Дизельный мотор автомобиля БМВ и его характеристики
Многие автолюбители, а особенно те, кому нравятся автомобили марки БМВ, задаются вопросом: «Какой двигатель лучше: бензиновый или дизельный?» Автор данной статьи на конкретных примерах покажет вам, что современные дизельные двигатели очень перспективны. Взять хотя бы КПД — при полной отдаче данный параметр реально выше, чем у аналогичных моторов, работающих на бензине. Это в режиме полной отдачи. А если автомобиль едет медленно и мотор работает не в полную силу, то его КПД становится еще выше!
Рабочая температура дизельного мотора более низкая, особенно, если мотор нагружен не полностью и работает на холостом ходу. Кстати, еще один существенный плюс дизельных ДВС в том, что они, как правило, даже не нагреваются до указанной в паспорте температуры. Поэтому если вы постоянно стоите в пробках и мотор работает вхолостую, дизель изнашивается заметно меньше, чем бензиновый двигатель. Кстати, бензиновые двигатели при медленной езде и постоянных остановках «страдают» в разы больше дизельных моторов. Да и выделение тепла у дизеля тоже более грамотное — турбина при малых оборотах в пробках почти не работает, а значит, мотор не испытывает лишние мощностные нагрузки.
А если подытожить по критерию расхода моторного масла, то дизель более правильно его использует, и срабатывается оно не так быстро, как в бензиновых моторах. Но здесь есть один нюанс: заправка дизеля требует большего количества масла — почти на 20%.
Очевидное преимущество за дизелем остается и в вопросе выделяемой мощности, пересчитанной к объему залитого в двигатель масла. Дизель здесь вне конкуренции и по этому критерию далеко оставляет своего бензинового соперника. А если водитель следует традиционным убеждениям о том, что из-за плохого качества масла (которое становится черным уже через 5 поездок, да и ЕВРО5 — это всего лишь рекламный ход) его нужно менять каждые 8 000-10 000 км пробега, то даже при нашем бездорожье дизельный двигатель будет работать очень долго.
Можно уверенно сказать, что современные дизельные моторы имеют гораздо больше преимуществ перед современными бензиновыми ДВС благодаря технической реализации последнего. А о том, насколько этих преимуществ больше, рассмотрим в формате «вопрос-ответ».
Дизельные моторы BMW — это разве не вчерашний день?
Наоборот, это перспективное решение. А что касается БМВ, то эта компания делает самые лучшие дизельные моторы в мире — они реально обладают такими качествами как приличная мощность, надежность и качество. Кроме того, дизели, выпущенные в последние годы, шумят значительно меньше. Такого низкого уровня шума в современных дизельных моторах удается добиться пока только компании БМВ. Можно сказать, что все плюсы своих бензиновых ДВС баварцы педантично внедряют в дизельные агрегаты. И наоборот. Вот только по некоторым параметрам бензиновые двигатели все равно отстают от дизельных. И этих параметров не так уж и мало. Взять хотя бы более простое внутреннее устройство дизеля. Ведь в нем не нужно использовать всякие «прибамбасы» типа Valvetronic и т.п. для улучшения экологичности и уменьшения расходов ГСМ. Можно уверенно говорить о безусловном лидерстве и больших перспективах дизельного двигателя на момент написания этой статьи.
Какие существуют модели дизельных моторов и что вы можете о них сказать?
М21 — к сожалению, не пересекался.
М51 — взглянуть удалось, нормальный, ничем не примечательный, мотор.
М57 — для авто из серии Х5 — самое то. В седан вряд ли впишется, но это мое личное мнение.
N57 — неплохой агрегат, ощущения от работы весьма схожи с аналогичными в случае эксплуатации бензинового двигателя.
N47/М47 — несмотря на очень шумную работу, данные дизельные моторы отличаются отличной экономичность. По той информации, что у меня есть, в последних моделях проблемы с ГРМ практически не встречаются. В общем, если вы нацелены на экономию, лучше остановиться на этой модели.
Хоть какая-то статистика имеется?
С этим сложно. Ведь для того, чтобы правильно измерить все параметры дизельных моторов, необходимо демонтировать форсунки. К сожалению, это непростой, медленный и дорогостоящий технологический процесс. Поэтому соответствующей статистикой не располагаю.
Каков ресурс?
Ресурс работы дизеля приятно удивляет — даже на самом плохом моторном масле ваша машина может спокойно пройти 220-250 тысяч километров без замены. И это справедливо для любой современной модели БМВ. Только мотор все это время не должен перегреваться и работать в нормальном режиме. Естественно, что с годами дизель стареет и начинает испытывать те же проблемы, что и его бензиновые аналоги. Причина более долгого срока эксплуатации дизельных моторов заключается в менее быстром изнашивании ЦПГ. В общем, нормальный дизельный двигатель вполне может проработать без проблем 6-8 лет гарантированно.
Какие имеются проблемы?
Сразу готовьтесь к тому, что за топливную аппаратуру придется выкладывать еще большие деньги. Например, ремонт дизеля и его заправка «с песком» стоят недешево. Зато для дизеля имеет смысл использовать «штатное» масло. Конечно, неприятности в течении всего срока его даже самой правильной эксплуатации, проявятся. Правда, вы их можете и не распознать! Реально же что-то предпринимать следует только тогда, когда расход масла достигнет 1 литра на 1000 километров.
Прейскурант цен на ремонт дизельного двигателя М57 автомобиля Х5 Е70 в сети автосервисов Shell ЗАО Москвы
| НАИМЕНОВАНИЕ РАБОТ | Стоимость |
| С/У двигателя БМВ | 26000 рублей |
| Переборка двигателя BMW | 28000 рублей |
На все работы проводимые в автотехцентрах Shell ЗАО Москвы распространяется гарантия!
3.14 Принцип работы дизельного двигателя
3.2.2. Принцип работы дизельного двигателя
| ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ |
Вихревая камера
| 1 – форсунка; 2 – свеча накаливания; 3 – вихревая камера; | 4 – канал; 5 – поршень |
При работе дизельного двигателя свежий воздух, пройдя через фильтр, засасывается в цилиндры и сильно сжимается, в результате чего происходит его разогрев до высокой температуры. Когда поршень приближается к положению верхней мертвой точки в такте сжатия, в сжатый и разогретый воздух впрыскивается дизельное топливо и происходит его самовоспламенение.
Для облечения запуска холодного двигателя применяются две автономные системы. Одна из систем при холодном пуске поддерживает повышенные обороты холостого хода до прогрева двигателя.
Вторая система служит для улучшения воспламенения топлива в цилиндрах в момент пуска. В вихревых камерах каждого цилиндра установлены свечи накаливания. Перед запуском двигателя на них подается напряжение, что показывает загорание контрольной лампочки на комбинации приборов. В течение нескольких секунд свечи накаляются до высокой температуры и контрольная лампочка гаснет, что служит сигналом для запуска двигателя. Раскаленные свечи поднимают температуру в вихревой камере и облегчают воспламенение топлива. Необходимо отметить, что свечи отключаются не сразу после запуска двигателя, а спустя некоторое время, позволяя двигателю выйти на нормальный рабочий режим. Выход из строя даже одной свечи ведет к затрудненному запуску двигателя с перебоями в работе и сильной вибрацией.
Топливная система предназначена для очистки и подачи в цилиндры двигателя распыленного топлива в необходимом для соответствующего режима работы количестве.
В систему питания входят установленный сзади топливный бак, топливный фильтр, топливный насос высокого давления, форсунки, топливопроводы высокого и низкого давления.
Подкачивающим насосом топливо забирается из бака и направляется к фильтру. Фильтром задерживаются механические примеси и вода, содержащаяся в топливе. В корпусе топливного насоса смонтирован насос ручной подкачки топлива. Очистившись в фильтре, топливо поступает к топливному насосу высокого давления.
Количество подаваемого в цилиндры топлива регулируется дозатором, управляемым тросом от педали акселератора. Угол опережения впрыска изменяется в зависимости от оборотов двигателя механическим центробежным регулятором, встроенным в ТНВД.
Топливный насос высокого давления не требует обслуживания. Привод топливного насоса осуществляется от коленчатого вала на двигателе с рабочим объемом 1,6 дм 3 через три прямозубых шестерни или на двигателе с рабочим объемом 1,8 дм 3 – через дополнительный зубчатый ремень.
Для остановки двигателя имеется электромагнитный клапан. При запуске двигателя на обмотку клапана подается напряжение +12 В клапан открывается и пропускает топливо к насосу и форсункам. При выключении двигателя поворотом ключа в замке зажигания выключается топливный клапан и перекрывается подача топлива.
Топливный насос под высоким давлением через трубопроводы подает топливо к форсункам, которые установлены в головке блока цилиндров около камер сгорания. Форсунки впрыскивают топливо в вихревые камеры, в которых и происходит воспламенение топлива.
Форсунки представляют собой клапан, который открывается при строго определенном давлении топлива (110–120 бар). Распылитель, находящийся на нижнем конце форсунки, формирует факел распыляемого топлива требуемой формы. Отсечка топлива производится иглой под воздействием пружины форсунки. Распылитель и игла являются узлом прецизионной точности и требуют аккуратного обращения при ремонте. Излишки топлива после отсечки просачиваются вдоль иглы, смазывая ее, и по обратному трубопроводу отводятся в бак.
Исправность и правильная регулировка форсунок очень важны для нормальной работы двигателя. Если распылитель форсунки не обеспечивает факел требуемой формы или происходит плохая отсечка, двигатель начинает работать с вибрацией, появляются сильные механические стуки, повышается дымление. Предупреждение
Давление впрыска является регулируемым параметром. Во время эксплуатации двигателя давление впрыска часто падает, поэтому форсунку необходимо периодически проверять и, при необходимости, регулировать.
Необходимо отметить, что распылители от разных моделей двигателей внешне одинаковы, но имеют разные характеристики, в частности, форму факела, поэтому следует применять только те новые распылители, которые рассчитаны на данную модель.
С ноября 1987 года двигатель с рабочим объемом 1,6 дм 3 оборудуется системой рециркуляции отработанных газов. Часть отработанных газов, при этом проступает в цилиндры двигателя и сжигается. Система клапанов обеспечивает правильное дозирование рециркулируемых газов. Температурный датчик, расположенный на корпусе термостата системы охлаждения, прерывает работу системы при температуре двигателя ниже +60° С. Система рециркуляции отработанных газов не требует обслуживания. Только после снятия топливного насоса высокого давления можно проверить и, при необходимости, отрегулировать вакуумный регулирующий клапан.
Узлы и детали дизельного двигателя
Компоненты системы
Механические узлы и детали дизельного Сначала описываются следующие двигателя делятся на три большие части.
* Картер двигателя
* Кривошипно-шатунный механизм
* Газо-распределительный механизм
* Эти три части находятся в постоянном взаимодействии. взаимосвязи, которые оказывают существенное влияние на свойства двигателя: интервал между воспламенениями;
* порядок работы цилиндров;
* уравновешивание масс.
Интервал между воспламенениями
Механические элементы двигателя в основном делятся на три группы: картер двигателя, кривошипно-шатунный механизм и привод клапанов. Эти три группы находятся в тесной взаимосвязи и должны быть взаимосогласованы. Интервал между воспламенениями -это угол поворота коленчатого вала между двумя следующими друг за другом воспламенениями.
В течение одного рабочего цикла в каждом цилиндре один раз происходит воспламенение топливо-воздушной смеси. Рабочий цикл (всасывание, сжатие, рабочий ход, выпуск) у четырехтактного двигателя занимает два полных оборота коленчатого вала, т. е. угол поворота составляет 720°.
Одинаковый интервал между воспламенениями обеспечивает при всех частотах вращения равномерную работу двигателя. Этот интервал между воспламенениями получается следующим образом:
интервал между воспламенениями = 720°: количество цилиндров
Примеры:
* четырехцилиндровый двигатель: 180° коленчатого вала (KB)
* шестицилиндровый двигатель: 120° KB
* восьмицилиндровый двигатель: 90° КВ.
Чем больше количество цилиндров, тем меньше интервал между воспламенениями. Чем меньше интервал между воспламенениями, тем равномернее работает двигатель.
По крайней мере, теоретически, т. к. к этому еще добавляется уравновешивание масс, которое зависит от конструкции двигателя и порядка работы цилиндров. Для того чтобы в цилиндре могло произойти воспламенение, соответствующий поршень должен находиться в „ВМТ конца такта сжатия, т. е. должны быть закрыты соответствующие впускной и выпускной клапаны. Это может иметь место, только когда коленчатый вал и распределительный вал правильно расположены относительно друг друга. Интервал между воспламенениями определяется взаимным расположением шатунных шеек (угловым расстоянием между коленами) коленчатого вала, т. е. углом между шейками следующих друг за другом цилиндров (порядок работы цилиндров). В V-образных двигателях угол развала должен быть равен интервалу между воспламенениями для достижения равномерной работы.
Поэтому восьмицилиндровые двигатели BMW имеют угол между рядами цилиндров 90°.
Порядок работы цилиндров
Порядок работы цилиндров — это последовательность, в которой происходит воспламенение в цилиндрах двигателя.
Порядок работы цилиндров непосредственно отвечает за плавную работу двигателя. Он определяется в зависимости от конструкции двигателя, количества цилиндров и интервала между воспламенениями.
Порядок работы цилиндров всегда указывается, начиная с первого цилиндра.
| Конструкция двигателя количество цилиндров | Смещение шеек КВ | Угол развала | Интервал между воспламенениями | Порядок работы цилиндров |
| 4-цилиндровый рядный двигатель | 180° | — | 180° КВ | 1-3-4-2 |
| 6-цилиндровый рядный двигатель | 120° | — | 120° КВ | 1-5-3-6-2-4 |
| 8-цилиндровый V-образный двигатель | 90° | 90° | 90°КВ | 1-5-4-8-6-3-7-2 |
‘); w.show();» alt=»mex_yz_obz_(2).jpg» title=»mex_yz_obz_(2).jpg»/>
Рис.1 — Кривая момента инерции
1- Направление по вертикали
2- Направление по горизонтали
3- Рядный шестицилиндровый двигатель BMW
4- V-образный шестицилиндровый двигатель 60°
5- V-образный шестицилиндровый двигатель 90°
Уравновешивание масс
Как описано ранее, плавность работы двигателя зависит от конструкции двигателя, количества цилиндров, порядка работы цилиндров и интервала между воспламенениями.
Их влияние можно показать на примере шести цилиндрового двигателя, который BMW изготавливает в виде рядного двигателя, хотя он занимает больше места и более трудоемок в изготовлении. Разницу можно понять, если сравнить уравновешивание масс рядного и V-образного шестицилиндровых двигателей.
На следующем рисунке показаны кривые момента инерции рядного шестицилин-дрового двигателя BMW, V-образного шестицилиндрового двигателя с углом между рядами 60° и V-образного шестицилиндрового двигателя с углом 90°.
Разница очевидна. В случае рядного шестицилиндрового двигателя движения масс уравновешиваются настолько, что весь двигатель практически неподвижен. V-образные шестицилиндровые двигатели, напротив, имеют явную тенденцию к движению, что проявляется в неравномерной работе.
‘); w.show();» alt=»mex_yz_obz_(3).jpg» title=»mex_yz_obz_(3).jpg»/>
Рис 2 — Картер двигателя М57
1- Крышка головки блока цилиндров
2- Головка блока цилиндров
3- Блок-картер
4- Масляный поддон
Корпусные детали
Корпусные детали двигателя берут на себя изоляцию от окружающей среды и воспринимают различные силы, которые возникают в процессе работы двигателя.
Корпусные детали двигателя состоят из показанных на следующем рисунке основных деталей. Для выполнения картером своих задач необходимы также уплотнительные прокладки и болты.
Основные задачи:
* восприятие возникающих при работе двигателя сил;
* герметизация камер сгорания, масляного поддона и охлаждающей рубашки;
* размещение кривошипно-шатунного механизма и привода клапанов, а также других узлов.
Кривошипно-шатунныи механизм
Кривошипно-шатунныи механизм отвечает за преобразование возникающего при сгорании топливо-воздушной смеси давления в полезное движение. При этом поршень получает прямолинейное ускорение. Шатун передает это движение на коленчатый вал, который превращает его во вращательное движение.
Кривошипно-шатунный механизм является функциональной группой, которая преобразует давление в камере сгорания в кинетическую энергию. При этом возвратно-поступательное движение поршня переходит во вращательное движение коленчатого вала. Кривошипно-шатунныи механизм является оптимальным решением в части выхода работы, коэффициента полезного действия и технической реализуемости.
Конечно, имеются следующие технические ограничения и конструктивные требования:
* ограничение частоты вращения вследствие сил инерции;
* непостоянство сил в течение рабочего цикла;
* возникновение крутильных колебаний, которые создают нагрузки на трансмиссию и на коленчатый вал;
* взаимодействие различных поверхностей трения.
На следующем рисунке показаны детали кривошипно-шатунного механизма:
‘); w.show();» alt=»mex_yz_obz_(4).jpg» title=»mex_yz_obz_(4).jpg»/>
Рис.3 — Кривошипно-шатунныи механизм двигателя М57
1- Коленчатый вал
2- Поршни
3- Шатуны
Привод клапанов
Привод клапанов управляет сменой заряда. В современных дизельных двигателях BMW находит применение исключительно привод клапанов done с четырьмя клапанами на цилиндр. Передача движения на клапан осуществляется через рычаг толкателя.
В двигатель должен периодически подаваться наружный воздух, в то время как отработавший газ, который он производит, должен отводиться. В случае четырехтактного двигателя всасывание наружного воздуха и выпуск отработавшего газа называют сменой заряда или газообменом. В процессе смены заряда впускные и выпускные каналы периодически открываются и закрываются с помощью впускных и выпускных клапанов.
В качестве впускных и выпускных клапанов используются подъемные клапаны. Продолжительность и последовательность движений клапанов обеспечиваются распределительным валом.
‘); w.show();» alt=»mex_yz_obz_(5).jpg» title=»mex_yz_obz_(5).jpg»/>
Рис.4 — Головка блока цилиндров двигателя М47
1- Распредвал выпускных клапанов
2- Гидравлическая система компенсации клапанного зазора
3- Направляющая втулка клапана
4- Выпускной клапан
5- Впускной клапан
6- Пружина клапана
7- Распредвал впускных клапанов
8- Роликовый рычаг толкателя
Конструкция
Привод клапанов состоит из следующих деталей:
*
* распределительные валы;
* передаточные элементы (роликовые рычаги толкателей);
* клапаны (целая группа);
* гидравлическая система компенсации клапанного зазора (HVA) при наличии;
* направляющие втулки клапанов с пружинами клапанов.
На следующем рисунке показана конструкция головки блока цилиндров с четырьмя клапанами (двигатель М47) с роликовыми рычагами толкателей и гидравлической системой компенсации клапанного зазора.
Конструкции
Привод клапанов может иметь различные исполнения. Их различают по следующим признакам:
* количество и расположение клапанов;
* количество и расположение распределительных валов;
* способ передачи движения на клапаны;
* способ регулировки зазоров в клапанах.
От первых двух пунктов зависит обозначение привода клапанов. Они приведены далее
| Сокращение | Обозначение | Пояснение |
| sv | Side Valves | Клапаны находятся сбоку цилиндра и приводятся в движение расположенным снизу распределительным валом. Боковой клапан означает, что клапанная головка расположена сверху. |
| ohv | Overhead Valves | Верхнее расположение клапанов с нижним расположением распределительного вала. Расположенные снизу распределительные валы устанавливаются ниже линии раздела головки блока цилиндров и блок-картера. |
| ohc | Overhead Camshaft | Верхнее расположение клапанов с верхним расположением двух распределительных валов для каждого ряда цилиндров. В этом случае используется по одному отдельному распределительному валу для впускных и выпускных клапанов. |
| done | Double Overhead Camshaft | Верхнее расположение клапанов с верхним расположением двух распределительных валов для каждого ряда цилиндров. В этом случае используется по одному отдельному распределительному валу для впускных и выпускных клапанов. |
‘); w.show();» alt=»mex_yz_obz_(6).jpg» title=»mex_yz_obz_(6).jpg»/>
Рис.5 — Компоненты привода клапанов двигателя М57
1- Впускной клапан
2- Пружина клапана со встроенной тарелкой (впускной клапан)
3- Элемент гидравлической системы компенсации клапанного зазора
4- Распредвал впускных клапанов
5- Выпускной клапан
6- Пружина клапана с встроенной тарелкой (выпускной клапан)
7- Роликовый рычаг толкателя
8- Распредвал выпускных клапанов
Дизельные двигатели BMW сегодня имеют исключительно по четыре клапана на цилиндр и по два расположенных сверху распределительных вала для каждого ряда цилиндров (dohc). Двигатели BMW M21 / М41 / М51 имели только по два клапана на цилиндр и по одному распределительному валу для каждого ряда цилиндров (ohc).
Передача движения кулачков распределительного вала на клапаны в дизельных двигателях BMW осуществляется роликовыми рычагами толкателей. При этом нужный зазор между кулачком распределительного вала и так называемым повторителем кулачка (например, роликовым рычагом толкателя) обеспечивается благодаря механической или гидравлической системе компенсации клапанного зазора (HVA).
На следующем рисунке показаны детали привода клапанов двигателя М57.
Блок-картер
Блок-картер, называемый также блоком цилиндров, включает цилиндры, рубашку охлаждения и картер приводного механизма. Требования и задачи, которые предъявля
