Тюнинг двигателя BMW N20
(Автомобили BMW 125i BMW 220i, BMW 228i, BMW 320i, BMW 328i, BMW 420i, BMW 428i, BMW 520i, BMW 528i, BMW X1 2.0, BMW X1 2.8, BMW X3 2.0, BMW X3 2.8, BMW X4 2.0, BMW X4 2.8, BMW z4 1.8, BMW z4 2.0 выпуска после 2011 года)
Двигатель N20 это четырех цилиндровый двигатель BMW с турбонаддувом и непосредственным впрыском бензина в цилиндр, который устанавливается на различные модели BMW с индексами 1.8i, 2.0i и 2.8i в конце названия после 2011 года.
Прежде чем мы перейдем к разговору о тюнинге двигателя BMW N20 предлагаю ознакомиться с его конструкцией и модификациями.
Впервые двигатель BMW N20 был представлен в 2011 году вместе с автомобилем BMW X1 2.8 xDrive. В дальнейшем этот двигатель появился на следующих моделях: BMW 125i; BMW 220i, BMW 228i; BMW 320i, BMW 328i; BMW 520i, BMW 528i; BMW X1 2.0 xDrive, BMW X1 2.8i xDrive; BMW X3 2.0 xDrive, BMW X3 2.8 xDrive; BMW X4 2.0 xDrive, BMW X4 2.8 xDrive; BMW Z4 1.8i, BMW Z4 2.0i и BMW Z4 2.8i.
За время выпуска различных моделей двигателей BMW N20, использовались следующие блоки управления двигателем (ЭБУ): MEVD 172.2, MEVD 1724, MEVD 1729, MEVD 172p.
Первоначально был представлен двигатель с мощностью 245 лс. при 5000 – 6500 об/мин, а крутящий момент которого достигал величины 350 нм. при 1250-4800 об/мин.
Модификации двигателя BMW N20.
BMW 220i, BMW 320i, BMW 520i, BMW X1-2.0, BMW X3-2.0, BMW X4-2.0, BMW z4-2.0
BMW 125i M Performance,
BMW 228i, BMW 328i, BMW 528i, BMW X1-2.8, BMW X3-2.8, BMW X4-2.8, BMW z4-2.8
Диаграммы мощности и крутящего момента различных двигателей BMW N20.
Рассмотрим особенности конструкции этого мотора.
Полностью алюминиевый блок цилиндров с износостойким покрытием стенок цилиндров. Это покрытие образуется в результате газодиномического напыления расплавленной стальной проволоки, в результате которого происходит электродуговая металлизация (ЭДМ) алюминия железом. Эта технология позволяет с одной стороны обеспечить преимущества полностью алюминиевых блоков цилиндров (алюсил), обеспечивающих минимальный зазор между поршнем и цилиндров, а с другой стороны обеспечивает высокую прочность стенки цилиндра.
Кованный коленчатый вал с диаметром шатунных и коренных шеек 50 мм, получился достаточно легким для мотора с такой мощностью (13 кг против 21 кг на моторе BMW N52).
Новая система управления двигателем фирмы Bosch MEVD 172x, на основе процессоров Infineon TriCore, который обеспечивает большую скорость работы по сравнению с предшественниками. Область для храния программы теперь располагается в самом процессоре и нет потерь при передаче информации между различными элементами блока управления.
Система смазки с регулировкой производительности с электромагнитным регулятором, которая позволят обеспечивать необходимое давление масла в любых условиях.
Объединение в единую систему управления всех современных систем газораспределения и смесеобразования: система регулировки положения распределительных валов DOUBLE VANOS; система бесступенчатой регулировки хода впускных клапанов VALVETRONIC; система непосредственного впрыска бензина в цилиндр и турбонаддув с турбиной TwinScroll.
Все эти системы объединены в общее название TVDI (Turbo-Valvetronic-Direct-Injection) и обеспечивают широчайшие возможности по регулировке фаз газораспределения и формированию локальных зон горения смеси в цилиндре с необходимой степенью обогащения.
VALVETRONIC. Состоит из системы бесступенчатой регулировки хода клапанов и механизма регулировки фаз газораспределения VANOS. Благодаря чему возможно гибкое управление ходом и фазами впускных клапанов, а так же регулировка фаз выпускных клапанов.
В основе механизма лежит эксцентриковый вал червячным электроприводом и сложная система толкающих рычагов. Это уже 3 поколение этой системы, которая несмотря на сложность конструкции в целом уже доказала свою надежность.
Так же регулировка хода впускных клапанов обеспечивает функцию дросселирования и позволяет управлять мощностью двигателя вместо дроссельной заслонки, что обеспечивает высокую скорость реакции на положение педали газа.
Так же как и на моторе BMW N55 электропривод VALVETRONIC расположился внутри головки блока цилиндров и больше не выступает чужеродным приливом на клапанной крышке.
Турбонаддув – На моторе BMW N20 применяется турбонаддув с одной турбиной выполненной по технологии TwinScroll, которая позволяет изолировать выхлопные газы по группам цилиндров 1-4 и 2-3.
Это существенно повышает эффективность турбины и позволяет одновременно использовать для привода турбины не только давление и температуру отработавших газов, он и энергию волны импульсного наддува. Таким образом за счет специальной конструкции выпускного коллектора и турбонагнетателя достигается минимальное время реакции двигателя на малых оборотах.
Регулировка производительности турбонагнетателя происходит за счет открытия байпасной заслонки и перенаправления части выхлопных газов в обход турбины. Эта заслонка управляется с помощью ваккумного привода и и пьезоэлектрического клапана.
Как и на предыдущих моторах турбонагнетатель и выпускной коллектор образует единую деталь, что обеспечивает минимальные расстояния между выпускным клапаном и турбиной, а так же общую компактность конструкции.
В целом благодаря всем этим новейшим технологиям и системам получился довольно интересный мотор, который при весе в 113 кг. (против 178 кг у BMW N52) обеспечивает значительно лучше характеристики по крутящему моменту и экономичности.
Технические характеристики мотора BMW N20:
Рядный 4 цилиндровый бензиновый
Рабочий объем (см куб)
Диаметр цилиндра / ход поршня
Диаметр коренных вкладышей коленчатого вала
Диаметр шатунных вкладышей коленчатого вала
Порядок работы цилиндров
Мощность двигателя (лс / кВт при об/мин)
245 / 180 при 5000-6500
218 / 160 при 5000-6000
184 / 135 при 5000-6250
156 / 115 при 5000-6250
Максимальный крутящий момент (Нм при об/мин)
350 при 1250-4800
310 при 1250-4800
270 при 1250-4500
240 при 1250-4400
Максимально допустимая частота вращения (об/мин)
Литровая мощность (кВт/л)
Количество клапанов на цилиндр
Диаметр впускного клапана (мм)
Диаметр выпускного клапана (мм)
Макс. Ход впускного / выпускного Клапана (мм)
Диапазон регулировки VANOS Стороны впуска
Диапазон регулировки VANOS стороны выпуска
Положение распредвала впускных клапанов
Положения распредвала выпускных клапанов
Фаза открытия распредвала впускных клапанов
Фаза открытия распредвала выпускных клапанов
Масса двигателя (кг)
Система управления двигателем
MEVD 1722, MEVD 1724, MEVD 1729, MEVD 172p.
Соответствие экологическим нормам EU / US
Тюнинг мотора BMW N20.
Как несложно понять из предыдущего описания есть, по сути, всего два мотора BMW N20: один со степенью сжатия 10:1, а другой со степенью сжатия 11:1. В остальном, богатство модельного ряда обеспечиваются за счет различных настроек блока управления двигателем.
Конструктивно отличие этих моторов только в форме поршнях. Для моторов со степенью сжатия 11:1 используются поршня с меньшим объемом углубления в днище поршня.
Таким образом, любой мотор со степенью сжатия 10:1 можно штатным образом форсировать до уровня мощности 245 лс. Это касается моделей BMW z4-1.8i, BMW 125i, BMW-X1 20i и BMW-X3 20i, а так же некоторых моделей с индексом 20i, на которых стоит двигатель с низкой компрессией (поставляется в страны с плохим бензином, опция S858).
Для остальных моделей с мотором N20B20-U0 для достижения параметров идентичным заводским необходимо менять поршня. Однако практика показала, что и моторы со степенью сжатия 11 в целом прекрасно работают на штатной прошивке 245 лс.
Учитывая вышесказанное мы с уверенностью можем сделать вывод, что наиболее эффективным способом форсирования мотора BMW N20 является чип-тюнинг.
Конечно, есть основания полагать, что в неблагоприятных условиях (жаркая погода, высока нагрузка и нарушения теплового режима двигателя) система контроля детонации уменьшит мощность двигателя на какую-то величину, однако все равно это будет больше, чем штатные 184 лс.
Давайте рассмотрим, что же такое степень сжатия и чем опасны ее высокие значения.
Степень сжатия — это геометрический показатель двигателя, который определяется отношением полного объема цилиндра к общему камеры сгорания. Чем выше степень сжатия, тем выше давление в цилиндре перед воспламенением топливной смеси, и соответственно, тем выше температура и давление рабочего тела в начале такта рабочий ход. А так же выше мощность двигателя и лучше его экономичность.
Однако повышать степень сжатия можно до определённого предела, преодолев который можно разрушить двигатель.
Чем же опасна более высокая степень сжатия. Ответ, в общем-то, очевиден – детонация. При превышении давления сжатия выше некоторой величины возникают локальные зоны горения топливной смеси со сверхзвуковой скоростью – взрывы внутри цилиндра, которые приводят к возникновению ударных волн, разрушающих двигатель.
Обычно для современного мотора, работающего на бензине 91-98, величина степени сжатия находится в диапазоне 10,2-11,3. Для турбированных моторов степень сжатия снижают до 8,5-9,5. Это связано с тем, что для возникновения детонации критично абсолютное давление в цилиндре перед воспламенением, а не номинальное значение степени сжатия. По понятным причинам у моторов с турбонаддувом давление в цилиндре больше, чем у атмосферных с такой же степенью сжатия.
Однако моторы BMW с непосредственным впрыском топлива в цилиндр и Valvetronic стали исключением из этого правила. Например, мотор BMW S55, имея достаточно высокую степень наддува (литровая мощность 143 лс), имеет степень сжатия 10,2:1.
Это связано в первую очередь с особенностями рабочего процесса моторов TVDI: за счет формирование внутри цилиндра локальных зон с нормальной или слегка обогащенной смесью и испарение впрыснутого топлива, создаются идеальные условия сгорания топливной смеси. Таким образом и стала возможна надежная работа таких моторов с турбонаддувом со степенью сжатия 10-11 без детонации.
Конструкция мотора BMW N20, в целом, идентична мотору S55 от BMW M3 F80 и учетом литровой мощности в 122 лс. и технологии TVDI, сжатия в 11:1 не выгляди уж такой уж сверх высокой.
При этом надо понимать, что после увеличения мощности до 245 лс. появятся некоторые ограничения при эксплуатации такого мотора:
- Необходимо использовать только бензин АИ 98. Применение для этого мотора 91 бензина категорически противопоказано, а 95 нежелательно.
- Возрастают требования к системе охлаждения – необходим придирчивый контроль за ее исправностью: регулярная промывка радиатора и проверка теплового режима работы двигателя.
- Возрастают требования к системе смазки: однозначно применять короткий интервал смены масла и контроль за состоянием деталей двигателя на предмет образования отложений на них, которые могут ухудшить отвод тепла от деталей ГБЦ.
В остальном же ваш BMW с индексом 2.0i конце названия модели может легко получить под капотом 245 лс.
Если же вам захочется получить мощность более 245 лс, то поршня все-таки лучше заменить.
При тюнинге мотора BMW N20 с низкой степенью сжатия без особого риска для надежности получить мощность в 290 лс и крутящий момент в 420 нм.
Тюнинг и гарантия
Пожалуй самый волнующий вопрос: можно ли увеличить мощность и сохранить гарантию?
Видимо однозначный ответ на этот вопрос могут дать только специалисты из самого BMW-AG. Мы лишь можем предусмотреть ряд мероприятий, что бы было невозможно обнаружить следы чип-тюнинга средствами штатной диагностики (сохранение оригинальных идентификационных номеров прошивки и записи о программировании)
К сожалению на данный момент нет возможности работать через разъем OBD2. Блок управления двигателем необходимо демонтировать, затем, активировав режим boot, можно скачать или залить программу.
Залить можно либо стандартную программу, либо измененную.
В случае когда необходимо отлаживать программу или по тем или иным причинам необходимо ее регулярно менять, то возможно установить внутрь ЭБУ специальную плату, которая сможет включать boot режим без демонтажа ЭБУ с впускного коллектора. что существенно упростит работу по чиптюнингу.
Программа тюнинга автомобилей с двигателем BMW N20.
Автомобиль BMW 125i — F20/F21
Мотор BMW N20b20-M0. Этап 1 – тюнинг двигателя до 245 лс.
BMW 3 series Gran Turismo 328 Sport › Logbook › JB4 или прошивка (консерва) на N20?
Всем привет!
Давно хотел поделиться со всеми своим опытом использования тюнинговой прошивки Stage2 и JB4.
История началась примерно год назад, когда меня начали терзать смутные сомнения в правильности подхода к тюнингу моего двигателя N20. На тот момент у меня был установлен коробочный чип JB4, который в принципе работал не плохо, но были минусы в виде затупов при переключениях и отсутствия плавной работы двигателя. Любое легкое прикосновение с педали газа вызывало бурный отклик и машина начинала стремительно ускоряться. Было очень сложно дозировать мощу с помощью педали газа, что очень сильно напрягало в пробках.
Поговорив с умными людьми в основном из мира эво и субару, было принято решение шить блок управления, поскольку на субах это делается легко и не принужденно и дает отличные результаты. К этому моменту на рынке стали появляться прошивки для BMW N20. И тут я сделал 2 большие ошибки:
1) Мозг субару это не мозг BMW. Мозги BMW это мегасложная штука.
2) Решил сэкономить и залить консерву без каких либо настроек под мой автомобиль и бензин.
В результате я получил 2! дырки в блоке и непонятно какую прошивку stage2.
Первое время меня все все устраивало, поскольку проблемы JB4 ушли и машина ехала не плохо и предсказуемо, медленнее чем на JB4 но стабильно. Были даже покатушки и замеры мощности на стенде. Но все-таки у меня были сомнения, ведь никто не делал настройку, не снимал логи.
В результате я решил снять логи с помощью JB4, которая все еще стояла у меня на машине и работала на 4ой карте в режиме диагностики. Когда я увидел графики, волосы зашевелились у меня во всех местах
На все мои вопросы к моим прошивальшикам что за нах, был получен ответ, что все отлично и так и должно быть. После таких ответов я назамедлительно откатил свою машину обратно в сток. Слава богу откатили все корректно и бесплатно.
А дальше я опять включил старую, добрую JB4. Благодаря забугорным форумам и переписке с multydrew1 мне удалось настроить коробку и избежать тех недостатков, о которых я писал ранее в этом посте. Благодаря возможности ограничения наддува на первой и второй передачах удалось настроить ланч контрол. В результате всех этих настроек я получил вот такой лог работы двигателя.
Теперь пару мифов и заблуждений относительно JB4:
1) JB4 зло потому что обманывает датчик детонации.
Скажите как она это может сделать?! JB4 просто увеличивает таргет по бусту, обманывая сенсор MAP и контролирует результат по кан шине и датчику TMAP. Да и потом глядя на приведенные выше графики, как вы думаете где наиболее вероятна детонация? Правильно, на чипе stage2 🙂
2) JB4 зло потому что снижает ресурс двигателя.
Да, отчасти это так, потому что нагрузка на двигатель увеличивается. Но при своевременном и качественном обслуживании автомобиля + установка спорткатов и увеличенного интеркулера позволит вам существенно снизить это негативное влияние. Все это можно отнести и прошивке.
Более того JB4 включается только при температуре масла более 70 градусов и отключается при перегреве.
Есть защита от передувов и бедной смеси. Прошивка же дует сразу свои 25пси не зависимо ни от каких параметров. Выводы, опять же, сделайте сами.
Итак, к какому выводу я пришел на своем опыте.
На данный момент самым честным тюнингом двигателя N20 является JB4, поскольку позволяет вам видеть все настройки и результаты работы вашего двигателя. С выходом прошивки под EWG для JB4 все остальные прошивки вообще утратили свой смысл, поскольку теперь JB4 увеличивает буст по аддитивному принципу, т.е. добавляет 4 и 6 пси к наддуву в стоке на 1ой и 2ой карте соответственно. Теперь JB4 работает так, как будто вы пересели на более мощную машину, никаких рывков, затупов и провалов. Все очень ровно и четко.
Если все же вы решите чипануть машину, то я бы рекомендовал вам выяснить следующие моменты у вашего прошивальщика:
1) Метод вскрытия блока DME. Если будут сверлить, то тут сразу гарантия давай до свидания.
2) Чья прошивка. Есть ли логи работы этой прошивки и замеры мощности. Есть ли возможность подстройки прошивки под ваш конфиг железа и бензина. Здесь, как правило, полный провал. Ни у кого ничего нет ибо консервы этого не подразумевают.
На мой взгляд, самый оптимальный вариант это перешив 320 -> 328 в первые 10 моточасов. В этом варианте сверлить ничего не нужно и есть возможность сохранить заводскую гарантию.
