ГЛАВНАЯ > СТАТЬИ о BMW > Технические статьи > Двигатель BMW M102 турбо: техническая информация
Двигатель BMW M102 турбо: техническая информация | Печать |
25.05.07 12:52

 

Двигатель BMW M102 турбо: техническая информация

> Головка блока цилиндров (ГБЦ)
> Впускной коллектор
> Турбина / Турботаймер
> Выпускной коллектор
> Редукционный клапан (Wastegate)
> Перепускной клапан (Blow-off)
> Форсунки
> Трансмиссия
> Электронный блок управления двигателем (ЭБУ Motronic)
> Электронный блок слежения за детонацией (KR/LDR)

     В BMW 745i устанавливался рядный шестицилиндровый двигатель обёмом 3.2 (до 04.1983) или 3.4 литра (с 05.1983) с турбонаддувом. Официально этот двигатель называется M102; фактически это слегка модифицированный M30. На мотор объёмом 3.2 литра устанавливалась система питания L-Jetronic, а на мотор объёмом 3.4 литра - только система Motronic версии 1.0 Adaptive. В некоторых источниках мотор с L-Jetronic называют M102, а мотор с Motronic - M106. Также в некоторых источниках эти моторы называют M30B32TK / M30B34TK соответственно. В дальшейшем в этой статье будет использоваться одно обозначение - M102.

Блок цилиндров

     Различия M102 и M30 минимальны, но они всё же имеются. Диаметр цилиндра и ход поршня идентичны (89/86 мм для 3.2, 92/86 мм для 3.4). В блоке M102 присутствуют маслянные жиклёры, запресованные в верхнюю часть коренных подшипников. Они способствуют охлаждению и смазке поршневых пальцев и поршней. Для подпитки жиклёров, в блоке M102 выполнены вертикальные масляные каналы (они показаны стрелкой на фотографии 1). На правой по ходу движения стороне блока есть плоский прилив c отверстием для возвратной масляной магистрали от турбины. Туда запресована металическая трубка диаметром пол дюйма.

     Поршни на M102 идентичны поршням от североамериканских версий M30 (с пониженной степенью сжатия), они имеют углубоения в 14 см3 способствующие смесеобразованию (судя по ETK - номера поршней разные - прим. ред). Шатуны на M102 и M30 полностью идентичны. Кольца различаются материалом, из которого они изготовлены. Кроме того, верхнее кольцо на M102 хромировано. Поршневые пальцы идентичны на обоих моторах. Степень сжатия на M30 (вариант для северной америки) 8.8:1 для 3.3-литрового мотора, и 8.0:1 для 3.4-литрового. M102 объёмом 3.2 литра имел степень сжатия 7.0:1. но потом она была повышена до 8.0:1 на M102 объёмом 3.4 литра.

Фото 1. Блок M102 вид сверху c НЕ оригинальным коваными пошнями. Стрелкой показан один из масляных каналов для подпитки жиклёров, расположенных в коренных подшипниках.

     Некоторые другие отличительные черты M102 представлены на фоторгафии 2. Цифрой 1 указаны места установки двух датчиков детонации. Цифрой 2 отмечено место установки датчика температуры охлаждающей жидкости (снизу от впускного канала шестого цилиндра). На блоке M30 места устаноки этих датчиков (приливы) присутствуют, но они не просверлены. Используя дрель, легко можно проделать нужные отверстия.

Фото 2. Блок M102 вид сбоку. Стрелками показаны места устнановки двух датчиков детонации (1) и датчика температуры охлаждающей жидкости (2).


Головка блока цилиндров (ГБЦ)

     Головка блока цилиндров M102 тоже имеет отличия от головки M30. У M102 выпускной коллектор крепится нержавеющими шпильками диаметром 10 миллиметров, в то время как у M30 шпильки имеют диаметр 8 миллиметров. Ранние M30 (83-87гг.) имели камеру сгорания в 60 см3, в то время как M102 имеет камеру ~65 см3. Также головка M30 имеет маркировку "3.2/3.5" под впускным каналом 6-ого цилиндра, в то время как M102 имеет маркировку "Turbo". Распредвал - одинаковый на M30 и на M102. А вот клапана - разные. Выпускные клапана на M102 - с натриевым наполнением для лучшего охлаждения. ГБЦ от M30 несложно переделать для использования на M102. На фотографии 3 представлена ГБЦ от US M30 1987 года, которая была модифицирована для использования на M102. Стрелкой указаны допольнительные каналы, которые были просверлены для установки ГБЦ на M102. Эта ГБЦ имеет меньшие по объёму камеры сгорания, чем стандартная ГБЦ M102. Отверстия для шпилек, крепящих выпускной коллектор, были расточены до 10 миллиметров.

Фото 3. ГБЦ от M30 1987 года подготовленная для установки на M102.

Впускной коллектор

     На фотографии 4 представлен впускной коллектор от M102. Имеются небольшие отличия от коллектора M30. Корпус дроссельной заслонки такой-же, но датчик положения дросселя (TPS) у M102 свой. Также в корпусе коллектора на нижней его поверхности выполнены дополнительные порты (штуцера). На коллекторе M30 присутствуют приливы в нужных местах, но они не просверлены.

Фото 4. Впускной коллектор M102


Турбина / турботаймер

     На M102 устанавливалась турбина K27 производства KKK. Также турбина этой модели использовалась в других автомобилях, таких как Порше или Мерседес. В турбине используются шарикоподшипники, центральная часть не имеет водяного охлаждения. Вместо этого через патрубок, прикреплённый к кузову, турбина обдувается встречным потоком воздуха.

Фото 5. Турбина KKK K27 на M102.

Для охлаждения турбины при остановке мотора используется небольшой электрический автономный вентилятор, управляемый турбо-таймером. На фотографии 5 цифрой 1 указано место устнавки блока турбо-таймера. Распиновка устройства представлена в таблице 1.

Фото 6. Место установки турбо-таймера VDO.


Таблица 1. Распиновка турботаймера VDO.
Номер провода Цвет провода Назначение
1 Красный / Белый

Red / White
На электромотор

Motor
2 Красный

Red
+12 вольт

+12 volts
Напрямую к АКБ

NO Relay
3 Коричневый

Brown
Земля

Ground
к "массе" на моторе

To Motor
4 Синий

Blue
? ?
5 Коричневый / Жёлтый

Brown / Yellow
Датчик температуры

NTC (temp sensor)
Срабатывает при температуре > 80 градусов

On when To > 80 C

     Датчик температуры (NTC) расположен под впускным окном шестого цилиндра (см. фотографию 2) и имеет только 1 контакт. Датчик считывает температуру охлаждающей жидкости из рубашки охлаждения.



Выпускной коллектор

     Выпускной коллектор - полностью уникальный у M102 по сравнению с M30, выполнен из чугуна, состоит из двух разных частей. Они соединены между собой с помощью муфты из нержавеющей стали. На фотографии 6 представлена одна из частей выпукного коллектора (та, к которой крепится турбина). Цифрой 1 показана трещина в коллекторе. Это очень распространённая проблема выпускного коллектора M102. Трещины образуются из-за очень высоких температур в этой области коллектора. Для того чтобы остановить разрастание трещины, можно засверлить её край тонким сверлом (3/32 дюйма). Турбина крепится к коллектору с помощью 4 болтов. Цифрой 2 показана канавка для установки уплотняющих колец из нержавеющей стали.

Фото 7. Одна из двух из частей выпускного коллектора M102.

     На фланцах коллектора, которые крепятся к головке, также имеются канавки для уплотняющих колец. Внутренняя поверхность коллектора очень хорошо отполирована, чтобы не создавать помех потоку выхлопных газов. Коллектор имеет очень много ребёр, они служат для отвода тепла. На фотографии 7 показан выпускной коллектор всборе.

BMW M102
Фото 8. Выпускной коллектор M102 в сборе.


Редукционный клапан (вестгейт, wastegate).

     Вестгейт выглядит уменьшеной копией вестгейта от Порше 930 турбо. Он имеет штампованый верх и 1 дополнительный порт (штуцер) для контроля за давлением наддува. Вестгейт установлен на своём патрубке из чугуна, который прикручивается к выпускному коллектору. Вестгейт контролирует давление наддува, направляя избыточные выхлопные газы в обход крыльчатки турбины. Пружина, установленная в корпусе вестгейта, прижимает клапан вестгейта, пока давление газов не будет достаточным чтобы преодолеть силу нажима пружины. Также в вестгейте реализована дополнительная система управления наддувом - с помощью электромагнитного воздушного клапана в нижнюю камеру вестгейта подаётся давление по сигналам электронного блока слежения за детонацией KR/LDR (это нужно например чтобы сбросить давление при появлении детонации). Механический вестгейт подвержен явлению под назвнием "wastegate creep" - то есть преждевременному открытию. Чтобы этого избежать, можно установить более жёсткую пружину на клапан вестгейта. Но при этом может ухудшиться работа электромагнитного воздушного клапана управления наддувом.

Фото 9. Редукционный клапан (wastegate).


Перепускной клапан (blow-off).

     На M102 объёмом 3.2 л (с системой питания L-jetronic) устанавливался перепускной клапан, так как концерн БМВ планировал использовать на 745i механические коробки передач. Затем от этой идеи отказались, и на M102 объёмом 3.4 литра (с системой питания Motronic) перепускной клапан уже не устанавливался.

Фото 10. Перепускной клапан (M102 объёмом 3.2 литра, L-jectronic).


Форсунки

     В M102 используются низкоомные форсунки Bosch с номером 0280 150 200 производительностью 271 сс/min. На M30 используются другие форсунки - Bosch 0280 150 201 производительностью 236 сс/min. Форсунки от M30 нельзя использовать на M102, так как на больших оборотах у них просто не хватит производительности.

M102turbo
Фото 11. Топливная рампа с форсунками от M102.


Трансмиссия.

     На 745i c мотором 3.2 литра (до 05.83) устанавливалась 3-x ступенчатая автоматическая коробка передач 3HP22 с гидравлическим управлением.

     На 745i с мотором 3.4 литра (после 05.83) устанавливалась автоматическая 4-ступенчатая коробка передач ZF 4hp22EH с электронным управлением. BMW никогда не выпускала эти машины с ручными коробками. У этих автоматических коробок часто выходит из строя гидротрансформатор, поэтому никогда не раскручивайте двигатель на нейтрали или паркинге.



Электронный блок управления двигателем (ЭБУ Motronic)

     M102 и M30 используют разные блоки управления двигателем (ЭБУ Motronic). ЭБУ от M30 нельзя использовать на M102. Моторная проводка тоже существенно различается.

     Существует несколько вариантов ЭБУ Motronic для M102. Они отличаются незначительно, в первую очередь - количеством микросхем ПЗУ, в которых записана программа управления двигателем. Встречаются варианты с 4 микросхемами (машины раннего выпуска), 2 микросхемами (середина производства), 1 микросхемой (машины позднего выпуска). ЭБУ Motronic располагается справа от ног пассажира, в нише за динамиком.

Фото 12. Электронный блок управления двигателем Motronic от 745i. К нему подключены два шлейфа - проводка мотора и проводка автоматической коробки передач.

     Таблица 2 содержит распиновку ЭБУ системы Мотроник (745i 1985 года). Последняя колонка обозначает тип синала для ЭБУ - входной или выходной.

Таблица 2. Разпиновка ЭБУ Мотроник (745i 1985 г.).
Вывод Цвет провода Назначение Тип сигнала
1 Чёрный

Black
Импульсы зажигания

ignition pulses (timing control)
Выходной (на катушку зажигания)

out to coil
2 Коричневый/Синий

Brown/Blue
Сигнал закрытия дроссельной заслонки

throttle switch idle contact (closed throttle input)
входной

in
3 Коричневый/Чёрный

Brown/Black
Сигнал полного открытия дроссельной заслонки

full load signal from KLR (WOT input)
входной (от пина #18 LDR)

in from LDR #18
4 Чёрный/Жёлтый

Black/Yellow
Сигнал запуска

start signal
входной

in
5 Коричневый

Brown
Масса для датчика положения коленвала

ground shield from reference sensor
входной

in
6 Серый/Коричневый

Grey/Brown
Сигнал датчика объёмного расхода воздуха (основной)

air flow sensor(common)


7 Серый/Жёлтый

Grey/Yellow
Датчик объёмного расхода воздуха

air flow sensor(sensor plate potentiometer)
выходной

out
8 Чёрный, в оплётке

Black,sheild
Обороты мотора

speed sensor
входной

in
9 Серый/Белый

Grey/White
Сигнал датчика объёмного расхода воздуха

air flow sensor
входной

in
11 Белый

White
Расход топлива

fuel rate output
Выходной, на эконометр в приборной панели

out to economy guage
13 Коричневый/Красный

Brown/Red
Датчик температуры ОЖ

NTC II (engine temp sensor)
входной

in
14 Коричневый/Белый

Brown/White
Сигнал на окрытие форсунок (1-2-3)

Fuel injector signals (1-2-3)
выходной

out
15 Коричневый/Желтый

Brown/Yellow
Сигнал на окрытие форсунок (4-5-6)

Fuel injector signals (4-5-6)


16 Коричневый

Brown
Земля

Ground
входной

in
17 Коричневый

Brown
Земля

Ground
входной

in
18 Красный/Синий

Red/Blue
Питание (от реле)

continous power(main relay)
входной

in
19 Коричневый

Brown
Земля

Ground
входной

in
20 Коричневый/Зелёный

Brown/Green
Топливный насос (реле)

fuel pump (relay control)
входной

in
21 Синий/Красный

Blue/Red
Обороты тахомтра (выход на тахометр)

engine speed output (to tach)
выходной (на LDR)

out to LDR
22 Серый/Пурпурный

Grey/Purple
Сигнал от датчика температуры воздуха

NTC I (air flow temp sensor)
входной

in
23 В оплётке

Sheild
?

Sheilding for O2 and engine speed
входной

in
24 Синий/Белый

Blue/White
???
25 Чёрный

Black
Датчик положения коленвала

reference mark sensor (TDC)
входной

in
26 Жёлтый, в оплётке

Yellow sheild
Датчик положения коленвала

reference mark sensor (TDC)


27 Жёлтый, в оплётке

Yellow,sheild
Датчик частоты вращения коленвала

speed sensor
входной

in
30 Белый

White
Датчик высоты над уровенм моря???

Altitude correction???


35 Красный/Синий

Red/Blue
Питание (от реле)

continous power(main relay)
входной

in


Электронный блок слежения за детонацией (KR/LDR).

     Аббревиатура KR/LDR на немецком означает "Контроль за детонацией / контроль за давлением наддува". Это ещё один электронный блок управления, расположенный в бардачке, который взаимодействует непосредственно с ЭБУ Motronic. Блок KR/LDR отсраивает зажигание "на лету", основываясь на информации от многочисленных датчиков.

На вход блок KR/LDR получает следующую информацию:

  • Давление во впускном коллекторе (boost - буст)
  • Угол открытия дроссельной заслонки (нагрузка на двигатель)
  • Tемпература воздуха на впуске - NTC 1 (считывает показания датчика температуры воздуха при прохождении через расходомер)
  • Момент зажигания в первом цилиндре
  • Сигналы с двух датчиков детонации
  • Угол зажигания без учёта детонации (значение, "зашитое" в ЭБУ Motronic)
  • Обороты мотора

На выходе блок KR/LDR генерирует следующую информацию:

  • Угол зажигания с учётом показаний датчиков детонации (если есть дотонация - зажигание становится более поздним)
  • Сигнал на электромагнитный клапан, который контролирует подачу давления в нижнюю камеру вестгейта (для контроля за давлением наддува)

     Блок LDR отслеживает показания датчиков, чтобы уберечь мотор от поломки. Если случается переддув (превышение максимально возможного давления наддува, по заводским настройкам около 0.7 бар), блок KR/LDR отключает подачу топлива.

     В таблице 3 дана распиновка блока KR/LDR (для 745i 1985 года, объём 3.4, Motronic). Некоторые выводы не используются совсем, назначение некоторых неизвестно.

Таблица 4. Разпиновка блока KR/LDR (745i 1985 г.)
Вывод Цвет провода Назначение Тип сигнала
2 Синий/Зелёный

Blue/Green
Электромагнитный клапан управления вестгейтом

Timing valve (solenoid PWM)
выходной, на э/м клапан

out to frequency valve
5 Белый/Красный

White/Red
сигнал вакуума во впускном коллекторе

intake vacuum signal (output to pressure display)
выходной

out
6 Чёрный, в оплётке

Black,sheild
Сигнал с датчика детонации #2

Knock sensor #2
входной

in
7 Белый/Синий

White/Blue
?

rpm dependent tach (5 v square wave)


8 Жёлтый, пара проводов в оплётке

Yellow, sheilded pair
Датчик положения акселератора

Throttle position sensor


9 Чёрный, пара скрученных проводов в оплётке

Black,sheild twisted pair
Сигнал с датчика детонации #1

Knock sensor #1


10 Желтый

Yellow
Земля для датчиков детонации

Ground for twisted pair(Knock sensor 1&2)


11 Чёрный, в оплётке

Black,sheild
Земля

ground


12 Коричневый

Brown
Момент зажигания в 1-ом цилиндре

twisted pair-cylinder 1 ignition sensor
входной

in
13 Коричневый/Чёрный

Brown/Black
Сигнал полностью открытой дроссельной заслонки

full throttle switch


out to DME #3
14 Коричневый

Brown
Земля для э/м клапана наддува

car ground final stage timing valve


16 Синиий/Белый

Blue/White
Импульсы зажигания (с учётом детонации)

ignition signal output(modified for knock)
выходной, пин 24 DME

out to DME #24
17 Чёрный/Жёлтый

Black/Yellow


выходной, пин 4 DME

out to DME #4
18 Жёлтый, в оплётке из 2 проводов

Yellow, sheilded pair
Момент зажигания в 1-ом цилиндре

cyl 1 ignition sensor


19 Чёрный, в оплётке из 2 проводов

Black,sheilded pair
Момент зажигания в 1-ом цилиндре

cyl 1 ignition sensor


20 Коричневый, в оплётке

Brown, sheilded
Земля для TPS

electronic ground connection (TPS)


21 Белый/Жёлтый

White/Yellow
Датчик положения дроссельной заслонки (TPS)

Throttle position sensor(supply)


24 Синий/Красный

Blue/Red
Обороты мотора

engine speed
входной, от пина 21 DME

in from DME #21
25 Красный/Синий

Red/Blue
Питание

power
Выходной, пины 35 и 18 DME

out to DME #35

     


 

Фото 12. Моторный отсек 745i.
На фотографии 12 представлен моторный отсек BMW 745i с двигателем M102. Цифрой 1 обозначен электромагнитный клапан, который контролирует давление в нижней камере вестгейта. Отсоединение трубки от вестгейта приведёт к увеличению максимального давления наддува на несколько psi (ВНИМАНИЕ! При этом KR/LDR потеряет возможность быстро сбрасывать давление наддува при появлении детонации). Отсоединение Сине-Зелёного провода с электромагнитного клапана приведёт к тому, что ЭБУ KR/LDR перейдёт в аварийный режим и максимальное давление наддува будет ограничено значением 2-3 psi. Цифрой 2 обозначено неизвестное устройство, предположительно - датчик положения над уровнем моря. Оно позволяет двигателю развивать заложенную заводом мощность на любой высоте над уровнем моря.

 



Оригинальный источник: http://home.austin.rr.com/bmw745i/tech_info.htm
tin.rr.com/bmw745i/tech_info.htm
Tags:     BMW M102 турбо      Двигатели BMW      BMW 745 turbo
 

У вас недостаточно прав для добавления комментариев. Вам необходимо зарегистрироваться на сайте.
Комментарии могут добавлять только зарегистрированные пользователи.

Автоклуб BMW Power (C) 2006-2016