Серия бензиновых моторов N20, оснащенных наддувом, была разработана концерном BMW для замены атмосферных двигателей N43/46 и N52/53. Силовой агрегат отличается компактностью, имеет повышенную мощность и момент, расходует меньше бензина. Обратной стороной медали является усложненная конструкция и сниженная ремонтопригодность.
Основное о двигателе N20
Двигатель N20 сохранил систему управления фазами газораспределения и изменения высоты подъема клапанов, но получил прямой впрыск бензина и турбину. В результате мотор превзошел по характеристикам предыдущие 6-цилиндровые модели, а снижение рабочего объема цилиндров привело к улучшению экономичности.
Одновременно было достигнуто увеличение крутящего момента, который стал равномерным в диапазоне от 1250 до 4800 об/мин.
Расшифровка маркировки
Пример чтения маркировки N20B20Oх:
- N – мотор разработан силами подразделений BMW Group;
- 2 – рядная компоновка с 4 цилиндрами;
- 0 – базовая модификация (ввод цифры в диапазоне от 1 до 9 указывает на изменение конструкции);
- B – двигатель рассчитан на продольную установку и работает на бензине;
- 20 – рабочий объем (для расчета число необходимо умножить на 10);
- О – категория мощности (в примере – стандартная);
- х – дополнительное поле для указания модификации.
Помимо стандартной версии N20 с обозначением О, завод выпускал модификации со сниженной или увеличенной мощностью. Например, буква U указывает на дефорсированную модель, а литеры T и S используются для обозначения двигателей с повышенными характеристиками.
Особенности конструкции
В конструкции двигателя N20 использован блок цилиндров из алюминиевого сплава, оснащенный съемной нижней частью, которая используется для фиксации вкладышей коренных опор коленчатого вала. Гильзы цилиндров отсутствуют, на рабочие поверхности при помощи газотермического процесса нанесен тонкий слой стали.
Двигатель N20 оснащен головкой из алюминиевого сплава, являющейся дальнейшей разработкой детали от мотора N55. Применена система Valvetronic III поколения, регулирующая высоту подъема клапанов. Система отличается использованием модернизированных промежуточных рычагов, для привода эксцентрикового вала использован электродвигатель с червячным редуктором.
Для подачи топлива в цилиндры N20 использован впрыск под высоким давлением, имеющий обозначение TVDI (в аббревиатуре указывается сочетание прямой подачи бензина с наддувом и регулировкой высоты подъема клапанов).
В системе смазки использован насос с маятниковым корпусом, позволяющим менять производительность. Для привода помпы использован блок балансирных валов (из-за их длины насос пришлось сместить ближе к маховику).
Механическая часть
Двигатель N20 оснащен прокладками между головкой и блоком из трех слоев пружинной стали со специальным покрытием. Использование турбины привело к усложнению системы вентиляции картера, которая разделена на две части. Секции используются в зависимости от режима работы двигателя. Отделенные от потока газов пары и частицы масла возвращаются в систему смазки.
Для привода распределительных валов установлена цепь, имеющая механизм корректировки натяжения и успокоители. Дополнительная цепь вращает первый балансирный вал, который соединен со вторым зубчатой передачей. Корпус балансирных валов и насоса используется как экран для защиты коленчатого вала от стекающего загрязненного масла.
Кривошипно-шатунный механизм мотора N20 имеет ряд конструктивных особенностей для снижения шума и нагрузок при работе. Верхнее поршневое кольцо прямоугольного сечения, а второе компрессионное кольцо оснащено рабочей кромкой с выемкой. Двигатели оснащаются двумя типами поршней (в зависимости от степени сжатия).
Распределительные валы N20 изготовлены из трубы, на которую надеты кулачки по технологии горячей запрессовки. Клапаны позаимствованы у двигателя N55. Диаметр стержня составляет 5 и 6 мм (для впуска и выпуска соответственно).
Мотор оснащен модернизированной системой Vanos с уменьшенным количеством каналов для подачи и отвода масла.
Система охлаждения
Жидкостная система охлаждения оснащена электрической помпой и управляемым термостатом. В стенках между цилиндрами предусмотрены каналы для прохода антифриза. Установлен жидкостно-масляный теплообменник для системы смазки.
Управление компонентами системы охлаждения двигателя N20 (включая электрический вентилятор радиатора) осуществляется контроллером DME.
Впускной коллектор и выпуск ОГ
Рядный 4-цилиндровый двигатель N20 оснащен впускным коллектором с глушителем шума, турбиной TvinScroll с интегрированными клапанами для перепуска и рециркуляции воздуха. Система вентиляции топливного бака зависит от трансмиссии автомобиля.
Компрессор оснащен раздельными каналами, каждый из которых подключен к 2 цилиндрам. Усложнение схемы подачи отработавших газов позволило снизить время реакции и устранить эффект «турбоямы».
Выпускной коллектор соединен с корпусом турбины сваркой и имеет схему 4-2, необходимую для разделения потоков от цилиндров. Каталитический нейтрализатор с двойной керамической вставкой установлен сразу на выходе из турбины. Датчики кислорода расположены на входе в корпус нейтрализатора и в промежутке между секциями. Выхлопная система подсоединена к трубе катализатора через гофрированную секцию.
Вакуумная система
Вакуумный контур двигателя N20 используется для работы усилителя тормозов, перепускного клапана нагнетателя и заслонки в глушителе. Для создания разряжения применен двухступенчатый насос, основной нагрузкой является вакуумный усилитель тормозов. В приводе клапана имеется ресивер, жестко прикрепленный к двигателю.
Система подготовки рабочей смеси
Двигатель N20 оснащен впрыском топлива TVDI с электромагнитными форсунками и насосом высокого давления. Часть резьбовых соединений в аппаратуре выполнена по технологии сварки. Привод насоса механический при помощи кулачка от распределительного вала выпуска. Давление впрыска доходит до 200 бар, для лучшего распыления в форсунке имеется несколько отверстий.
Электрооборудование двигателя
Для управления работой двигателя N20 и сопутствующих систем использован цифровой контроллер Bosch, расположенный на впускном коллекторе через переходную плиту из алюминия. Оригинальное место монтажа обеспечивает охлаждение электроники потоком воздуха, поступающим в цилиндры. Электрическая система включает в себя датчики и реле оборудования, так или иначе связанного с мотором (например, компрессора кондиционера).
Пуск двигателя становится возможным только после распознавания ключа системой контроля доступа CAS. После выключения зажигания блок опрашивает электронные компоненты, а затем система управления переходит в состояние сна.
Для расчета состава топливной смеси в двигателе N20 использован датчик давления окружающей среды, внешний сенсор температуры необходим для контроля степени нагрева компонентов контроллера Bosch.
Технические характеристики
Технические параметры двигателя N20B20O:
- рабочий объем – 1997 см³;
- диаметр цилиндра и ход поршня – 84 и 90,091 мм;
- мощность – 245 сил при частоте вращения от 500 до 6500 об/мин;
- крутящий момент – 350 Н*м в диапазоне от 1250 до 4800 об/мин;
- геометрическая степень сжатия – 10 единиц.
Двигатель N20 соответствует нормам токсичности Евро-5 и может работать на бензине сорта А-95 и выше. Также выпускались форсированные модификации с повышенной до 11 единиц степенью сжатия. В баки таких машин необходимо лить бензин сорта А-98 или А-100.
Расход топлива
Мотор оказался экономичнее атмосферных предшественников, но расход зависит от условий эксплуатации, технического состояния автомобиля и множества других факторов. В таблице приведены заводские данные для нескольких моделей, при реальной эксплуатации двигатель N20B20 расходует на 1-1,5 л больше топлива.
| Модель | Мощность | Город | Трасса | Комбинированный |
| 2-Series F45 | 231 | 7.6 | 5.1 | 6.0 |
| 4-Series F36 | 184 | 8.2 | 4.9 | 6.1 |
| X5 F15 Hybrid | 245 | 7.1 | 5.8 | 3.3 |
Преимущества и недостатки моторов серии BMW N20
Сильные стороны двигателя N20:
Основные недостатки N20, отмечаемые владельцами в отзывах:
Ресурс двигателя N20 превышает 250 тыс. км при условии применения качественного масла с заменой через 7-10 тыс. км (в зависимости от условий эксплуатации). Но моторы сборки до 2013 г. часто выходили из строя после 80-100 тыс. км из-за проворачивания вкладышей. Последующие доработки позволили улучшить работу системы смазки.
Модификации силовой установки N20
Основные версии мотора N20:
- Дефорсированная 156-сильная N20B20U0, устанавливавшаяся на автомобили с индексом 18i, модификация шла только на некоторые рынки сбыта. Крутящий момент составлял всего 240 Н*м.
- Версия N20B20B, развивавшая 184 силы и имевшая момент 270 Н*м. Мотор ставился на автомобили с индексом 20i в обозначении модели и имел степень сжатия 11 единиц.
- Модификация N20B20, развивавшая мощность 218 сил при 5000 об/мин и крутящий момент 310 Н*м. С осени 2013 г. появилась 238-сильная версия с повышенным до 350 Н*м моментом (для Bimmer с пакетом M Performance). Мотор ставился на машины с индексом 25i.
- Форсированная 245-сильная модель N20B20A, которая ставилась на машины с индексом 28i и кроссовер X5 xDrive40e с гибридной силовой установкой.
Помимо двигателя BMW N20B20 немецкий концерн выпускал 1,6-литровую модификацию N20B16. Мотор развивал 168 сил и использовался на автомобилях для рынков Турции, Туниса, Вьетнама и Греции. Уменьшение рабочего объема привело к падению крутящего момента до 250 Н*м.
На какие автомобили ставили двигатель N20
Мотор использовался на автомобилях:
- BMW 1-й серии с кузовом F20;
- BMW 2-й серии с кузовом F22;
- BMW 3-й серии с кузовом F30;
- BMW 4-series 2013 с кузовом F36;
- BMW 5-й серии F10;
- кроссоверах X1 (Е84), Х3 (F25) и BMW X5 (только с гибридной силовой установкой);
- родстерах BMW Z4 (поколение Е89).
На компактных автомобилях 320i с кузовом F30 и BMW 420i ставился 184-сильный мотор, а на модели 328i и 428i шла версия мощностью 245 сил. Двигатель поставлялся с конца 2014 г. китайской компании Brilliance для оснащения автомобиля Huasong 7 MPV. Заводы Mitsubishi или Nissan никогда не использовали силовые установки от BMW.
Тюнинг
Мотор N20 можно улучшить путем перепрограммирования блока управления. Доработки с заменой турбины не встречаются из-за технологических сложностей. Обычно владельцы меняют прошивки в «младших» моделях. Но завод специально установил в N20B20B поршни под большую степень сжатия, что ограничивает потенциал тюнинга.
Чип-тюнинг
Замена прошивки позволяет повысить мощность N20B20B на 30-35 сил. Для дальнейшей модернизации необходима замена поршневой группы. Можно установить другой интеркулер, изменить настройки перепускного клапана и применить спортивный выхлоп. Мощность такого мотора достигнет 300 сил, но снизится надежность.
Обслуживание мотора N20
Для моторов N20 подходят масла, соответствующие спецификациям BMW Longlige 01, 01 FE и 04 при вязкости 0W-30 или 0W-40. Допускается применение масел с вязкостью 5W-30 или 5W-40.
Замену лучше выполнять через 7-8 тыс. км при городской эксплуатации и 8-10 тыс. км при езде по шоссе. Объем масла в картере двигателя – около 5 л.
Типичные неисправности и проблемы ДВС N20
Отзывы владельцев машин с N20 о надежности двигателя носят противоречивый характер. Некоторые проезжают свыше 300 тыс. км без замены цепей, но отмечены случаи обрыва при пробегах менее 40 тыс. км. Многие поломки возникают на моторах после замены прошивки (особенно при использовании неоригинальных версий программ).
Двигатели N20 с пробегом требуют постоянного обслуживания. Например, целесообразно установить новые регуляторы фаз и цепи уже на 100-110 тыс. км (замечание особенно касается моторов, выпущенных до 2013 г.).
Проблемным является электронный актуатор турбины, который стал использоваться с 2013 г. вместо вакуумного привода. Не блещет надежностью и вакуумный насос, который редко выдерживает более 100 тыс. км.
Плавают обороты
Проблема перекочевала с двигателей поколения N13. Причина – загрязнение дросселя нагаром или засорение каналов клапана холостого хода. Обороты могут меняться при высокой влажности воздуха из-за работы системы рециркуляции выхлопных газов, что является нормой.
Вырос топливный расход
Падение экономичности, не связанное с изменением стиля езды или погодными условиями, возникает при загрязнении форсунок либо некорректной работе датчика расхода воздуха.
Для очистки форсунок рекомендуется добавление в топливо специальной жидкости (через 9-10 тыс. км). Также необходимо регулярно менять свечи, которые рассчитаны на 30-40 тыс. км.
Двигатель вибрирует
Вибрация при работе возникает из-за загрязнения или износа форсунок. Также причиной является неправильная установка балансирных валов. Нарушение фаз газораспределения из-за растяжения цепи приводит к ухудшению динамики и росту расхода топлива, но иногда сопровождается легкими вибрациями.
Отказ ЭБУ
К редким поломкам относится выход из строя контроллера Bosch. Проблема возникает при перегреве двигателя, но в этом случае состояние блока управления будет мало волновать владельца, поскольку придется проводить капитальный ремонт мотора.
Ремонт силового агрегата N20
Ремонт двигателей N20 требует применения специальной оснастки и инструмента. В ролике показан процесс замены цепей, проведенный в хорошо оснащенном гаражном сервисе.
Видео дает общее представление о процедуре замены муфт Vanos. При неквалифицированном ремонте двигатель выйдет из строя, экономия на сервисе обернется большими затратами на покупку контрактного мотора.
Двигатель N20 имеет неплохие характеристики и редко является проблемным на протяжении гарантийного срока (100 тыс. км). Мотор является достаточно капризным и требовательным к качеству обслуживания. При покупке подержанного автомобиля BMW с N20 следует проводить тщательную диагностику и заранее быть готовым к замене цепей и ремонту турбины.
А как считаете вы, действительно ли двигатель конструктивно сложен и его лучше самому не ремонтировать, или можно воспользоваться мануалом и попытаться самостоятельно провести несложный ремонт или замену масла? Поделитесь своим мнением в комментариях.
Сохраните статью в закладках, чтобы не потерять полезную информацию.
