос представляет собой двухступенчатый насос с шестернями внутреннего зацепления.

Первая ступень — это ступень подкачки. Она питает вторую пару шестерен (ступень подачи топлива) топливом, в котором отсутствуют пузырьки воздуха. Привод обеих ступеней осуществляется от общего электродвигателя.

Топливный насос, как и у Е38 на М62, находится в обойме крепления в топливном баке.

Регулировка топливного электронасоса

Подача топлива регулируется в зависимости от потребности двигателя.

Регулировка топливного электронасоса и прекращение подачи топлива в случае столкновения являются прерогативой ISIS (единой интеллектуальной системы безопасности).

Информация о требуемом количестве топлива передается от DME по шине PT-CAN и byteflight к сателлиту в правой центральной стойке (SBSR).

Система регулировки ЕКР встроена в SBSR (сателлит в правой передней стойке).

SBSR управляет топливным электронасосом сигналом ШИМ в зависимости от того, какое количество топлива требуется двигателю.

В SBSR по потреблению тока топливным электронасосом определяется текущая частота вращения насоса, из которой выводится перекаченное количество топлива.

Затем после корректировки в зависимости от частоты вращения насоса (напряжение управляющего сигнала ШИМ) настраивается требуемая производительность насоса по закодированной в SBSR графической характеристике.

Путь сигнала запроса количества топлива

Путь сигнала запроса количества топлива

Возможные неисправности/последствия

При исчезновении сигналов запроса количества топлива от DME и сигнала частоты вращения топливного электронасоса в SBSR топливный насос работает при включенном контакте 15 с максимальной производительностью.

Даже при исчезновении сигналов управления это обеспечивает бесперебойную подачу топлива.

Система топливного бака

Топливный бак имеет аналогичную с серией Е38 конструкцию. Он изготавливается из пластмассы и в целях безопасности устанавливается над задним мостом.

Объем бака составляет 88 л для двигателей с принудительным зажиганием и 85 л для дизельных двигателей.

Резервный объем составляет у автомобилей с двигателем N62 = 10 л, а с двигателем N73 = 12 л.

В целях безопасности и защиты окружающей среды система топливного бака имеет очень сложную конструкцию. Бак состоит из 2 половин, что обусловлено местом его установки. Один всасывающий струйный насос перекачивает топливо из левого резервуара топливного бака в правый к топливному насосу.

Модуль диагностики течи топливного бака (DMTL)

Для обнаружения течи в системе топливного бака и его вентиляции на автомобилях для США устанавливается модуль диагностики течи топливного бака (DMTL).

Он имеет функцию инерционного выбега, которая автоматически запускается через DME после выключения контакта 15, если выполнены критерии оценки.

DMTL обнаруживается течь о от 0,5 мм во всей системе бака. О наличии течи сигнализирует MIL (лампа индикации неисправностей).

Принцип работы

С помощью электрического воздушного нагнетателя (пластинчатого) DMTL создает в топливном баке избыточное давление в 20-30 мбар. DME измеряет при этом необходимый ток насоса, который служит косвенным значением давления в баке.

Перед каждым измерением DMTL выполняет сравнительное измерение. При этом на 10-15 с нагнетается давление относительно опорной течи в 0,5 мм и измеряется необходимый для этого ток насоса (20-30 мА).

Если при последующем нагнетании давления ток насоса окажется ниже предварительно измеренного, то это будет служить сигналом о наличии течи в системе питания.

Если опорное значение тока будет превышено, то система герметична.

Выполнение диагностики

Диагностика выполняется в три этапа. Ее ход показан на следующих схемах.

1-й этап — Продувается фильтр с активизированным углем (AKF)

Выполнение диагностики 1 - Продувка фильтра с активизированным углем

Выполнение диагностики 1 — Продувка фильтра с активизированным углем:
А — Дроссельная заслонка; В — К двигателю; С — Наружный воздух; 1 — Клапан вентиляции топливного бака TEV; 2 — Фильтр с активированным углем AKF; 3 — Топливный бак; 4 — Модуль диагностики течи топливного бака DMTL; 5 — Фильтр; 6 — Насос; 7 — Опорная течь;

2-й этап — Выполняется опорное измерение относительно опорной течи

Выполнение диагностики 2 - Опорное измерение

Выполнение диагностики 2 — Опорное измерение:
А — Дроссельная заслонка; В — К двигателю; С — Наружный воздух; 1 — Клапан вентиляции топливного бака TEV; 2 — Фильтр с активированным углем AKF; 3 — Топливный бак; 4 — Модуль диагностики течи топливного бака DMTL; 5 — Фильтр; 6 — Насос; 7 — Опорная течь;

3-й этап — Происходит собственно проверка на герметичность. Измерение продолжается:

60-220 секунд при герметичной системе
200-300 секунд при течи 0,5 мм
30-80 секунд при течи >1 мм

Во время измерения клапан вентиляции топливного бака закрыт. Продолжительность измерения зависит от уровня топлива в баке.

Выполнение диагностики 3 - Измерение в баке

Выполнение диагностики 3 — Измерение в баке:
А — Дроссельная заслонка; В — К двигателю; С — Наружный воздух; 1 — Клапан вентиляции топливного бака TEV; 2 — Фильтр с активированным углем AKF; 3 — Топливный бак; 4 — Модуль диагностики течи топливного бака DMTL; 5 — Фильтр; 6 — Насос; 7 — Опорная течь;

Условия запуска диагностики
 Критерий запуска  Условие запуска
 Инерционная работа DME  активизирована
 Продолжительность последней стоянки  > 5 часов
 Продолжительность текущей поездки  > 20 минут
 Уровень топлива в баке  > 15 % и < 85 %
 Температура окружающей среды  > 4 °С и < 35 °С
 Высота над уровнем моря  < 2500 м
 Наполнение AKF  < предельного значения (почти полный)
 Напряжение батареи  > 10,95 В и < 14,5 В

Основными условиями запуска являются:

  • двигатель выключен
  • продолжительность последней стоянки > 5 часов
  • продолжительность работы двигателя в последний раз > 20 минут

Двигатель BMW N62 — проблемы

Основными и частыми неисправностями данного мотора является система Valvetronic, система изменения фаз газораспределения VANOS и сальники клапанов.

Но, при правильном уходе и разумной эксплуатации, этот силовой агрегат, покажет себя очень даже неплохо. Ниже представлены некоторые неисправности, которые могут возникнуть при эксплуатации мотора:

  • перерасход масла: причина — маслосъемные колпачки. Эта неисправность может возникнуть при пробеге около 100 000 км, а через 50-100 000 км выходят из строя маслосъемные кольца;
  • плавают обороты: причина — выход из строя катушками зажигания, которые стоит проверить или поменятеь. Другая возможная причина — подсос воздуха, расходомер или Valvetronic;
  • протекание масла: причина — скорее всего протекает сальник коленвала или уплотнительная прокладка корпуса генератора, которые нужно заменить;

Двигатель BMW N62 был заменен на двигатель BMW N63.

Статьи которые Вам могут быть полезны ...

8 комментариев

  1. Ansar:

    Разве на 550 F10 это двигатель устанавливался???

  2. Антон:

    Красавец — класная статья — многое уяснил.

  3. Андрей:

    Статья полезная, но очень не хватает информации по системе смазки двигателя, клапанам сброса давления. Возникла необходимость изучить, а информации нет. (Симптом по двигателю — где то стравливает давление)заранее спасибо.

    • BF:

      Здравствуйте Андрей. Это хорошо, что Вам информация пригодилась, что касается системы смазки, постараюсь в ближайшее время дополнить статью и Вам об этом сообщить.

  4. Абдурауф:

    Я бы хотел узнать причину, когда на холодную запускаю двигатель, как будто масло не поступает сразу, и неприятный звук от двигателя, потом через пару секунд звук исчезает и становится мягко и тихо. Наверное это от масляного фильтра? Или есть другие причины? Заранее благодарю.

  5. Димв:

    Как прокачать систему охлождения дует патрубки!!!! Помогите*

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.