Двигатели BMW NB, NBB, NBU: характеристики, модификации, проблемы

Характеристики

Параметры двигателя соответствуют табличным:

Точный объем1.997 л
Блок цилиндровАлюминиевый
ПитаниеИнжектор
Кол-во цилиндров4
Кол-во клапанов4 на цилиндр, всего 16
Ход поршня90.1 мм.
Степень сжатия10.2-11
МощностьМаксимальная – 245 л.с. при 5000 об/мин.
Крутящий моментМаксимальный – 350 Нм при 1250-4800 об/мин.
ТопливоБензин АИ-95-98
Расход бензинаДо 8 л/100 км по городу
До 5.7 л/100 км по трассе
Требуемая вязкость масла5W-30, 5W-40
Объем масла в двигателе5 л.
Возможный расход смазкиДо 700 гр/1000 км.
Замена масла через10000 км, лучше – через 5-7.5 тыс. км.
Ресурс250+ тыс. км.
Потенциал тюнинга+ 300 л.с.

Проблемы двигателя

И хотя ДВС семейства N20 заслуженно считаются успешными, они имеют некоторые недостатки, схожие с проблемами двигателей N13. Самые распространенные:

  1. Плавающие обороты на холостом ходу. Встречается довольно часто на машинах с мотором N20B20 и его модификациях. Считается стандартной и легко решается. Чаще всего причиной становится загрязнение клапана холостого хода. Естественно, это вызывает некорректную работу клапанов.
  2. Вибрация двигателя – вызывается изношенностью топливных форсунок. Это одна из распространенных проблем на двигателях BMW. Когда ресурс форсунок подходит к концу, они неправильно впрыскивают воздушно-топливную смесь – в цилиндры она поступает с неверным соотношением воздух/бензин (обедненная), что вызывает нарушение динамических параметров мотора.
  3. Сломанный расходомер воздуха – из-за него система зажигания запаздывает, в результате чего топливно-воздушная смесь переобогащается. Естественно, это влечет повышенный расход бензина из-за того, что в составе смеси становится больше топлива, меньше воздуха.
  4. Отказ электроники при длительных максимальных нагрузках. Не рекомендуют эксплуатировать двигатель на пике его возможностей.
  5. Частая смена масел и марок топлива с разными октановыми числами плохо влияют на эффективность работы двигателя. Поэтому лить нужно только качественный бензин (98-ой) и использовать рекомендованное BMW масло.

В Сети есть разные выводы экспертов о плохо реализованной системе маслоподачи. В моторах до 2013 года выпуска эта проблема проявляется почти в 100% случаев при достижении пробега в 100 тыс. км. Где-то на этом сроке случается поворот вкладышей. Определить проблему с подачей масла на стадии эксплуатации невозможно – «болезнь» диагностируют уже после заклинивания. После 2013 года (финального рестайлинга) этой проблемы нет.

При регулярном и своевременном обслуживании двигатель N20B20 прослужит долго, а его проблемы по большей части связаны с неправильной эксплуатацией или естественным износом. Специалисты рекомендуют на отметке в 100 тыс. км. заменить ГРМ, VANOS, форсунки, колпачки. Это позволит «освежить» мотор и проездить без серьезных проблем еще 100 тыс. км. Если повезет, то даже на стоковых комплектующих удастся без серьезных поломок «пробежать» 160-170 тысяч километров. До 200 тыс. км. без ремонта двигатель вряд ли доживет, но даже это отличный результат для современного ДВС.

Технологии

В моторах N20 применяется система Valvetronic, с помощь которой баварские разработчики снизили расход топлива на 10%. В отличие от обычных двигателей, здесь для подачи воздуха в цилиндры не применяется классическая дроссельная заслонка. Подача воздуха в камеры осуществляется с помощью изменяемой продолжительности впуска. Вместо дроссельной заслонки используется специальный впускной клапан с изменяемой высотой. Подобный механизм оказался эффективным – он получил название Valvetronic.

Также в N20B20 применяется турбонаддувом с системой twin-scroll. Здесь турбина оснащена двумя улитками разного диаметра. Это позволяет стабильно держать высокий крутящий момент как на высоких, так и на низких оборотах. Двигатель становится более отзывчивым и удобным в управлении.

Далее – система Doble-Vanos, которая предполагает изменение фаз газораспределения. Приставка Double говорит о том, что система затрагивает два распредвала – на впускных и выпускных клапанах. Система также позволяет снизить расход топлива и, следовательно, кол-во выбрасываемых вредных веществ в атмосферу. При этом работа двигателя на холостых оборотах становится более ровной, но самое главное – есть ощутимая прибавка в мощности на любых оборотах, что объясняется высокой точностью работы системы. То есть при увеличении оборотов клапана открываются раньше, чем на холостом ходу, а при достижении высоких оборотов – с задержкой.

Впрочем, такая система получила и недостатки. Главный из них – ненадежность. И хотя система относительно проста, уплотнительные кольца со временем дубеют, возникает люфт и износ. Doble-Vanos повышает технические характеристики двигателя и снижает расход топлива, но моторы без нее более надежны из-за отсутствия этого узла.

Впускной коллектор и выпуск ОГ

Впускной коллектор и система выпуска отработавших газов в принципе такие же, как и на двигателе N55. В следующем списке перечислены важнейшие особенности впускного коллектора и системы выпуска ОГ:

  • Глушитель шума всасывания с жестким креплением к автомобилю
  • Пленочный термоанемометрический расходомер воздуха (HFM 7) на всех моделях двигателя
  • Турбонагнетатель TwinScroll со встроенным перепускным клапаном и клапаном рециркуляции наддувочного воздуха
  • Три штуцера системы вентиляции картера
  • Различное количество штуцеров системы вентиляции топливного бака (в зависимости от исполнения)

Обзор

Впускной коллектор в N20 и система выпуска отработавших газов: 1 — Охладитель наддувочного воздуха; 2 — Клапан рециркуляции наддувочного воздуха; 3 — Глушитель шума всасывания; 4 — Пленочный термоанемометрический расходомер воздуха; 5 — Турбонагнетатель; 6 — Перепускной клапан; 7 — Лямбда-зонд перед катализатором (регулировочный зонд); 8 — Катализатор; 9 — Лямбда-зонд за катализатором (контрольный зонд); 10 — Цифровая электронная система управления двигателем; 11 — Датчик давления во впускном коллекторе; 12 — Дроссельная заслонка; 13 — Датчик температуры и давления наддувочного воздуха;

Система впуска

Впускной коллектор двигателя N20: 1 – Система впуска; 2 – Датчик давления во впускном коллекторе; 3 – Дроссельная заслонка; 4 – Датчик температуры и давления наддувочного воздуха; 5 – Пленочный термоанемометрический расходомер воздуха; 6 – Глушитель шума всасывания; 7 – Воздухозаборники; 8 – Охладитель наддувочного воздуха; 9 – Подсоединение системы вентиляции картера двигателя в режиме наддува; 10 – Место подсоединения трубопровода подачи наружного воздуха системы вентиляции картера двигателя; 11 – Клапан рециркуляции наддувочного воздуха; 12 – Турбонагнетатель;

Пленочный термоанемометрический расходомер воздуха

Двигатель БМВ Н20 оснащен пленочным термоанемометрическим расходомером воздуха (HFM 7), который очень похож на аналогичное устройство двигателя N74. Пленочный термоанемометрический расходомер воздуха устанавливается во всех моделях двигателя N20, так как это уже является стандартом двигателей TVDI. Принцип работы такой же, как и в двигателе N13.

Система впуска

Как и на двигателе N55, блок DME крепится к системе впуска. Различия заключаются в том, что, во-первых, блок DME расположен на системе впуска, а не под ней. Во-вторых, после снятия блока DME система впуска не остается открытой. Между системой впуска и блоком DME находится металлическая пластина, которая хорошо отводит тепло блока DME к каналам всасывания системы впуска. За счет этого осуществляется эффективное охлаждение блока DME.

Система впуска двигателя N20 с дроссельной заслонкой: 1 – Дроссельная заслонка; 2 – Датчик давления во впускном коллекторе; 3 – Отвод от клапана вентиляции топливного бака; 4 – Металлическая пластина для крепления блока DME; 5 – Система впуска;

Датчик давления во впускном коллекторе

Прямо за дроссельной заслонкой, на входе системы впуска, находится датчик давления во впускной коллекторе. Применен комбинированный датчик давления и температуры. Однако сигнал температуры не используется для унификации применяемых в двигателях деталей.

Турбонагнетатель

Двигатель N20 оснащен турбонагнетателем, работающим по технологии TwinScroll. Она имеет на впуске турбины два разделенных канала, по каждому из которых на лопатки турбины направляется отработавший газ от двух цилиндров.

Турбонагнетатель двигателя N20: A – Канал выпуска ОГ цилиндра 2 и 3; B – Канал выпуска ОГ цилиндра 1 и 4; C – Выпуск к катализатору; D – Вход от глушителя шума всасывания; E – Кольцевой канал; F – Выпуск к охладителю наддувочного воздуха; 1 – Вакуумный регулятор перепускного клапана; 2 – Трубопровод подвода масла; 3 – Перепускной клапан; 4 – Турбинное колесо; 5 – Канал охлаждения; 6 – Смазочный канал; 7 – Отвод охлаждающей жидкости; 8 – Клапан рециркуляции наддувочного воздуха;

Турбонагнетатель имеет известную конструкцию с электрическим клапаном рециркуляции наддувочного воздуха и работающим под действием разрежения перепускным клапаном.

Принцип работы турбонагнетателя TwinScroll

Наименование TwinScroll обозначает турбонагнетатель с двухпоточным корпусом турбины. То есть отработавший газ от пар цилиндров направляется на турбину раздельно. В двигателе N20 (как принято на 4-цилиндровых двигателях) в пары объединены цилиндры 1 и 4 и цилиндры 2 и 3. За счет этого эффективнее используется так называемый импульсный наддув.

Наддув с подводом ОГ с постоянным давлением и импульсный наддув

Для наддува двигателей с помощью турбонагнетателя используются два принципа – подвод ОГ с постоянным давлением и импульсный наддув. Наддув с подводом ОГ с постоянным давлением означает, что давление перед турбиной примерно постоянно. Энергия, приводящая в действие турбонагнетатель, получается из разности давлений до и после турбины.

При импульсном наддуве давление перед турбиной быстро и сильно колеблется, то есть пульсирует под действием толчков отработавших газов из камеры сгорания. Увеличение давления приводит к волне давления, попадающей на турбину. В этом случае используется кинетическая энергия ОГ, волны давления приводят турбонагнетатель в действие толчками.

Импульсный наддув способствует быстрой реакции турбонагнетателя прежде всего на низких оборотах, так как здесь самая сильная пульсация, в то время как при наддуве с подводом ОГ с постоянным давлением разность давлений до и после турбины еще незначительная.

Фактически в турбонагнетателях легковых автомобилей всегда используются обе формы наддува. В зависимости от пропорции, каналов ОГ и количества цилиндров доля импульсного наддува выше или ниже.

Зависимость от цилиндров

В одноцилиндровых двигателях каждые два оборота каленвала происходит такт выпуска. Теоретически, каждые 720º угла поворота коленчатого вала в течении 180º происходит выпуск ОГ. На следующем рисунке показано сильно упрощенное соотношение давлений перед турбонагнетателем при одноцилиндровом двигателе.

Диаграмма в канале выпуска ОГ перед турбонагнетателем при 1-цилиндровом двигателе: A – Нижняя мертвая точка, открывается выпускной клапан; B – Верхняя мертвая точка, закрывается выпускной клапан, открывается впускной клапан; C – Нижняя мертвая точка, закрывается впускной клапан; D – Верхняя мертвая точка, воспламенение;

Как видно по рисунку, каждые 720º оборота коленчатого вала образуется волна давления, которая ударяет пот турбине. Этот импульс ускоряет турбину.

На следующем рисунке показано соотношение давлений перед турбиной на 4-цилиндровом двигателе.

Диаграмма давления в канале выпуска ОГ перед турбонагнетателем при 4-цилиндровом двигателе: 1 – Открывается выпускной клапан 1-го цилиндра; 2 – Открывается выпускной клапан 2-го цилиндра; 3 – Открывается выпускной клапан 3-го цилиндра; 4 – Открывается выпускной клапан 4-го цилиндра;

Так как за два полных оборота коленчатого вала каждый цилиндр имеет свой такт выпуска, то за 720º оборота коленчатого вала образуется четыре волны давления. Вследствие интервала зажигания они равномерно распределяются с интервалом в 180º КВ. При этом волны давления накладываются друг на друга. В то время как давление одного цилиндра начинает снижаться, уже возрастает давление следующего цилиндра.

За счет этого перед турбиной возникает наложение давлений, как показано на следующем рисунке:

Диаграмма давления в канале выпуска ОГ перед турбонагнетателем при 4-цилиндровом двигателе, с наложением

За счет наложения значительно снижается разность между минимальным и максимальным давлениями. При этом так же снижается воздействие импульса волны давления на турбину. В этом случае составляющая импульсного наддува в турбонагнетателе ниже.

Турбонагнетатель TwinScroll позволяет предотвратить возникновение этого эффекта на 4-цилиндровых двигателях. За счет разделения четырех цилиндров по двум каналам в каждом из каналов образуется соотношение давлений 2-цилиндрового двигателя, как показано на следующем рисунке.

Диаграмма давления в канале выпуска ОГ перед турбонагнетателем при 4-цилиндровом двигателе, по отдельности с наложением: 1 – Открывается выпускной клапан 1-го цилиндра; 4 – Открывается выпускной клапан 4-го цилиндра;

Здесь также накладываются давления двух цилиндров. Однако, в обоих каналах цилиндры 1 и 4 и цилиндры 2 и 3 объединяются. Благодаря порядку работы цилиндров 4-цилиндрового мотора между тактами выпуска каждого канала образуется интервал в 360º КВ. То есть, несмотря на наложение, имеется большая разность давлений, что позволяет лучше использовать кинетическую энергию ОГ.

Для объединения цилиндров 1 и 4 и цилиндров 2 и 3 используется выпускной коллектор специальной формы.

В турбонагнетателе эти два канала идут отдельно друг от друга к приводным лопастям турбонагнетателя. От традиционного турбонагнетателя, турбонагнетатель TwinScroll отличается наличием центральной перемычки в кольцевом канале вокруг турбины

Выпускной коллектор

Выпускной коллектор двигателя N20, имеет такую же конструкцию, как и на двигателе N55. Он имеет изоляцию воздушных зазоров и приварен к турбонагнетателю. На BMW N20 используется выпускной коллектор «четыре в два», что необходимо для особого принципа работы турбонагнетателя TwinScroll. При этом в отдельный клапан объединяются выпускные каналы цилиндров 1 и 4 и цилиндров 2 и 3.

Выпускной коллектор в N20 с турбонагнетателем: 1 – Каналы выпуска ОГ цилиндров 1 и 4; 2 – Каналы выпуска ОГ цилиндров 2 и 3; 3 – Турбонагнетатель;

Катализатор

Мотор BMW N20 имеет расположенный рядом с двигателем однопоточный катализатор с двумя керамическими частями.

Двигатель BMW N20 на X1 xDrive28i, вид по сечению катализатора: 1 – Место подсоединения к системе выпуска ОГ; 2 – Проставочная втулка; 3 – Контрольный зонд; 4 – Регулировочный зонд; 5 – Место подсоединения к турбине; 6 – Керамическая часть 1; 7 – Керамическая часть 2;

ОбъемДиаметрКоличество ячеек
Керамическая часть 10,75118,4600
Керамическая часть 20,99125400
Лямдазонды

Используются известные ламбда-зонды фирмы Bosch:

  • Регулировочный зонд: LSU ADV;
  • Контрольный зонд: LSF4.2;

Регулировочный зонд находится перед первичным катализатором, как можно ближе к выходу турбины. Его положение выбрано таким образом, чтобы все цилиндры могли определятся по отдельности. Контрольный зонд находится между первой и второй керамической частями.

Описание

Агрегат BMW N20B20 и его модификации представляют собой турбированные ДВС с 4 цилиндрами и 16 клапанами. Они стали на конвейер в 2011 году – тогда в BMW позиционировали их как замену устаревшим 6-цилиндровым моторам N53B25 и N53B30.

Конструктивные особенности агрегата близки к стандартным: алюминиевый блок цилиндров, 2 балансирных вала, стальное напыление на цилиндрах, кованый коленчатый вал с 4 противовесами. Головка блоки цилиндров очень напоминает ту, которая использовалась в N55. Здесь используется система Valvetronic (о ней подробнее ниже) и Doble-Vanos (на обоих распредвалах), непосредственный впрыск топлива TVDI. Высокая мощность отчасти обеспечивается мощным компрессором twin-scroll от Mitsubishi, дующим с силой 1.2 бар.

Модификации

Двигатель N20B20, как и все успешные моторы других концернов, получил разные модификации:

  1. N20B20 – самый первый агрегат семейства, созданный в 2011 году. Он получил степень сжатия 10, турбокомпрессор с силой 1.15 бар, мощность в 245 л.с. при 5000 об/мин. Его крутящий момент в 350 Нм достигается при 1250-4800 об/мин. В основном мотор ставился на машины BMW с индексом 28i.
  2. N20B20O0 – предназначался для автомобилей с индексом 25i. Его мощность снижена до 238 л.с. (при 5000 об/мин), крутящий момент тот же – 350 Нм при 1250-4800 об/мин.
  3. N20B20M0 – выпускается с 2012 года. Степень сжатия – 10, мощность 218 л.с. при 5000 об/мин; крутящий момент – 310 Нм при 1350-4800 об/мин. В основном ставился на BMW с приставкой в названии 25i.
  4. N20B20U0 – мотор с повышенной степенью сжатия (до 11), давлением наддува 0.55 бар, небольшим выхлопом. Его мощность достигала всего 184 л.с. (при 5000 об/мин), а крутящий момент – 270 Нм. Устанавливалась на BMW с индексом 20i. Эта же модификация со сжатием 10 и мощностью 156 л.с. ставилась на BMW 18i.

Все эти двигатели производятся и по сей день.

Сколько масла в двигателе (объем)

Сколько литров заливать?
  • 316i (136 л.с.) 1.6 л. N13B16 — 4,25 литра
  • 320i (170 л.с.) 1.6 л. 170 л.с. — 4.25 л
  • 320i (184 л.с.) 2.0 л. N20B20 — 5 л
  • 320D (184 л.с.) 2.0л. — 5 л
  • 328i (245 л.с.) 2.0 л. — 5 л
  • 335i (306 л.с.) 3.0 л. N55B30 — 6,5 л

Совет: запаситесь еще 1л. масла, поскольку расход масла у автомобилей БМВ F30 около 1л. на 10.000км., это абсолютно нормально, особенно для бензиновых двигателей. Поэтому вопрос из разряда почему жрет масло — должен беспокоить только в том случае, если расход больше 2-3л. на 10.000км.

Натяжитель цепи ГРМ

До 2007 на двигателе N46 применялся неудачный натяжитель цепи. Он представляет собой болт с гидравлическим цилиндром. Из-за этого болта нарушается натяжение цепи, что проявляется цоканием и тарахтением цепи сразу после запуска. Натяжитель стоит менять на обновленный при замене цепи и направляющих.

Также из-за конструктивного недостатка уплотнительного кольца этот натяжитель может произвольно откручиваться. При откручивании через натяжитель может вытечь значительная часть масла, что приведет к масляному голоданию и гибели мотора. Для предотвращения этой проблемы нужно менять стальное уплотнительное кольцо на усовершенствованное. Натяжитель на двигателе N46 необходимо затягивать с усилием 65 Нм.

Вакуумная система

Вакуумная система двигателя N20 схожа с системой мотора N13 и N55, но в двигателе N20 разрежением управляется заслонка глушителя.

Вакуумная система двигателя N20: 1 – Место подсоединения усилителя тормозов; 2 – Вакуумный насос; 3 – Место подсоединения заслонки глушителя; 4 – Вакуум-ресивер; 5 – Электропневматический преобразователь давления EPDW для перепускного клапана; 6 – Вакуумный регулятор перепускного клапана;

Стоит ли покупать?

Большинство механиков сходятся во мнении, что покупка BMW N20B20 до 2013 года выпуска – не лучшая идея. На этих моторах есть высокая вероятность возникновения проблемы с маслоподачей. Если у него пробег превышает 100 тыс. км., то, вероятно, мотор уже пережил заклинивание и серьезный капитальный ремонт. На таких ДВС проблема маслоподачи, вероятно, решена, поэтому в данном случае моторы BMW N20 до 2013 года выпуска лучше брать отремонтированными, но и цена их должна быть низкой.

После 2013 года автомобили на базе BMW N20B20 рекомендуются к покупке. Правда, за 4-5 лет их ресурс также могли выкатать, поэтому есть риск взять мотор, который только начинает «болеть». Все зависит от эксплуатации предыдущим владельцем.

На соответствующих площадках эти двигатели легко найти:

Средняя стоимость мотора – 150-200 тысяч рублей без навесного оборудования. То есть на середину 2018 года данные агрегаты достаточно дорогие, что логично. Конечная цена зависит от состояния двигателя, его пробега и других факторов.

Тюнинг

Самый простой способ поднять мощность с 245 до 280 л.с. – применить классический чип тюнинг Stage 1. Если прошить в Stage 2, заменить интеркулер, выхлоп и холодный впуск, то мощность удастся довести до 300 л.с.

Важно: тюнинг на BMW N20B20 и модификациях не рекомендуется – он приведет к преждевременному износу мотора. С учетом того, что ресурс данных ДВС достигает 250 л.с., проводить тюнинг и тем самым понижать данное значение – занятие неразумное. У BMW есть отличные двигатели, которые при тюнинге не теряют свой эксплуатационный ресурс, BMW N20 – не один из них.

Обгонная муфта генератора

Генератор двигателя N46 оснащен обгонной муфтой, которая служит порядка 80 000 – 100 000 км. При износе муфты сильно возрастает нагрузка на демпферный шкив коленвала, который разрушится раньше времени. На заклинивание обгонной муфты генератора указывает скрип ремня при остановке двигателя и сильные вибрации ремня при работе мотора.

Выбрать и купить генератор для двигателя BMW вы можете в нашем каталоге запчастей.