Двигатели N55 — конструкция, проблемы, ресурс и отзывы владельцев

Valvetronic

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

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

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

Блок управления двигателем

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

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

Разъемы между жгутом приводов и DME в соединительном состоянии герметичны.

Блок-картер и постель двигателя

Гильзы цилиндров (2) изготовленные из серого чугуна. Новой функцией является то, что перемычки между двумя цилиндрами имеют канавку (3). По этим канавкам охлаждающая жидкость может протекать от одной стороны блок-картера к другой, охлаждая перемычку.

По сравнению с двигателем N54 теперь пять сливных каналов (4) на стороне выпуска ОГ обеспечивают возврат масла от головки блока цилиндров в масляный картер. Эти каналы имеют окончание ниже успокоителя. Они способствуют уменьшению потерь на взбалтывание, т.к. возвращаемое моторное масло, даже при большом поперечном ускорении, больше не попадает на кривошипно-шатунный механизм.

На стороне впуска теперь также пять сливных каналов (5) обеспечивают беспрепятственное прохождение картерных газов из кривошипной камеры во внутреннее пространство ГБЦ и до вентиляции картера к крышке головки блока цилиндров. Канал (1) охлаждается в блоке цилиндров делится на два канала, и прямо через него протекает охлаждающая жидкость.

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

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

Вакуумный насос

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

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

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

Возврат масла

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

  • успокоитель масла
  • всасывающий патрубок

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

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

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

Выпускной коллектор

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

Головка блока цилиндров

ГБЦ двигателя N55 является новой разработкой. Таким образом впервые 6-цилиндровый двигатель BMW имеет непосредственный впрыск топлива с турбонаддувом и Valvetronic. ГБЦ очень компактна и оснащена третьим поколением Valvetronic. При такой технологии возможно сокращение на 3-6% содержания CO2, т.е. экономия топлива.

Давление масла

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

Преимущество нового датчика:

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

Датчик давления масла

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

Датчик давления масла получает питание 5 В от DME.

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

Датчик давления топлива

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

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

Двигатель n55b30t0

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

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

Инженеры БМВ на данную версию силового агрегата установили новый кованый стальной коленчатый вал, поршни с доработанными верхними кольцами, подшипники коленвала, высоко-мощные свечи зажигания, впускной коллектор с оптимизированной геометрией, выхлопную систему со сниженным противодавлением выхлопных газов и доработанной акустикой, а так же компоненты технологии M TwinPower Turbo, которые устанавливаются с 2021 года на мотор S55 для BMW M3 и M4.

Двигатель bmw n55b30

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

С 2009 по 2021 г.г. компания BMW использовала термин “TwinPower Turbo” в качестве торговой марки для турбонагнетателей, и «высокоточной системой впрыска топлива» для бензиновых систем прямого впрыска. Однако мотор N55 отличается от предшественника в реализации этих технологий.

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

Демпфер

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

Защита системы

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

Мероприятия подразделяются на две группы:

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

Идентификация мотора bmw n55

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

Серийный индивидуальный номер двигателя N55

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

Инструмент для ремонта двигателя bmw n55b30

При ремонте двигателей как никогда следует соблюдать требования, предъявляемые нормативно-технической документацией к этим агрегатам   заводом-изготовителем ремонтируемого автомобиля. Должны быть обеспечены натяги, необходимые при установке деталей. Узлы и агрегаты необходимо собирать с обеспечением правильной посадки без перекосов, нарушения целостности т.п.

Выполнение этих требований гарантирует высокое качество ремонта и ресурса отремонтированных агрегатов практически на уровне ресурса новых. Указанные требования удовлетворяются только при широком использовании  специального инструмента и приспособлений.

Для данного типа двигателя существует несколько видов специнструмента для выполнения различных операций. Например,   приспособление CT-N7110  позволяет легко и быстро без повреждений  сжать пружины промежуточных рычагов эксцентрикового вала (для последующего их снятия и установки). Номер оригинального приспособления  BMW 117110.

CT-N7110 ПРИСПОСОБЛЕНИЕ ДЛЯ СЖАТИЯ ПРУЖИН BMW N13/N20/N26/N55Инструкция по применению приспособления для сжатия пружин BMW N13/N20/N26/N55 CT-N7110

Каналы подачи охлаждающей жидкости

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

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

Катализатор

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

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

Катушка зажигания

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

В случае двигателей N43 и N53 напряжение вторичной обмотки катушки имеет обратную полярность. Это достигается с помощью активации обратной полярности и диода во вторичной цепи. Благодаря положительной поляризации искра лучше, вследствие чего улучшается воспламеняемость смеси.

Коленчатый вал

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

Конструктивные особенности

Агрегат получил полностью алюминиевый блок цилиндров, внутри него – гильзы из серого чугуна GGG70. Это прочный металл, из которого также выполняются коленвалы. Это повышает срок службы агрегата и его способность к восприятию высоких нагрузок. Также они отлично охлаждаются благодаря дополнительным каналам для движения охлаждающей жидкости.

Коленвал  облегченный. Он весит всего 20.3 кг, что на 3 кг меньше, чем у предшественника N54. Также изменились шатуны и поршни. Система изменения фаз ГРМ доработана (Bi-Vanos), равно как и система управления подъема клапанов Valvetronic III.В отличие от предыдущего мотора, здесь установлен один турбокомпрессор Borg Warner B03 с давлением наддува 0.65 бар.

Система управления – Bosch MEVD 172x с процессорами Infineon TriCore, гарантирующие высокую  скорость работы. Также в N55 установлены электромагнитные форсунки высокого давления HDEV5.2, рассчитанные на давление до 200 бар. В отличие от стандартных, они имеют много отверстий для изменения формы и угла распыления топлива в камере сгорания.

BMW N55B30

В новом двигателе N55B30 реализованы последние достижения в области систем газораспределения, образования смеси. Здесь установлена улучшенная система Double VANOS (на обоих валах) для регулировки положения распредвалов, технология VALVETRONIC, управляющая ходом впускных клапанов, непосредственный впрыск топлива.

Совместная работа этих систем получила аббревиатуру TVDI, что означает Turbo-Valvetronic-Direct-Injection. Вместе с турбокомпрессором система способна регулировать локальные зоны воспламенения топлива в цилиндрах и степень обогащения бензина. Все это влечет экономию топлива – это заметно даже по техническим характеристикам: 6.

Конструкция

Крышка ГБЦ является новой разработкой. В нее интегрирован ресивер вакуумной системы. Все детали вентиляции картера. а также каналы картерных газов также интегрированы в крышку. Встроенные обратные заслонки обеспечивают надежный подвод картерных газов во всасываемый воздух.

Картерные газы через отверстие в районе шестого цилиндра попадают в успокоительную камеру в крышке головки блока цилиндров. Из успокоительной камеры картерные газы проходят через отверстия в ударной пластине, о которую, вследствие большой скорости потока, масло ударяется и стекает.

Очищенные от масла картерные газы теперь проходят через клапан регулировки давления и, в зависимости от режима работы, через обратные заслонки в соответствующую зону всасывания перед турбонагнетателем или через ГБЦ – перед впускными клапанами. Отделенное масло отводится через возвратный канал ниже уровня масла в масляном картере.

Лямбда-зонд перед катализатором

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

Лямбда-зонд перед катализатором LSU ADV имеет следующие преимущества:

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

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

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

Маскирование

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

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

Параметры реагирования можно улучшить с помощью комбинации Valvetronic ΙΙΙ, непосредственного впрыска и турбонаддува. Параметры реагирования улучшаются вплоть до полной нагрузки в безнаддувном режиме, как и в случае безнаддувного двигателя с Valvetronic, так как отсутствует процесс заполнения впускного коллектора.

Масляный картер

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

Масляный насос и регулировка давления

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

Конструкция масляного насоса переработана под использование маятникового шибера из дуропласта.

Модификации двигателя

Как и все успешные двигатели N55B30 получил разные версии, отличающиеся конструктивными особенностями и, следовательно, мощностью.

  1. N55B30M0 – базовая модификация с мощностью 306 л.с. и крутящим моментом в 400 Нм. Ставится на машины с индексом 35i.
  2. N55 – выпускается с 2021 года, его мощность достигает 320 л.с.; крутящий момент – 450 Нм. По сравнению с предыдущей версией, здесь улучшена прошивка и система охлаждения. Найти можно на машинах «БМВ» с индексом 35i и 40i.
  3. N55B30O0 – выпускается с 2021 года и представляет собой аналог N55, но с прибавкой в 6 л.с.
  4. N55HP – 340-сильный двигатель с крутящим моментом 450 Нм. При «Овербусте» крутящий момент повышается до 500 Нм. Найдете на автомобилях 35i, начиная с 2021 года.
  5. N55B30T0 – 360-сильный агрегат с крутящим моментом в 465 Нм. Версия разработана для «БМВ» с индексом 40i.
  6. Еще один N55B30O0 – самый мощный мотор (370 л.с.) с крутящим моментом 465 Нм (500 Нм при «Овербусте»). Этот двигатель – для спортивных автомобилей серии M. Устанавливается с 2021 года по нынешнее время.

К этому следует добавить, что есть два двигателя BMW N55. Один выпускается самой компанией BMW, другой – производителем Aplina. Серьезных принципиальных отличий между ними нет, а вот некоторые конструктивные имеются. На двигателе Alpina установлена 2 раздельных турбонагнетателя, которые остались от предыдущей версии N54.

BMW N55B30


Изменения двигателя повлекло за собой необходимость использовать другую АКПП, рассчитанную на более высокую мощность и крутящий момент силовой установки.

Насос высокого давления

Давление топлива увеличивается в постоянно работающем трех-поршневом насосе высокого давления, и через напорный трубопровод топливо подается в магистраль Rail. Из магистрали Rail топливо под давлением распределяется через напорные трубопроводы по форсункам высокого давления.

Необходимое давление подачи топлива определяется системой управления двигателем в зависимости от его нагрузки и частоты вращения коленвала. Достигнутое давление регистрируется датчиком давления в магистрали Rail и передается блоку управления двигателем.

Регулировка осуществляется на основании сравнения заданного и фактического значений давления в магистрали Rail  с помощью клапана управления количеством. Величина давления задается в соответствии с наилучшим расходом топлива и плавностью хода двигателя N55.

Обзор

Система впуска двигателя Н55 была переработана:

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

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

Основная функция клапана сброса давления не изменилась. Но в отличии от двигателя N54 управления клапаном сброса давления осуществляется не пневматически. В двигателя N55 этот клапан является электрическим исполнительным органом, который активируется непосредственно DME.

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

Обслуживание двигателя

Расход топлива составляет 8,2 л на каждые 100 км пути в смешанном режиме. По городу мотор потребляет 11,6 л бензина, по трассе — 6,3 л. Заправлять двигатель рекомендуется АИ-95.

Расход масла на угар, заявленный производителем, составляет до 700 гр на 1000 км пробега.

Обслуживать двигатель рекомендуется каждые 10 тыс. км пробега.

Основное требование к эксплуатации двигателя N55 — использование качественных расходников, приверженность одной, рекомендованной производителем, марки масла и бензина с октановым числом 95.

Ресурс двигателя, по оценкам специалистов, составляет 400 тыс. км.

Особенности конструкции

Двигатели N55 — шестицилиндровые рядные моторы, которые отличаются увеличенной на 15% мощностью по сравнению с предшественниками N53, N54 и максимальной экологичностью в соответствии со стандартом Евро-5.

Моторы серии N55 получили легкий алюминиевый блок цилиндров с чугунными гильзами и маслофорсунками и облегченным коленвалом. ГБЦ изменилась тоже, получив доработанную систему изменения фаз газораспределения Bi-VANOS и систему изменения подъема клапанов Valvetronic III.

Среди других новинок в конструкции — twin-scroll турбонагнетатель Borg Warner B03, который имеет две «улитки» с разным диаметром и позволяет увеличить крутящий момент без необходимости установки двух отдельных турбин.

Двигатель получил систему управления Bosch MEVD17.2.

На базе N55 разработан спортивный мотор S55, который монтируется на спорткары BMW M3 и M4.

В основном устанавливают N55 на модели BMW с индексами 35i и 40i и ряд внедорожников.

Мощность двигателей семейства N55 в зависимости от модификации составляет от 306 до 370 л.с.

Устанавливают N55 на:

Охлаждение двигателя

Для системы охлаждения с электрическим насосом охлаждающей жидкости используются возможности обычной системы охлаждения. Система управления теплоэнергией определяет потребность в охлаждении в данный момент и регулирует систему охлаждения соответствующим образом.

При определенных обстоятельствах насос охлаждающей жидкости может быть даже совсем выключен, например, для быстрого нагрева охлаждающей жидкости в стадии прогрева. При стоящем автомобиле и сильно нагретом двигателе насос охлаждающей жидкости работает и при выключенном двигателе.

Поэтому интенсивность охлаждения может быть запрошена независимо от частоты вращения. Дополнительно к программируемому термостату стало возможным использование различных полей характеристик для управления насосом охлаждающей жидкости. Так блок управления двигателем может приводить температуру двигателя в соответствие с динамическими показателями автомобиля.

Блок управления двигателем регулирует следующие температурные диапазоны:

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

Если блок управления двигателем распознает на основании динамических показателей автомобиля экономичный рабочий диапазон, система управления двигателем доводит температуру до 108 градусов. В этом температурном диапазоне двигатель работает с относительно низким расходом топлива.

Внутреннее трение двигателя уменьшается при высокой температуре. Таким образом, повышение температуры способствует небольшому расходу топлива в диапазоне низких нагрузок. В режиме «Высокий и регулировка с помощью программируемого термостата» водитель хочет использовать максимальную мощность двигателя.

Для этого температура в головке блока цилиндров снижается до 90 °С. Это снижение обеспечивает улучшение степени наполнения, что ведет к повышению крутящего момента двигателя. Блок управления двигателем теперь может, в соответствии с ситуацией движения, осуществлять регулировку в определенном рабочем диапазоне. Таким образом можно влиять на расход и мощность через систему охлаждения.

Ошибки в работе двигателя

Умная система Valvetronic сама распознает отдельные сбои в работе ДВС и сообщает об этом владельцу посредством кодов.

Наиболее часто встречаются ошибки P0010, P0011, P0013 — соответствующее предупреждение владелец видит на приборной панели.

Третий символ в коде ошибки сообщает, в чем заключается сбой в работе двигателя и где стоит искать техническую неисправность:

  • 1, 2 — топливная система
  • 3-система зажигания
  • 4-вспомогательный контроль
  • 5-режим холостого хода
  • 6 — ECU
  • 7, 8 — трансмиссия.

Пленочный термоанемометрический расходомер воздуха

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

Подключение к бортовой сети

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

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

Поршни с поршневыми кольцами

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

Принцип работы

Стандартный принцип работы может использоваться до тех пор, пока во впускном коллекторе имеется разрежение, т.е. в безнаддувном режиме. В безнаддувном режиме под действием разрежения во впускном коллекторе открывается обратная заслонка в канале картерных газов в крышке головки блока цилиндров и картерные газы засасываются через клапан регулировки давления.

Под действием разрежения одновременно закрывается вторая обратная заслонка в канале к всасывающему трубопроводу системы наддува. Через интегрированную в крышку головки блока цилиндров распределительную магистраль картерные газы попадают прямо в канал всасывания в ГБЦ.

Как только давление во впускном коллекторе увеличивается, подача картерных газов по этому пути больше невозможна. Иначе давление наддува достигло бы блока цилиндров. Обратный клапан в канале картерных газов закрывает канал к впускному коллектору и, тем самым, защищает блок цилиндров от избыточного давления.

Вследствие возросшей потребности в наружном воздухе в трубопроводе чистого воздуха между турбонагнетателем и глушителем шума всасывания создается разрежение. Этого разрежения достаточно для того, чтобы открыть обратную заслонку и засасывать картерные газы через клапан регулировки давления.

Принцип работы турбонагнетателя twinscroll

Турбинное колесо нагнетателя в редких случаях подвергается воздействию постоянного давления ОГ. При низких частотах вращения отработавший газ достигает турбины пульсообразно. Из-за таких пульсаций на турбине возникают кратковременные увеличения давления наддува.

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

Для регулировки давления наддува используется известный перепускной клапан.

Проблемы двигателя bmw n55

Несмотря на то, что двигатель N55 в 2021 году в Штутгарте (Германия) был признан  лучшим мотором в категории «лучший двигатель объемом от 2,5 до 3,0 литра», все же некоторые неисправности в нем так же встречаются:

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

Заменой для N55 компания готовит двигатель BMW B58.

Пропуски зажигания

Проблема выявляется владельцами после минимум 3-х лет эксплуатации. Проявляется в холодное время года: закоксованные гидрокомпенсаторы клапанов сбоят в работе, что отражается на функционировании работы цилиндров.

При выявлении проблемы стоит проверить состояние гидрокомпенсаторов и, если на них образовался нагар — заменить. Чтобы предотвратить проблему закоксовки клапанов, важно использовать качественное моторное масло.

Распределительные валы

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

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

Регулирование количества подаваемого топлива

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

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

Регулировка давления наддува

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

На Фланце турбонагнетателя установлен клапан сброса давления. Этот клапан может быть непосредственно активирован системой управления двигателем и при этом образовывать короткозамкнутое соединение между стороной впуска и стороной нагнетания. С помощью клапана сброса давления быть сглажены нежелательные пики давления наддува, которые могут возникать при быстром закрывании дроссельной заслонки.

Поэтому клапан сброса давления оказывает существенное влияние на акустику двигателя и защищает детали турбонагнетателя. Когда дроссельная заслонка закрывается, возникает волна давления от дроссельной заслонки к турбонагнетателю. Эта волна давления наталкивается в турбонагнетателе на лопатки турбины и прижимает их к опоре. Клапан сброса давления заметно уменьшает эту волну давления, а значит, и нагрузку на турбонагнетатель.

Ременный привод

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

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

Серводвигатель valvetronic

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

Система  охлаждения

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

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

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

В комплектации для жарких стран используется вынесенный теплообменник моторного масла.

Система впуска

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

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

Система питания

Датчик давления топлива между топливным насосом и насосом высокого давления выдает сигнал напряжения блоку управления двигателем (ЭБУ DME). Давление в системе (давление подачи топлива) определяется перед насосом высокого давления. ЭБУ DME постоянно сравнивает заданное и фактическое значения давления.

Блок управления ЕКР преобразует сообщение в выходное напряжение для топливного электронасоса. Таким образом осуществляется регулировка давления подачи топлива до необходимого для двигателя (или насоса высокого давления). При отсутствии сигнала (отказе датчика давления топлива) при включенном контакте 15 топливный электронасос работает с полной производительностью.

При неисправности шины CAN топливный электронасос работает с подаваемым через блок управления EKP напряжением бортовой сети. Насос высокого давления повышает давление подачи топлива до 50 и 200 бар. По напорному трубопроводу топливо попадает в магистраль Rail. В магистрали Rail топливо распределяется по форсункам высокого давления.

Система подготовки рабочей смеси

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

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

Структура двигателя bmw n55

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

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

Коленчатый вал получил асимметричную расстановку противовеса и уменьшенный вес.

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

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

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

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

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

Система охлаждения осталась прежней и адаптирована для одного турбонагнетателя.

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

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

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

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

Двигатель BMW N55 в большинстве соединяется с 8-ступенчатой ZF автоматической коробкой передач с Steptronic, таких как в 535i (2021 г.) и 740i (2021 г.), хотя в 2021 году 335i использует вместо 6-ступенчатой автоматической Steptronic, 6-ступенчатую механическую, как правило для 7-й серии, но не для кроссовера.

Двигатели БМВ Н55 с 2021 года в 135i и 135is (2021 г.) поставляется с 7-ступенчатой DCT (с двойным сцеплением) от Getrag или 6-ступенчатой механической коробкой.

Существующие проблемы

В 2021 году N55 признан лучшим двигателем с объемом 2.5-3 литра, однако это не означает, что проблем у него нет. Можно выделить следующие:

  1. Повышенный расход масла. Причина банальна – клапан вентиляции картерных газов. Его следует проверить и заменить.
  2. Пропуски зажигания – распространенная проблема данных двигателей, вызванная закоксованными гидрокомпенсаторами. Чтобы этого не случалось, эксперты советуют заливать нормальное оригинальное масло, а не дешевые подделки. Некоторые автовладельцы отмечают, что у них пропуски зажигания имели место из-за слабого аккумулятора, что также может стать причиной.
  3. Вибрации – с большой долей вероятности вышли из строя форсунки высокого давления. Их срок службы – 80-100 тыс. км. После замены двигатель снова работает нормально.
  4. ТНВД – время от времени «умирает». Его также приходится менять и впредь лить качественное топливо. Отметим, что в России качество бензина не самого высокого качества, а все двигатели с непосредственным впрыском крайне требовательны к бензину. Поэтому большинство опытных водителей в нашей стране боятся таких моторов, так как поломка ТНВД (или другого элемента системы) – это вопрос времени, а ремонт обходится очень дорого.

Вообще двигатель BMW N55B30 любит хорошие масла и топливо, поэтому к выбору горюче-смазочных материалов стоит подходить ответственно. При нормальном обслуживании мотор N55B30 проедет 100-150 тысяч без малейших проблем (возможно, больше), а после потребуется его доработка. Двигатель имеет запас для тюнинга и в целом представляет собой хороший выбор в качестве контрактного мотора.

Кстати, по состоянию лака под колпачком клапанной крышки можно определить текущее состояние ДВС. Первый признак плохого здоровья – красно-коричневый лак под колпачком, который легко вытереть. Если под ним уже бурый песок (по периметру), то это уже плохо – желательно провести диагностику двигателя на СТО. Заключительные стадии болезни – песок по всей поверхности крышки, в худшем случае – масляное «желе». Клапанная крышка

Фазы газораспределения

N54B30O0N55B30M0
∅ впускного клапана, мм31,432
∅ выпускного клапана, мм2828
максимальный ход впускного/выпускного клапана, мм9,7/9,79,9/9,7
угол изменения положения распредвала впускных клапанов (диапазон регулировки VANOS), ºKB5570
угол изменения положения распредвала выпускных клапанов (диапазон регулировки VANOS), ºKB4555
угол открытого состояния распредвала впускных клапанов (максимальный-минимальный угол изменения положения распредвала), ºKB125-70120-50
угол открытого состояния распредвала выпускных клапанов (максимальный-минимальный угол изменения положения распредвала), ºKB130-85115-60
продолжительность открытия распредвала впускных клапанов, ºKB245255
продолжительность открытия распредвала выпускных клапанов, ºKB261261

Форма камеры сгорания

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

Форсунка

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

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

Форсунки

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

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

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

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

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

Сильно загрязненные топливом катушки зажигания подлежат замене.

Характеристики двигателя bmw n55

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

N54B30N55B30M0N55N55B30O0N55HPN55B30T0
КонструкцияR6R6R6R6R6R6
Рабочий объем, см³297929792979297929792979
Диаметр цилиндра/ход поршня, мм84,0/89,684,0/89,684,0/89,684,0/89,684,0/89,684,0/89,6
Мощность л.с. (кВт)/об.мин306 (225)/5800306 (225)/5800320 (235)/5800326 (240)/5800340 (250)/5800360-370 (265-272)/5800-6500
Литровая мощность, кВт/л75,5375,5378,8880,5683,92
Крутящий момент, Нм/об.мин400/1300400/1200450/1300450/1300450-500/1300465/1350-1400
Степень сжатия, ε10,2:110,2:110,2:110,2:110,2:110,2:1
Число клапанов на цилиндр444444
Цифровая электронная система управления двигателемMSD80MEVD17.2MEVD17.2MEVD17.2MEVD17.2
Экологический стандартEURO 4EURO 5EURO 5EURO 5EURO 5EURO 6
Вес двигателя, ∼ кг146131132136,8

Шатуны с подшипниками

Шатун двигателя Н55 имеет длину 144,35 мм. Его особенностью является фасонное отверстие в малой неразъемной головке шатуна. Благодаря ему сила, действующая через поршневой палец, оптимально распределяется по поверхности втулки, и нагрузка на кромки уменьшается.

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

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

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

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

Электромагнитные клапаны системы vanos

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

Заключение

BMW N55B30 – это не чудо современной инженерной мысли, но совершенно точно классный технологичный двигатель от надежного немецкого концерна. Он мощный, с высоким крутящим моментом на низких и высоких оборотах, обладает большим ресурсом при условии нормального обслуживания по техпаспорту.

Современные технологии типа Valvetronic и Doble-VANOS повышают его характеристики, способствуют экономии топлива, поэтому ближайшие 3-4 года эти ДВС не устареют. Тот факт, что их начали производить в 2009 году, и уже 9 лет концерн от них не отказывается, говорит об их высоком качестве и соответствии современным требованиям.

Однозначно автомобили на базе N55B30 рекомендуются к покупке, но при выборе машин б/у к выбору стоит подходить серьезно и рассматривать двигатель со всех сторону, в идеале – изнутри.

Оставьте комментарий

Войти
Adblock
detector