Замена вкладышей bmw n54

Добавил пользователь Евгений Кузнецов
Обновлено: 19.09.2024

Когда читаешь специализированные статьи по поршневой группе, всегда отмечаешь высочайший уровень ~~технической~~ безудержной ~~мысли~~ фантазии авторов: такое ощущение, что каждый узел автомобиля, поршень, например, является плодом многолетних и безостановочных мучений инженеров. Они безустанно бьются над ними с начала прошлого века и до наших дней. Ну чисто как моторное масло: синтез молекулы за молекулой вручную.

Так и представляешь себе, что встретятся вот так конструктор подводной лодки и какой-нибудь конструктор-технолог литейного производства. Один сверхсекретные АПЛ особой скрытности и малой заметности проектирует, второй - поршни льет. Посмотрят друг на друга и многозначительно помолчат, исполненные великой тайны. Оба с высоты технической недосягаемости благостно взирают на простых смертных.

Сегодня мы поговорим о том, почему подводные лодки погружаются и всплывают, самолеты летают и приземляются, а двигатель N52B25 продолжает есть масло.

Для начала рассмотрим, как прогрессирует техническая мысль, с позволения сказать, поршнестроения, с начала века и до наших дней:

Вот стандартный поршень автомобиля начала века:

А вот прогрессивная довоенная конструкция:

Послевоенная европейская, уже заметно форсированная малолитражная "поршневая школа":

Российско-советские изделия. фактически - все та же малолитражно-европейская, итало-~~фашистская~~-германская:

Все отличия - массо-габаритные - чем дальше, тем все компоненты меньше и легче. Некоторое исключение - многие чисто американские моторы - тихоходные, с классическими по форме тяжелыми поршнями. Европейские же - для сравнительно малых объемов двигателя и высоких оборотов - облегченные.

Разумеется, вокруг полно всякой шелухи типа графитовых антифрикционных покрытий юбки, специальных упрочненных канавок, улучшенных колец и изысканных канавок маслодренажа. В реалии, поршень правильно рассчитанного блока не должен касаться стенок цилиндра вообще: ни при перекладке, ни в любом вообразимом режиме, кроме аварийного, конечно. То есть буквально вообще и никогда. Будет касаться - никакие покрытия его не спасут. Тоже самое с формой, профилем и покрытием колец: при нормальном рассчете жесткости, хромированное оно, или же азотированное, или же комбинации того и другого на одном поршне - не имеет принципиального значения. Потому, например, "NK" до сих пор делает хромирование, "Goetze" - азотирование, а в оригинал может идти комбинация из обоих технологий от "Mahle".

Современный поршень - чаще всего т.н. бочкообразного профиля: (---).

Чтобы проверить это, выставляем абсолютный ноль по днищу поршня и последовательно проверяем диаметры по условным точкам,
двигаясь вниз по его боковой поверхности:

Примерно вот так выглядит профиль этой поверхности по результатам десяти измерений:

Сглаживание этих данных дает вот такую картину профиля поверхности:

Запомните как выглядит участок от 1 до 5 - это жаровой и уплотнительный пояса поршня.

Делаем очевидный вывод, что наибольшие отклонения геометрии наблюдаются как раз в области жарового и уплотнительного пояса.

Логично, что он потому и "жаровой", что тепла из камеры сгорания ему достается немало - имеется некоторый задел на тепловое расширение.

Так что, на самом деле, поршни двигателя скорее /--\, чем (--).

Теперь переходим к действительно прогрессивным конструкциям. Без кавычек. Если отбросить условности, то по-настоящему современными,
облегченными, можно назвать поршни Т-образного профиля двигателей нового поколения "N" от BMW.
Например, N52B25, выпускаемого с 2005 года.

Сравним его с вазовским образцом от ВАЗ-2112 (BMW - справа), учтите, что их диаметры одинаковы:

Новое поколение поршней от BMW заметно отличается от всего того, что выпускалось последние 100 лет: поршень имеет
сверхнизкий профиль, миниатюрные поршневые кольца, а также сложный рельеф днища для создания высокой степени сжатия - 11:1.

Проблема, как известно, заключается в том, что двигатели N52B25 первых годов выпуска обладали странной особенностью потреблять масло
с самого начала эксплуатации, о чем на BMW догадалась только к 2010 году:

Новые поршни имеют новый, "внешний" маслодренаж и "жаропрочную вставку" в области верхнего компрессионного кольца:

Учитывая то, что юбка поршня и все основные точки измерений абсолютно совпадают, разницу следует искать в области уплотнительного пояса:

Устанавливаем микрометр и убеждаемся, что верхнее компрессионное кольцо "провалено" аж на 156 мкм!, это около 0,16 мм, при общем заводском допуске на зазор для предельного износа 0,15 мм. И это у нового поршня! Более того, сам профиль поршня явно "нездоровый", с выраженным аномальным провалом. При неизменной глубине поршневой канавки это означает, что поршень качается в цилиндре "от руки" - верхнее кольцо его держит слабо:

Теперь подвергаем поршни двух образцов термическому расширению:

И выполняем повторные замеры:

Замеряем утечку в полностью восстановленном моторе N52B25 с новыми гильзами, кольцами, новой ГБЦ, но
с поршнями "старого образца":

Сомнений не остается. Этот двигатель потреблял и будет потреблять масло до момента установки поршней нового образца.

1.Кто виноват?
Поршни ранних годов выпуска двигателя N52B25 имеют серьезную проблему с верхним компрессионным кольцом. Оно быстро "просаживается" в замке,
теряет упругость и изначально (с завода) слишком свободно сидит в цилиндре. Масло легко прожимается в камеру сгорания. Замена только колец на новые
вам не поможет.

2.Что делать?
Покупать новую поршневую группу с устраненной проблемой.

3.Внимание, для владельцев N52B25 объявляю спецпредложение на устранение этой проблемы. Действует бессрочно.
Диагностика этой модели ДВС (по 2011 год) на особых условиях - 25%. Действительно только при ссылке на это объявление.
Работа по замене поршневой ДВС - 60.000 рублей.

Если вы уже проходили диагностику этого ДВС у меня ранее, а также выполняли работы по ГБЦ - для вас спецпредложение на индивидуальных условиях.
Много крови попил этот странный мотор. Нужно сделать, чтобы все были довольны.

Перед нами идеально сохранившаяся (износ практически отсутствует) поршневая, относительно малый пробег, все отлично с компрессией и тягой. но расход масла уже превысил 1 л на 1000 км пробега. Проверено все, что только можно проверить. А причина довольно проста - маслу просто некуда деваться - забиты все сквозные отверстия комбинированного маслосъемного кольца. Проблема фатальна и необратима - проткнуть запекшуюся при высокой температуре органику просто невозможно - отверстия диаметром около 0,5 мм заросли прочно и навсегда. Доступность до этой зоны и, следовательно, эффективность любых средств "промывки" исключительно невысока - надеюсь очевидно, что сами отверстия "утоплены" в кольцо? Поршень в идеальном состоянии (на фото), кольца подвижны и не изношены - а поможет только процедура замены колец.

А вот так это выглядит в нормальном качестве:

А вот так, "на просвет" в сравнении с "исправным" кольцом (снизу):

А теперь рассмотрим "залегшие" кольца составного профиля и сразу станет понятно, в чем разница:

При всей неприглядности состояния поршня, конструкция таких маслосъемных колец позволяет, после возвращения им прилегания, восстановить все функции маслодренажа - мотор и поршень грязный,
все вроде бы плачевно, но фактическое потребление масла упирается разве что в износ колец. разница в деталях в буквальном смысле.

А вот еще аналогичный пример:

Кольцо действительно "лежит", но расход масла даже без принятия каких-либо мер будет умеренным - такие отверстия очень сложно забить наглухо, в виду наличия пружинного расширителя. Не помешало даже то, что размер кольца почти критический - было время, когда поршни могли иметь канавку маслосъемного кольца высотой в 3-4 мм(!), против современных 1,5 мм.

Переход в современные реалии "стандартизации" высоты колец произошел примерно пятнадцать лет назад, с момента начала борьбы за экологию и снижение потерь на трение.
Этот факт можно проследить по изменениям в каталогах запчастей.

Устаревшее, составное, высокое, 4 компоненты на поршень:

Современное, комбинированное, обычное, 3 компоненты на поршень:

Что? - Забитый маслодренаж маслосъемных колец.
Почему? - Неподходящее масло.
Группа риска? - Форсированные двигатели с комбинированным маслосъемным кольцом и пробочными условиями движения, перегрев.
В особо неблагоприятных случаях - кольца любых конструкций.
Где можно встретить: BMW M54, N63, многие двигатели VAG.
Решение? - Замена поршневых колец.

А теперь усугубим картину и рассмотрим случаи поинтереснее и посовременнее (для моторов предыдущего поколения это был бы нонсенс):
типовой "современный" случай номер два.

Но сначала вернемся к случаю номер один, рассмотрев зазор замка в уплотнительных кольцах, что для "старого" мотора М54 почти всегда константа:

Беда в том, что во многих современных моторах степень форсировки приблизилась и даже превысила 100 л.с. на 1 литр рабочего объема! Высота компрессионного кольца составляет всего 1,5 мм, масса - около 10 г. Этот небольшой кусочек металла принимает на себя немалое количество теплоты, постоянно находясь "под гнетом" - будучи вставленным в цилиндр . Как видно выше, даже в районе маслосъемного кольца температуры достаточны для выпадения пакета присадок из "неудачного" масла со всеми "допусками и припусками" - а это точно далеко за 300 градусов, что уж говорить про верхнее уплотнительное кольцо, которое наиболее близко к камере сгорания?! А теперь, внимание: оно даже не "коксуется" (что, кстати, очень непросто сделать в виду "беззазорности"), ему это и не нужно - оно попросту утрачивает упругие свойства - "садится" и больше не обеспечивает уплотнение:

Сравнительно это выглядит вот так:

И поршень начинает качаться в цилиндре:

А вот случай в "чистом" виде, с абсолютно живым маслосъемным "правильного" типа:

Как правило, в перекладке такой поршень стучит как карандаш в стакане, убивая и себя и стенку цилиндра. Но самое главное - резко возрастает давление
картерных газов - расход масла увеличивается по "естественной причине", но при полной "сохранности" геометрии маслосъемного кольца - кольца, как можно догадаться, не изношены в буквальном смысле. Износ кольца вообще снижен - там трения уже не так много осталось)

А вот начальная фаза этого процесса на форсированном BMW N63, когда кольцо только-только начало "садиться", хотя маслодренаж уже совсем забит:

Что? - Потеря упругости компрессионного кольца.
Почему? - Заводская ошибка в выборе материала.
Группа риска? - Современные форсированные и не очень моторы VAG, BMW типа N52, N63.
Решение? - Замена поршневых колец (и хорошо бы на кольца нового образца, если завод вовремя одумался и предоставил замену).

У BMW исторически были проблемы с шатунными вкладышами (да и с коленом вообще), но далеко не всегда (сюрприз-сюрприз) это являлось причиной громкой отзывной компании.

Колено - штука тяжелая, находится глубоко, так что пока двигатель крутится, то вроде бы никакой проблемы и не существует. Думаю, что у многих современных моделей он сравнительно успешно докручивается хотя бы до 100.000 км пробега (если повезет) и другие проблемы успешно проблему с коленом затмевают.

Проблемы, однако, несомненно существуют. Как раз сейчас об этом и поговорим.

Скажу сразу, причина этих проблем довольно примитивна: компания BMW делает высокотехнологичные, высокооборотистые и очень мощные двигатели.

Шатунный вкладыш - сам по себе крайне нагруженный и хрупкий элемент. Для бензиновых моторов, чаще всего используется мягкий "амортизирующий" цветной сплав на жесткой стальной подложке. И если мотор к тому же высокофорсирован (даже по меркам BMW), то это проблема в квадрате (в буквальном смысле - нагрузка зависит от квадрата ускорения) - нагрузки и обороты здесь всегда очень высоки. Следовательно, неплохо бы пропорционально увеличивать ширину самого вкладыша, что трудно (или невозможно) сделать в случае"коротких" компактных блоков - пространство и так весьма ограничено, каждый милиметр на счету. Например, мотор "V8" едва ли длинней рядной шестерки, а нагружен он немало и его кинематика сложнее.

В результате, каждая новая форсированная конструкция двигателя превращается в творческий эксперимент производителя, который, как мне недавно заметил культовый комментатор блога "давно предусмотрел все до чердака". Ну а мы, значится, неспешно начнем ковыряться с прихожей. С коленвала.

Итак, каким же образом производитель "предусматривает" конструктивную и эксплуатационную норму для готового изделия - коленвала со вкладышами?

очень шумная отзывная кампания - тотальная "переделка" зазоров в подшипниках.

Запомните: кампания была начата в 2004 году. Спустя примерно три года с начала выпуска ДВС.

По логике прочитавшего сервис-бюллетень от "просчитавшего все до чердака" производителя, это выглядит примерно как "выпустили автомобиль", "нашли ошибку" и "решили проблему". Это два шага. Да и это казалось бы лишь досадное исключение из правил.

Однако напомню, что в период с начала выпуска до начала отзывной кампании, колено со вкладышами менялось. пять раз за два года.

Пять раз за два года.

Смотрим: деталь от 20 августа 2003 (сезон начала отзывной компании) наконец-то удалась, поэтому замена номера от 2013 года
чисто техническая, оставлен только ремонтный вариант. Удалось. Спустя, повторю, пять попыток решения проблемы.

А вот и сами шатунные вкладыши от S54:

А вот практический опыт датируемый 2013 годом на тему, что ничего, по-сути, не поменялось. А вот фото из этой статьи:

Так как вкладыши уже нестандартные, усиленные. последствия, конечно, не столь ужасающи, хотя суть проблемы отразилась и на них.

Ну так может быть это нормальная практика? Посмотрим тогда на предыдущие кузова с форсированными модификациями
двигателя:

Это BMW M3 E36 с распространенным мотором объемом 3 литра:

Детали выпускалась почти 20 лет без изменений! Незадолго до снятия с производства, была произведена техническая замена номера
на "ремонтированный" вариант. Замен в течение производственного цикла не было вообще.

А теперь снова вернемся к BMW M3, но в следующем поколении:

Три года - три замены.

А вот вкладыши от М5 в Е60 (двигатель S85). Найти их в откровенно плохом (выкрошенном) состоянии оказалось непросто.

Посмотрим теперь, а были ли замены колена по M5 S85?!

Наблюдаем некоторую тенденцию.

Теперь оставим в покое моторы "S" - вернемся на землю к моторам N63B44. Этот двигатель вполне себе "S" - 408 сил битурбо.
Тираж и даже мощность этого мотора некоторым "S" двигателям и не снился, тем более, что это же колено устанавливается на мотор S63.

"дизайн" оптимального зазора маслонаполненного подшипника шатуна у высоконагруженного двигателя - труднорешаемая проблема с большим количеством исходных данных. Вкладыш очень узкий, а нагрузка на него очень высока. Эксплуатационный зазор, к тому же, очень мал.

Лет 30 назад BMW вышла на зазоры типа 0,02-0,05 мм (это скачок в допуске на порядок вниз, относительно старых моторов).
И это неизменно доставляет и будет доставлять проблемы владельцам.

"Поменяли масло и "провернуло вкладыш" - было и будет обычной ситуацией.

Действенного лекарства от этой проблемы нет. Максимально возможное улучшение - установка нового коленвала в сборе со вкладышами нового, "отрегулированного" производителем образца. Если авто выпускается уже лет 10 и замен по колену минимум - можно считать, что вы с проблемами такого рода вероятнее всего не столкнетесь. Если мотор свежий и уже есть замены - всякое может быть.

Никакие народные шаманства типа "масло погуще", или "прогревать подольше", "обкатывать потщательнее". от технологически запрограмированной проблемы не спасут.

Надеемся и ездим.

1.О чем эта статья?
Если коротко, то о том, что высокофорсированные технологичные двигатели имеют выраженные специфичные проблемы. Давно и стабильно нерешаемые в принципе. Только методом последовательных итераций и чаще всего, за счет владельца.

2.Как не купить "проблемное колено" и двигатель с ним?
Во-первых, хочу сказать, что несмотря на актуальность проблемы вообще, шансов с ней встретиться относительно немного. Если много - производитель объявляет отзыв. А он, насколько помню, бессрочный - не важно, на гарантии авто, или нет. То есть, отзывная кампания - глобальный мировой косяк, как с S54. Все остальное ведет скорее к ускоренному износу, чем к аварии. Тем не менее, таких случаев в практике достаточно. Чтобы минимизировать риски, нужно стараться покупать авто не самых первых годов выпуска. К тому времени, вкладыши или уже провернуло, или же произошла необходимая замена на конвейере.

3.Как минимизировать риски в эксплуатации?
Думаю, что никак. Если там есть заметная проблема, она выскочит рано или поздно. Именно так, как было и продолжает быть с мотором S54. Потому как для полного устранения проблемы, необходимо полностью менять конструктив ДВС.

4.Я буду лить самое лучшее и густое масло и самые лучшие модификаторы трения.
Думаю, это может чем-то в чем-то помочь, но проблему не устранит - масляное голодание, или же неудачный зазор, все равно добьют конструкцию в совокупности.
Напомню, что корректно выбранный зазор делает подшипник такого рода практически вечным - там просто нет контактного (граничного) трения, так как поверхности трения разделены жидкостью (маслом).

Проблемы, однако, несомненно существуют. Как раз сейчас об этом и поговорим.

Шатунный вкладыш - сам по себе крайне нагруженный и хрупкий элемент. Д ля бензиновых моторов, чаще всего используется мягкий "амортизирующий" цветной сплав на жесткой стальной подложке. И если мотор к тому же высокофорсирован (даже по меркам BMW), то это проблема в квадрате (в буквальном смысле - нагрузка зависит от квадрата ускорения) - нагрузки и обороты здесь всегда очень высоки. Следовательно, неплохо бы пропорционально увеличивать ширину самого вкладыша, что трудно (или невозможно) сделать в случае "коротких" компактных блоков - пространство и так весьма ограничено, каждый милиметр на счету. Например, мотор "V8" едва ли длинней рядной шестерки, а нагружен он немало и его кинематика сложнее.

Для нагруженных и сравнительно неэкологичных "М-моторов" прямо с завода рекомендуются масло погуще - стало быть, это "SAE 10W60". Таким образом, осуществляется как бы первый вариант перестраховки - абы чего не вышло. Для обычных двигателей, в виду известных топливно-экономических требований, ничего такого не предусмотрено: сюда мы заливаем более жидкое масло, которое, к тому же, как правило еще и сильнее нагрето - "более жидкое". Тут снова наблюдается полная победа М-двигателей - им и термостат пониже и масло погуще. Это хорошо, но помогает ли?! Увы.

Примечателен двигатель того самого "спортивного типа", с завода эксплуатируемый только на густом масле - BMW E46 M3 (мотор S54B32) - с него началась первая и очень шумная отзывная кампания - тотальная "переделка" зазоров в подшипниках.

Запомните: кампания была начата в 2004 году. Спустя примерно три года с начала выпуска ДВС.

Пять раз за два года.

А вот и сами шатунные вкладыши от S54:

Вот еще:

еще:

А вот практический опыт датируемый 2013 годом на тему, что ничего, по-сути, не поменялось. А вот фото из этой статьи:

Так как вкладыши уже нестандартные, усиленные. последствия, конечно, не столь ужасающи, хотя суть проблемы отразилась и на них.

Это BMW M3 E36 с распространенным мотором объемом 3 литра:

Вот еще более древний E34 S38B38:

Детали выпускалась почти 20 лет без изменений! Незадолго до снятия с производства, была произведена техническая замена номера
на "ремонтированный" вариант. Замен в течение производственного цикла не было вообще.

А теперь снова вернемся к BMW M3, но в следующем поколении:

Три года - три замены.

Вкладыши:

А вот еще:

Еще:

Посмотрим теперь, а были ли замены колена по M5 S85?!

Наблюдаем некоторую тенденцию.

Практика ожидаема:

Или даже так:

"Поменяли масло и "провернуло вкладыш" - было и будет обычной ситуацией.

Надеемся и ездим.

Читайте также: