Новый дизель BMW с тремя турбокомпрессорами
Новый рядный 6-цилиндровый дизель BMW рабочим объемом 3 л был разработан по технологии Performance Twin Power Turbo. Применением системы наддува с тремя турбокомпрессорами и двумя охладителями надувочного воздуха, а также усовершенствованной системы впрыска топлива Common Rail удалось повысить его мощность до 381 л.с. и крутящий момент до 740 Нм. Новый двигатель предназначен для установки на автомобили BMW серии М Performance Automobile. Система наддува укомплектована тремя турбокомпрессорами Borg Warner, которые включаются в различных комбинациях в зависимости от частоты вращения коленчатого вала и положения педали акселератора. Два малоразмерных турбокомпрессора модели BV45 с регулируемыми направляющими аппаратами турбин действуют параллельно, а имеющий большую размерность турбокомпрессор V2 установлен последовательно с ними, для поддержания необходимого уровеня наддува при работе двигателя на режимах максимального крутящего момента и максимальной мощности. По сравнению с ранее применяемой системой наддува с двумя турбокомпрессорами новая система позволила увеличить мощность двигателя на 25% и снизить расход топлива на 8%. В начальной фазе разгона автомобиля действует только один из турбокомпрессоров BV45, малый момент инерции его ротора способствует быстрой его раскрутке и повышению давления нагнетаемого воздуха. При 2700 об/мин параллельно первому подключается второй малоразмерный турбокомпрессор BV45, который обеспечивает рост мощности двигателя при средних и больших частотах вращения коленчатого вала. Турбокомпрессор V2 вступает в действие при 1500 об/мин, обеспечивая повышение крутящего момента до 740 Нм при 2000 об/мин и удерживание его на этом уровне до 3000 об/ мин, а также выход на режимы максимальной мощности в диапазоне от 4000 до 4400 об/мин. Максимальная частота вращения коленчатого вала двигателя равна 5400 об/мин. Чтобы не создавать излишне высокого противодавления в выпускной системе при работе двигателя на высоких оборотах, предусмотрен выпуск части отработавших газов через регулируемый заслонкой байпас в обход турбины турбокомпрессора V2. Все заслонки, используемые в системе наддува для перераспределения потоков воздуха и газов, управляются пневматически. Охлаждение наддувочного воздуха производится в двух теплообменниках, один из которых установлен между большим и малыми турбокомпрессорами, а другой – перед входом во впускной коллектор. Оба теплообменника включены в низкотемпературный контур охлаждения, жидкость в котором перекачивается насосом с электроприводом. Включенный в этот контур дополнительный радиатор установлен перед основным радиатором системы охлаждения. Снижению температуры наддувочного воздуха способствует также жидкостное охлаждение корпуса компрессора низкого давления. Из-за повышения рабочего давления газов в цилиндрах с 185 до 200 бар предприняты меры, обеспечивающие повышенную прочность деталей цилиндропоршневой группы. В частности, изменена конструкция поршня, в головке которого сделан канал для охлаждающего масла. Усилены конструкции шатунов и коленчатого вала, изготовляемых из высокопрочных сталей. Головка и блок цилиндров нового двигателя отливаются в кокиль из алюминиевого сплава GK-AlSiMg7Cu0,5 и подвергаются специальной обработке, при которой производится их разогрев до температуры размягчения материала и уплотнение давлением, под действием которого устраняются образовавшиеся в процессе литья поры. Это мероприятие позволило увеличить прочность деталей в среднем на 12%. Стяжка головки цилиндров и крышек коренных подшипников с блоком цилиндров производится посредством анкерных болтов, которые обеспечивают надежное соединение при минимальных деформациях. Топливная система Common Rail с пьезофорсунками была также усовершенствована: давление впрыска повышено до 2200 бар, а число отдельных впрысков в каждом цикле увеличено до трех в предварительной и до четырех в заключительной фазах. Новый 6-цилиндровый дизель устанавливается на автомобили BMW M550d xDrive, BMW M550d xDrive Touring, BMW X5 M50d и BMW X6 M50d. Укомплектованный им автомобиль BMW M550d xDrive разгоняется с места до 100 км/ч за 4,7 с и расходует на 100 км всего 6,3 л дизельного топлива. При этом установленные в общем корпусе сажевый фильтр и нейтрализатор обеспечивают снижение выбросов вредных веществ до норм Euro VI.
