Бензиновый двигатель серии ep6. psa и bmw.

Бензиновый двигатель серии EP6. PSA и BMW.
18.06.2010 12:29

 

Комплектующие для двигателей производятся на заводе PSA Peugeot Citroen в Дуврине (Douvrine) на севере Франции. Этими же двигателями комплектуются автомобили марки Mini Cooper и Cooper S, выпускающиеся BMW Group в Великобритании. Окончательная сборка двигателей происходит на полностью роботизированном заводе Franciase de Mechanique в Дуврине.
Основной принцип работы этого завода состоит в создании высокоинтегрированного независимого производства.  Благодаря этому, стало возможным оперативно производить компоненты двигателей на других мощностях, а также объединить линии производства главных комплектующих – головки блока цилиндров, картера двигателя, коленчатого вала, шатунов и т.п. Такая организация производства позволяет выпускать до 2500 двигателей в день! Каждые 26 секунд на свет появляется новый, высоконадёжный и совершенный двигатель.

 

Бензиновый двигатель EP6 (1.6 л VTi / 120 л.с.)

Характеристики:

• Рабочий объём: 1598 см3
• Мощность: 88кВт / 120 л.с. при 6000 об/мин
• Крутящий момент: 160 Нм при 4250 об/мин
• Диапазон реализации максимального крутящего момента: 3900 – 4500 об/мин
• Диаметр цилиндра / ход поршня: 77.0 мм / 85.8 мм
• Степень сжатия: 11.1:1

Конструкция двигателя:

• 4-х цилиндровый рядный
• 2 распределительных вала в головке цилиндров
• 4 клапана на цилиндр (16-клапанный)
• Система изменения фаз газораспределения и высоты подъёма клапанов VTi
• Привод ГРМ — цепью
• Привод клапанов — роликовые толкатели и гидроопоры
• Распределённый (многоточечный) впрыск топлива
• Материал блока цилиндров – лёгкий сплав
• Материал головки блока цилиндров – лёгкий сплав
• Соответствие экологическим нормам Euro IV
• Используемый бензин – RON 95-98

Варианты сочетания с КПП:

• Механическая 5-ступенчатая КПП BE4/5N
• Автоматическая адаптивная 4-диапазонная AL4 с системой “Tiptronic System Porsche®”

Особенности:

• Двигатель устанавливается на автомобили Peugeot 207, 308, а также Mini Cooper
• Специальная адаптация для российского рынка (для особых условий эксплуатации)

 

Бензиновый двигатель EP6 DT (1.6 л THP Turbo / 150 л.с.)

Характеристики:

• Рабочий объём: 1598 см3
• Мощность: 110кВт / 150 л.с. при 5800 об/мин
• Крутящий момент: 240 Нм при 1400 об/мин
• Диапазон реализации максимального крутящего момента: 1400 – 4000 об/мин
• Диаметр цилиндра / ход поршня: 77.0 мм / 85.8 мм
• Степень сжатия: 10.5:1
• Давление наддува: 0.8 бар

Конструкция двигателя:

• 4-х цилиндровый рядный
• 2 распределительных вала в головке цилиндров
• 4 клапана на цилиндр (16-клапанный)
• Система изменения фаз газораспределения VVT
• Турбокомпрессор BorgWarner “Twin-Scroll”
• Система автономного охлаждения турбокомпрессора
• Интеркулер
• Привод ГРМ цепью
• Привод клапанов — роликовые толкатели и гидроопоры
• Непосредственный (прямой) впрыск топлива
• Материал блока цилиндров – лёгкий сплав
• Материал головки блока цилиндров – лёгкий сплав
• Соответствие экологическим нормам Euro IV
• Используемый бензин – RON 95-98

Варианты сочетания с КПП:

• Механическая 5-ступенчатая КПП BE4/5N

Особенности:

• Двигатель устанавливается только на Peugeot 207 GT и Peugeot 308
• Специальная адаптация для российского рынка (для особых условий эксплуатации)
• Система автономного охлаждения турбокомпрессора

Бензиновый двигатель EP6DT (1.6 л THP Turbo / 140 л.с.)

Характеристики:

• Рабочий объём: 1598 см3
• Мощность: 103кВт / 140 л.с. при 6000 об/мин
• Крутящий момент: 240 Нм при 1400 об/мин
• Диапазон реализации максимального крутящего момента: 1400 – 3600 об/мин
• Диаметр цилиндра / ход поршня: 77.0 мм / 85.8 мм
• Степень сжатия: 10.5:1
• Давление наддува: 0.8 бар

 

Конструкция двигателя:

• 4-х цилиндровый рядный
• 2 распределительных вала в головке цилиндров
• 4 клапана на цилиндр (16-клапанный)
• Система изменения фаз газораспределения VVT
• Турбокомпрессор BorgWarner “Twin-Scroll”
• Система автономного охлаждения турбокомпрессора
• Интеркулер
• Привод ГРМ цепью
• Привод клапанов — роликовые толкатели и гидроопоры
• Непосредственный (прямой) впрыск топлива
• Материал блока цилиндров – лёгкий сплав
• Материал головки блока цилиндров – лёгкий сплав
• Соответствие экологическим нормам Euro IV
• Используемый бензин – RON 95-98

Варианты сочетания с КПП:

• Автоматическая адаптивная 4-диапазонная AL4 с системой “Tiptronic System Porsche®”

Особенности:

• Двигатель специально создан и устанавливается только на Peugeot 308 c АКПП
• Специальная адаптация для российского рынка (для особых условий эксплуатации)
• Система автономного охлаждения турбокомпрессора

 

Что позволяет считать двигатели семейства EP6 самыми современными и совершенными двигателями – конечно инновации, применённые в их конструкции! Ниже перечислены самые важные из них:

I. Система изменения фаз газораспределения VTi — “Variable Valve and Timing injection” (Двигатели EP6 120 л.с.)

Немного теории:
Для чего, вообще, нужна система изменения фаз газораспределения? Дело в том, что характер поведения газов (горючей смеси и выхлопа) в цилиндре, во впускном и выпускном трактах, меняется в зависимости от режимов работы двигателя. Постоянно изменяется скорость течения, возникают различные колебания и завихрения упругой газовой среды, которые приводят как к полезным резонансным так и, напротив, к паразитным явлениям. По этим причинам скорость и эффективность наполнения цилиндров при различных режимах работы двигателя неодинаковы. Например, для работы на низких оборотах необходимы узкие фазы газораспределения с поздним открытием и ранним закрытием клапанов, а фаза одновременного открытия впускного и выпускного клапана должна быть как можно короче. Однако, во время работы на оборотах, соответствующих максимальной мощности длительность открытия клапанов необходимо максимально сократить, открывать клапаны чуть раньше, иными словами, сделать фазы максимально широкими, в то же время, прогнать намного больший объём газов через цилиндры, чем на низких оборотах, для обеспечения высоких крутящего момента и мощности. Иначе говоря, при разработке и доводке двигателей конструкторам приходится увязывать ряд взаимоисключающих требований и идти на сложные компромиссы. Парадокс — с одними и теми же фиксированными фазами двигатель не может, но должен обладать высокой тягой на низких и средних оборотах, и при этом, высокой мощностью на высоких. Прибавим сюда обязательное соответствие всё более жёстким экологическим нормам, требования экономии топлива. Часто получается так, что при улучшении одних показателей приходится жертвовать другими.
Для того, что бы разрешить этот парадокс и была изобретена система изменения фаз газораспределения, которая подстраивает работу газораспределительного механизма под различные режимы работы двигателя, не только сдвигая фазы по времени, но и сужая или расширяя их!

Система VTi — это система, не только сдвигающая по времени, расширяющая или сужающая фазы газораспределения, но и изменяющая положения впускных клапанов (в пределах 0.2 – 9,5 мм). Имеет много общего с “фирменной” технологией BMW, называемой “Valvetronic®”. Для владельцев автомобилей Peugeot 308 система VTi — это синоним повышенной мощности и крутящего момента, а также “гладкой” работы двигателя, которые сочетаются с низким расходом топлива и минимальным уровнем токсичности выхлопных газов. Двигатели EP6, оснащённые системой VTi, в отличие от других двигателей, используют комплекс механических и электронных элементов с целью минимизации использования для управления дроссельной заслонки, устаревшего и очень несовершенного узла регулирования подачи поступающей в цилиндры рабочей смеси. При неполном открытии привычная заслонка создаёт слишком большое сопротивление потоку воздуха, что приводит к увеличению расхода топлива и повышению токсичности выхлопных газов. Однако, “старую” дроссельную заслонку не убрали из двигателя совсем. На большинстве режимов работы двигателя заслонка остаётся полностью открытой и лишь на некоторых режимах “просыпается”.

Как это работает:

В двигателях EP6 на Peugeot 308 привычная цепочка «впускной распределительный вал (1) — коромысло — клапан» была дополнена эксцентриковым валом (2) и промежуточным рычагом (3). Поворот эксцентрикового вала (2) осуществляется электроприводом. Шаговый электродвигатель, управляемый компьютером, поворачивая эксцентриковый вал (2), увеличивает или уменьшает плечо промежуточного рычага (3), задавая необходимую свободу перемещения коромыслу (4), с одной стороны опирающемуся на гидроопору (5), а с другой, воздействующему на впускной клапан (6). Меняется плечо промежуточного рычага (3) — меняется высота подъема клапанов, от 0.2 мм до 9.5 мм (7) в соответствии с нагрузкой на двигатель.

Какие преимущества обеспечивает система VTi будущему владельцу:

Улучшение динамики автомобиля. Использование системы VTi благотворно сказалось на динамике автомобиля. Ведь никаких “электронных ошейников” теперь нет. Новый двигатель EP6 практически мгновенно реагирует на нажатие педали «газа». Какие-либо “запаздывания”, характерные для большинства других моторов, у двигателей EP6 отсутствуют. Это однозначно оценят поклонники активного стиля езды. Уместно вспомнить, что один из девизов Peugeot 308 – “Больше спорта!”.
Этот же девиз громко слышен из каждой строчки динамических и мощностных характеристик нового автомобиля! Даже у “атмосферного” 1.6 VTi / 120 л.с. уже при 2000 об/мин крутящий момент достигает 88% своего максимального значения. Для сравнения — у “турбоверсий” максимум крутящего момента развивается на 1 400 об/мин. Резвый старт Peugeot 308 обеспечен полностью и даже более…. Ведь даже 2.0-литровые двигатели, устанавливавшиеся на предшественнике не обладали такой прытью!

Экономия топлива. Применение системы VTi обеспечивает солидную экономию топлива, которая, по расчетам, на холостом ходу достигает 15 — 18%, а при наиболее часто используемом диапазоне оборотов — до 8 — 10%. В этом случае клапан поднимается всего на 0.5-2.3 мм, и проходящий через этот зазор воздух, благодаря большей скорости потока, полнее смешивается с бензином. Образуется смесь с заранее заданными и оптимальными свойствами. Само собой разумеется, что двигатели семейства EP6 удовлетворяют требованиям экологических норм не только EURO IV, но и после символической модернизации, даже EURO V. Кстати, теоретически, двигатель с системой VTi должен быть непривередлив к качеству бензина и легко «переваривать» даже обычный 92-й бензин. Однако, специалисты Peugeot, после исследования бензина на московских АЗС, рекомендуют в России применять бензин только с октановым числом никак не ниже 95.

В общем, преимущества использования системы VTi вполне компенсируют потенциальное повышение себестоимости двигателя увеличившейся мощностью, возросшей экономичностью и тем, что так ласкает душу любого водителя – ДРАЙВом!

 

II. Турбокомпрессор BorgWarner “Twin-Scroll” (Двигатели EP6DT 140 л.с. и 150 л.с.)

Немного теории:
Законы физики гласят, что мощность двигателя напрямую зависит от количества сжигаемого топлива за один рабочий цикл. Чем больше топлива сгорает, тем больше крутящий момент и мощность. В то же время, для горения топлива необходим кислород, содержащийся в воздухе. Поэтому в цилиндрах сгорает не топливо, а топливно-воздушная смесь. Смешивать топливо с воздухом необходимо в определённом соотношении. Для бензиновых двигателей на одну часть топлива полагается 14–15 частей воздуха, в зависимости от режима работы, химического состава топлива и множества других факторов. Обычные “атмосферные” двигатели засасывают воздух самостоятельно из-за разницы давлений в цилиндре и в атмосфере. Зависимость получается прямая — чем больше объём цилиндра, тем больше воздуха, а значит, и кислорода в него попадёт на каждом цикле. А есть ли способ загнать в тот же объём больше воздуха? Проблема была решена —  в 1905 году господин Бюхи запатентовал первое в мире устройство нагнетания, которое использовало в качестве движителя энергию выхлопных газов, иначе говоря, он придумал турбонаддув.

Как ветер вращает крылья мельницы, так и отработавшие газы крутят колесо с лопатками, называемое турбиной. Колесо это очень маленькое, а лопаток очень много, и посажено оно на один вал с колесом компрессора. Компрессор внешне напоминает турбину, но выполняет противоположную функцию – нагнетает воздух, как вентилятор домашнего фена. Так что условно турбонагнетатель можно разделить на две части — ротор и компрессор. Турбина получает вращение от выхлопных газов, а соединённый с ним компрессор, работая в качестве «вентилятора», нагнетает дополнительный воздух в цилиндры. Чем больше выхлопных газов попадает в турбину, тем быстрее она вращается и тем больше дополнительного воздуха поступает в цилиндры, тем выше мощность. Вся эта конструкция называется турбокомпрессор (от латинских слов turbo — вихрь и compressio — сжатие) или турбонагнетатель.

Эффективность работы турбины сильно зависит от оборотов двигателя. На малых оборотах количество выхлопных газов невелико, а скорость их мала, поэтому турбина раскручивается до небольших оборотов, и компрессор почти не подаёт в цилиндры дополнительный воздух. В результате этого эффекта бывает, что до трёх тысяч об/мин двигатель “не тянет”, и только потом, после четырёх-пяти тысячоб/мин, “выстреливает”. Этот эффект называют” турбоямой”. Причём, чем больше размеры и масса комплекта турбина / компрессор (ещё называемый “картриджем”), тем дольше он будет раскручиваться, не поспевая зарезко нажатой педалью газа. По этой причине двигатели с очень высокой литровой мощностью и турбинами высокого давления, страдают “турбоямой” в первую очередь. У турбин низкого давления “турбояма” почти не наблюдается, однако, высокой мощности на них достичь невозможно.
Один из вариантов решения проблемы “турбоямы”- турбины с двумя “улитками”, называемые Twin-Scroll. Одна из “улиток” (чуть большего размера) принимает выхлопные газы от одной половины цилиндров двигателя, вторая (чуть меньшего размера) — от второй половины цилиндров. Обе подают газы на одну и ту же турбину, эффективно раскручивая её, как на низких ,так  и на высоких оборотах.

Совместная работа BMW и PSA Peugeot Citroen привела к появлению бензинового двигателя EP6 DT рабочим объёмом 1,6 л, с прямым впрыском и турбокомпрессором BorgWarner “Twin-Scroll” в сочетании с системой изменения фаз газораспределения VVT. Турбокомпрессор двигателя EP6DT имеет важную особенность: впервые на турбокомпрессоре для двигателя такого литража применили схему наддува Twin-Scroll с раздельным выпускным коллектором, подающим отработавшие газы от каждой пары цилиндров по отдельности, а не от всех четырех сразу. В результате этого полностью отсутствует эффект “турбоямы”, а эффективная работа двигателя начинается уже с 1400 об/мин.

 

Есть и ещё одна очень важная особенность турбокомпрессора этого двигателя – наличие системы автономного охлаждения. Управление контуром охлаждения турбокомпрессора осуществляется отдельным компьютером.

Время осуществления циркуляции охлаждающей жидкости в контуре после выключения двигателя может достигать 10 минут. Благодаря наличию этого контура, использование так называемых “турботаймеров” не требуется, а долговечность и безотказность работы турбокомпрессора увеличивается в несколько раз.

 

III. Система непосредственного (прямого) впрыска топлива (двигатели EP6DT 140 и 150 л.с.)

Самое заметное отличие системы непосредственного (прямого) впрыска топлива от “классической” многоточечной состоит в расположении форсунки. Если у обычных впрысковых моторов она “смотрит” из впускного коллектора на клапан, то в системах непосредственного (прямого) впрыска распылитель форсунки находится непосредственно в камере сгорания. Отсюда и название впрыска – “непосредственный”.  Смесеобразование происходит прямо в цилиндре и камере сгорания (отсюда, кстати, второе название – “прямой” впрыск), что позволяет избежать огромного количества потерь и оптимизировать сгорание топлива.

Двигатель с непосредственным (прямым) впрыском бензина работает на топливо-воздушной смеси, по своему составу сильно отличающейся от используемой на двигателях с “классической” многоточечной системой впрыска.

Эта смесь на некоторых режимах работы двигателя достигает соотношения воздуха и топлива в пропорции 30 — 40 / 1.

Для обычного двигателя это отношение составляет примерно 15 / 1.

То есть смесь является  “суперобедненной”, что и является причиной достижения топливной экономичности особенно в момент работы двигателя в режиме наименьших нагрузок.

Непосредственный (прямой) впрыск топлива более перспективен и эффективен с точки зрения сгорания топлива. Он позволяет двигателю работать на более высоких степенях сжатия по сравнению с двигателями, оснащёнными “классической” многоточечной системой впрыска топлива. У “обычных” бензиновых двигателей невозможно поднять степень сжатия выше 12 – 13. Причина этому — детонация (слишком раннее, взрывоподобное воспламенение топливо-воздушной смеси в процессе сжатия). Непосредственный (прямой) впрыск топлива устраняет это препятствие, так как в цилиндре сжимается только воздух. Детонация невозможна. Топливо впрыскивается в камеру сгорания под давлением до 120 Бар. Воспламенение происходит в строго заданный момент вне зависимости от степени сжатия топливо-воздушной смеси.
В результате двигатель развивает большую мощность, потребляет меньше топлива и выделяет меньше вредных газов, особенно в сочетании с использованием системы изменения фаз газораспределения VVT.

Как это работает:

1. Свеча зажигания
2. Выпускной клапан
3. Поршень
4. Шатун
5. Коленчатый вал
6. Цилиндр
7. Впускной клапан
8. Форсунка системы впрыска

 

IV. Маслонасос и насос охлаждающей жидкости с изменяемой производительностью.

Система управления производительностью масляного насоса уже несколько лет применяется на знаменитых рядных “шестёрках” BMW, успела отлично себя зарекомендовать, и, с небольшими изменениями, используется в двигателях семейства EP6. Система подаёт к узлам трения ровно такое количество масла и именно под тем давлением, которое требуется в данный момент. По расчётам, это позволяет экономить до 1.25 кВт затрачиваемой мощности и до 1% топлива.
По такому же принципу работает насос охлаждающей жидкости. Принудительная циркуляция антифриза начинается в двигателе не сразу после холодного пуска, а в зависимости от скорости достижения рабочей температуры. Управляется насос фрикционной передачей путём “замыкания” шкивов насоса и коленчатого вала.

 

V. Интеркулер (Двигатели EP6DT 140 л.с. и 150 л.с.)

Немного теории:
Давление, создаваемое насосным колесом турбокомпрессора, согласно законам физики, приводит к нагреву воздуха. Если перед подачей в коллектор нагретый воздух не охладить, то можно столкнуться со следующими неприятными проблемами:
1. Горячий воздух имеет меньшую плотность – это означает, что в нем содержится меньше молекул кислорода, который необходим для процесса горения. Результат – ощутимая потеря мощности.
2. Горячий воздух может стать причиной слишком раннего воспламенения топлива, что приведет к детонации. Результат – работа с повышенными нагрузками, возможное разрушение двигателя.
Охлаждение наддуваемого воздуха при помощи одного лишь интеркулера дает возможность прибавить двигателю Вашего автомобиля дополнительную мощность порядка 15-20 л.с., а также улучшить его экономичность и исключить возможность перегрева.

 

На двигателях EP6DT применяется интеркулер системы воздух/воздух. Интеркулер внешне напоминает обычный радиатор, внутри которого вместо охлаждающей жидкости циркулирует наддуваемый турбокомпрессором воздух. Иначе говоря, интеркулер – система охлаждения воздуха, подаваемого турбокомпрессором в цилиндры. Чем меньше температура воздуха, тем больше его плотность, а значит и больше количество кислорода, который сможет войти в реакцию с большим количеством топлива.

Эта система позволяет увеличить мощность и крутящий момент двигателя, снабжённого турбокомпрессором, особенно при максимальных нагрузках. Вместе с этим, он обладает абсолютной надёжностью, т.к. представляет собою теплообменник, не производящий никакой механической работы.

Источник: //peugeot-club.net/index.php/Материалы/Обзоры/ep6.html