О двигателе BMW Х NB

Характеристики

Параметры двигателя  Munich Plant указаны в таблице:

Точный объем2.979 л.
Блок цилиндровАлюминиевый
Система питанияИнжектор
Кол-во цилиндров6
Кол-во клапанов4 на цилиндр, всего – 24
Ход поршня89.6 мм.
Диаметр цилиндра84 мм.
Степень сжатия10.02.2019
Мощность (зависит от модификации)306-370 л.с.
Крутящий момент (зависит от модификации)400-465 Нм.
Требуемое топливоБензин АИ-95
Расход топлива на 100 км.По городу – до 11.6 л. По трассе – до 6.5 л.
Требуемая вязкость масла5W-30, 5W-40
Объем масла в двигателе6.5 л.
Возможный расход масла700 мл. /1000 км.
Замена смазки через10000 км, лучше – через7-8 тыс. км.
Нормальная рабочая температура110 С
Ресурс200 тыс. км. до капитального ремонта
ТюнингДо 400 л.с.

В 2009 году мотор представили в составе автомобиля VMW 535i GT. Заем его ставили и на другие модели:

  1. 135i
  2. 235i
  3. 335i
  4. 435i
  5. 535i
  6. X1 35i
  7. X3 35i
  8. X4 35i
  9. 640i
  10. 740i
  11. X5 35i
  12. X5 40i
  13. X6 35i.

N55B30 – универсальный мотор, устанавливаемый на разные типы автомобилей – от легких спортивных купе до массивных и тяжелых внедорожников.

Типичные неисправности

В принципе, все моторы схожи собой по конструкции и характеристикам. Итак, рассмотрим, какие частые проблемы можно встретить на N55:

Блок цилиндров N55

Блок цилиндров N55

  1. Пропуски зажигания. Закоксованные гидрокомпенсаторы. Стоит проверить, и при необходимости заменить.
  2. Повышенный расход масла. Неисправность кроется в вентиляции картерных газов.
  3. Вибрация. Зачастую это связано с неисправностью одной из форсунок.

Проблемы

В 2014 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».

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.

Общий вид системы впрыска высокого давления в двигателе Н55: 1 – Трубопровод высокого давления; 2 – Магистраль высокого давления Rail; 3 – Трубопровод высокого давления; 4 – Датчик давления в магистрали Rail; 5 – Электромагнитная форсунка;

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 %.

Система подготовки рабочей смеси в Н55: 1 – Обратный клапан для усилителя тормозов; 2 – Обратный клапан для дополнительных потреблений; 3 – Датчик детонации; 4 – Подсоединение трубопровода высокого давления к магистрали Rail; 5 – Датчик давления топлива; 6 – Трубопровод подвода топлива; 7 – Датчик давления масла; 8 – Клапан управления количеством; 9 – Насос высокого давления; 10 – Вакуумный насос;

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. Давление 200 бар требуется только при высокой нагрузке и низкой частоте вращения. Насос высокого давления имеет ту же конструкцию, что и насос двигателей N53 и N54.

Диаграмма давления топлива в двигателе N55: m – Нагрузка двигателя; n – Частота вращения; p – Давление;

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.

Контрактные двигатели

С учетом того, что разные модификации двигателя N55B30 производятся по сей день, найти «контрактник» будет легко. Причем, они доступны в широком ценовом диапазоне, и конечная стоимость зависит от года выпуска, наличия навесного оборудования, пробега и т.д.

На разных площадках цены на эти двигатели могут варьироваться в диапазоне 200-400 тысяч рублей. Возможно, удастся найти дешевые «убитые» экземпляры, которые пойдут на запчасти.

Судя по предложениям продавцов, нормальный «живой» двигатель в новом состоянии можно «взять» за 380 тысяч рублей.

Рекомендации к приобретению мотора стандартные: чем новее – тем лучше. Стоит учитывать, что первые моторы N55B30 начали выпускать в 2009 году, поэтому сегодня им уже по 8-9 лет. За этот срок ресурс любого двигателя можно израсходовать, поэтому при выборе контрактного ДВС предпочтение стоит отдавать моделям 2015 года выпуска и младше. В противном случае есть высокий риск взять мотор с большим пробегом и произведенным капитальным ремонтом, хотя в ряде случаев это даже хорошо. Выбирая свежий мотор 2015 года выпуска и новее, можно рассчитывать на 100-200 тыс. км. пробега, хотя гарантий никаких.

Система впуска и система выпуска ОГ

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.

Система всасывания в двигателе N55: 1 – Всасывающий патрубок; 2 – Трубопровод неочищенного воздуха; 3 – Глушитель шума всасывания; 5 – Крышка глушителя шума всасывания; 6 – Пленочный термоанемометрический расходомер воздуха; 7 – Подсоединение системы вентиляции картера двигателя; 8 – Турбонагнетатель; 9 – Трубопровод наддувочного воздуха; 10 – Охладитель наддувочного воздуха; 11 – Трубопровод наддувочного воздуха; 12 – Датчик температуры и давления наддувочного воздуха; 13 – Дроссельная заслонка; 14 – Впускной коллектор;

Система всасывания в моторе Н55: A – Неочищенный воздух; B – Чистый воздух; C – Нагретый наддувочный воздух; 1 – Всасывающий патрубок; 2 – Трубопровод неочищенного воздуха; 3 – Глушитель шума всасывания; 4 – Фильтрующий элемент; 5 – Крышка глушителя шума всасывания; 6 – Пленочный термоанемометрический расходомер воздуха; 7 – Подсоединение системы вентиляции картера двигателя; 8 – Турбонагнетатель; 9 – Трубопровод наддувочного воздуха; 10 – Охладитель наддувочного воздуха; 11 – Трубопровод наддувочного воздуха; 12 – Датчик температуры и давления наддувочного воздуха; 14 – Впускной коллектор;

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. С помощью позиционирования клапана сброса давления на турбонагнетателе удалось заметно уменьшить количество деталей. Через клапан можно накоротко соединить сторону впуска со стороной нагнетания.

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.

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 впуска с блоком управления DME в N55: 1 – Фланец крепления блока управления двигателем; 2 – Фланец соединения с дроссельной заслонкой; 3 – Система впуска; 4 – Блок управления двигателем; 5 – Ребра охлаждения;

Система вентиляции топливного бака

В фильтре с активированным углем пары топлива и через клапан вентиляции топливного бака подаются на сжигание. Технология турбонаддува требует адаптировать эту систему к данным условиям.

Система вентиляции топливного бака в моторе Н55: 1 – Подсоединение к вентиляционному трубопроводу фильтра с активированным углем; 2 – Подсоединение перед дроссельной заслонкой; 3 – Клапан вентиляции топливного бака; 4 – Подсоединение за дроссельной заслонкой; 5 – Подсоединение перед турбонагнетателем;

Обзор

Благодаря турбонагнетателю TwinScroll система выпуска ОГ проще, чем у двигателя N54 с двумя турбонагнетателями. Наряду с одним, расположенным рядом с двигателем, катализатором (3) установлены один средний глушитель (4) и два задних глушителя (5 + 6).

Система выпуска ОГ в двигателе N55 на примере BMW F07: 1 – Выпускной коллектор; 2 – Турбонагнетатель; 3 – Катализатор; 4 – Промежуточный глушитель; 5 – Задний глушитель, правый; 6 – Задний глушитель, левый;

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.

Соединение турбонагнетателя с картером двигателя N55: 1 – Выпускной коллектор; 2 – Вакуумный регулятор; 3 – Подсоединение к охладителю наддувочного воздуха; 4 – Трубопровод подвода масла; 5 – Клапан сброса давления; 6 – Трубопровод для стока масла; 7 – Подвод охлаждающей жидкости; 8 – Отвод охлаждающей жидкости; 9 – Ось перепускного клапана; 10 – Подсоединение к системе выпуска ОГ;

Турбонагнетатель

Двигатель N55 имеет один турбонагнетатель TwinScroll вместо двух отдельных маленьких турбонагнетателей, как у двигателя N54.

Турбонагнетатель TwinScroll для двигателя N55: A – Канал 1 выпуска ОГ (цилиндр 1-3); B – Канал 2 выпуска ОГ (цилиндр 4-6); C – Подсоединение к катализатору; D – Вход глушителя шума всасывания; E – Кольцевой канал; F – Выход к охладителю наддувочного воздуха; 1 – Перепускной клапан; 2 – Плечо рычага перепускного клапана; 3 – Вакуумный регулятор перепускного клапана; 4 – Клапан сбора давления; 6 – Турбинное колесо; 8 – Канал охлаждения; 10 – Возврат масла; 11 – Отвод охлаждающей жидкости;

Турбонагнетатель Twin Scroll мотора N55: A – Канал 1 выпуска ОГ (цилиндр 1-3); B – Канал 2 выпуска ОГ (цилиндр 4-6); C – Подсоединение к катализатору; D – Вход глушителя шума всасывания; E – Кольцевой канал; F – Выход к охладителю наддувочного воздуха; 1 – Перепускной клапан; 2 – Плечо рычага перепускного клапана; 3 – Вакуумный регулятор перепускного клапана; 4 – Клапан сбора давления; 10 – Возврат масла; 11 – Отвод охлаждающей жидкости;

Турбонагнетатель Twin Scroll в Н55: A – Канал 1 выпуска ОГ (цилиндр 1-3); B – Канал 2 выпуска ОГ (цилиндр 4-6); C – Подсоединение к катализатору; D – Вход глушителя шума всасывания; E – Кольцевой канал; F – Выход к охладителю наддувочного воздуха; 1 – Перепускной клапан; 2 – Плечо рычага перепускного клапана; 3 – Вакуумный регулятор перепускного клапана; 4 – Клапан сбора давления; 5 – Обходной канал; 6 – Турбинное колесо; 7 – Колесо компрессора; 8 – Канал охлаждения; 9 – Вал турбины;

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. Так как с увеличением давления коэффициент полезного действия так же увеличивается, то вследствие пульсации так же улучшается характеристика давления наддува и, вместе с этим, характеристика крутящего момента двигателя.

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.

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

Катализатор двигателя N55: 1 – Лямбда-зонд перед катализатором; 2 – Подсоединение к турбонагнетателю; 3 – Керамический монолит 1; 4 – Выходная воронка катализатора; 5 – Керамический монолит 2; 6 – Лямбда-зонд перед керамическим монолитом 1;

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.