宝马M54发动机维修培训手册概要.docx
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宝马M54发动机维修培训手册概要
BMW
售后服务培训E85M54发动机培训班工作资料
说明
本学员手册中所包含的信息仅适用于BMW售后服务培训班的学员。
有关技术数据方面的更改/补充情况请参见“客户技术服务”的相关信息。
©2001BMWAG
慕尼黑,德国。
未经BMWAG（慕尼黑的书面许可不得翻印本手册的任何部分VS-42MFP-HGK-BRK-M54_0300TH
页码
第1章E85M54发动机1简介1-车辆特有的改进1-技术数据2发动机外围设备4-冷却系统4-排气系统11-二次空气系统15-新鲜空气系统17-附属总成和皮带传动机构22发动机管理系统MS4524燃油系统34
E85M54发动机
E85M54发动机
简介
2002年10月在美国上市时,E85首先装备了现有的发动机M54B25和M54B30。
计划于2003年10月将M54B22作为E85发动机使用。
为在E85上使用已对M54发动机进行相应调整。
-车辆特有的改进
M54发动机已在车型系列E36、E39、E46和E53中使用。
针对E85车辆进行的改进:
l发动机外围设备:
–冷却系统
–排气系统
–二次空气系统
–新鲜空气系统
–附属总成和皮带传动机构
l发动机管理系统MS45
l燃油系统
-技术数据
技术数据M54B25M54B30
结构形式6缸/直列发动机6缸/直列发动机批量（cm324942979
缸径/行程（mm84x7584x89.6
功率（kW/HP对应转速（rpm141/191
6000
170/2315900
扭矩（Nm对应转速（rpm245
3500
3003500
怠速转速（rpm限速转速（rpm700
6500
7006500
压缩比1:
10.51:
10.2
每缸气门数44
燃油系统设计参数（RON9898
燃油（RON91-9891-98
爆震控制是是
数字式发动机电子系统（DMESiemensMS45.0SiemensMS45.0
德国排放法规其它国家或地区D4
EU3
D4EU3
点火顺序153624153624E85Vmax（km/h249250
-2-
插图1:
M54B25/M54B30满负荷特性曲线KT-10494
索引说明
1M54B30扭矩曲线
2M54B30功率曲线
3M54B25扭矩曲线
4M54B25功率曲线
-3-
发动机外围设备
-冷却系统
E85冷却系统与E46冷却系统大致相同,二者区别如下:
–冷却模块（取消了粘性离合器风扇
–空气调节式暖风调节（取消了暖风调节阀
–采用电子助力转向系统（取消了转向助力液散热管
-4-
系统概览
插图2:
M54冷却液循环回路KT-9945
-5-
索引说明索引说明
1冷却液补液罐10冷却液泵
2放气塞11自动变速箱油冷却器
3端盖12自动变速箱油冷却器节温器套筒
4特性曲线式节温器13液位传感器/冷却液液位
5排气通道14浮子
6发动机局部冷却回路15空调系统冷凝器
7暖风供给管路16低温区域
8暖风热交换器17主区域
9暖风回流管路18发动机散热器
-6-
冷却模块
E85冷却系统使用了一个冷却模块（与E46相似。
E85的冷却模块没有直接安装在发动机前,而是通过一个隔板（结构支架与发动机隔开。
插图3:
处于安装位置的冷却模块KT-10169
索引说明
1隔板（结构支架
2冷却模块
根据车辆配置情况,采用五种不同类型的冷却模块。
配置12345
国家规格欧洲欧洲欧洲欧洲热带国家
手动变速箱XX
自动变速箱XXX空调系统XXX空调系统冷凝器XXX高级型冷却液散热器XXX标准型冷却液散热器XX
电风扇400WXXXX
电风扇600WX
冷却模块的结构
冷却模块包括下列冷却系统组件:
–冷却液散热器
–空调系统冷凝器
–电风扇（抽吸式
–冷却液补液罐
–自动变速箱油冷却器（仅用于自动变速箱车辆
冷却模块的特点
冷却液补液罐:
通过补液罐加注冷却液时,可将发动机（处于静止状态几乎完全加满冷却液。
暖风回流管路直接通入冷却液补液罐内。
这样可以避免暖风装置中的残余空气在暖机时进入发动机内并降低冷却液泵的输送功率。
从而确保冷却系统顺利排气。
冷却系统功能
E85冷却系统的特殊设计方案可确保运行磨损较低并能可靠控制温度。
此外还能通过这种冷却系统设计方案影响重要的发动机功能参数:
因此可以通过曲轴箱内的高温冷却液温度减小气缸套与活塞之间的摩擦。
从而降低耗油量。
气缸盖内冷却液温度较低时对发动机的整个扭矩曲线有积极影响:
气缸盖内温度较低时,会提高发动机换气量和爆震限值。
气缸盖内冷却液温度较低时还可提高部件的耐久性。
在M54上冷却液首先直接流过气缸盖,因此可以提高曲轴箱内的冷却液温度。
这种方案称为局部流通式冷却方案（MTK。
冷却液由水泵通过一个浇铸连接的供给通道输送到气缸盖后端,并从此处向前输送至冷却液出口（发动机处于运行温度时的冷却液出口。
曲轴箱内的水套通过曲轴箱内的开孔和气缸盖密封垫连接至气缸盖冷却回路。
因此仅有部分冷却液流经曲轴箱。
MTK原理可在气缸盖内温度几乎保持不变的情况下显著提高曲轴箱内的温度。
特性曲线式节温器
在M54中还能通过特性曲线式节温器以控制冷却液温度的方式加强MTK的作用。
特性曲线式节温器的任务是,在耗油量处于非临界状态的低负荷行驶状况下,将冷却液温度调节到有益于降低耗油的较高数值。
满负荷时或发动机转速较高时,通过降低冷却液温度保护相关部件。
-排气系统
简介
E85的排气系统是新开发的产品。
其消声器的设计目标是降低敞篷跑车的发动机噪声。
发动机M54B25和M54B30的排气系统相同。
右侧和左侧驾驶型车辆的排气歧管和前消音器不同。
部件
排气系统由以下组件构成:
–排气歧管（带发动机侧催化转换器,气缸1-3
–排气歧管（带发动机侧催化转换器,气缸4-6
–前消音器
–中间消音器
–后消音器（排气尾管
排气歧管
插图4:
排气歧管（带发动机侧催化转换器
KT-9949
索引说明
索引说明
1氧传感器
（控制传感器,BoschLSH-253催化转换器壳体
（气缸1-32
氧传感器
（监控传感器,BoschLSH-25
4
催化转换器壳体（气缸4-6
气缸1-3和气缸4-6各有一个排气歧管。
每个排气歧管都与催化转换器壳体构成一个部件。
在催化转换器壳体内依次安装了一个金属载体前催化转换器和一个金属载体主催化转换器。
由于结构空间有限,因此在右侧驾驶型车辆上催化转换器壳体内仅装有一个金属载体催化转换器。
另一个催化转换器则安装在前消音器壳体内。
在所有型号的车辆上,控制传感器（带阶跃特性曲线的BoschLSH的固定架都位于催化转换器前的排气歧管内。
监控传感器位于催化转换器后的催化转换器漏斗形出口内。
前、中间和后消音器
插图5:
前、中间和后消音器KT-9950索引说明索引说明
1前消音器3后消音器
2中间消音器4排气尾管
前消音器
前消音器采用吸收结构,容积为3.4升。
在右侧驾驶型车辆上用两个带有金属载体催化转换器的前消音器取代了一个共同的前消音器。
这两个前消音器的容积均为0.763升。
中间消音器
中间消音器也采用吸收结构。
其容积为1.5升。
后消音器
后消音器采用反射结构,容积为22.7升。
两个椭圆形的排气尾管与后消音器一起构成一个部件。
为了吸收振动及所产生的振动噪声,后消音器带有一个橡胶缓冲块。
-二次空气系统
简介
为在E85上使用M54发动机,该发动机采用了一个新的二次空气系统。
二次空气泵的输送功率更高（45kg/h,因此也可以用于以下所有E85发动机型号。
二次空气阀通过二次空气泵压力来控制。
因此可以不再使用电动二次空气阀。
系统概览
插图6:
二次空气系统KT-9952
索引说明索引说明
1空气滤清器3二次空气阀（SLV
2二次空气泵（SLP
二次空气泵（SLP
电动二次空气泵安装在发动机室内（右侧车轮罩附近车身上。
为了吸入二次空气,SLP带有一个集成式空气滤芯。
该空气滤芯在车辆使用寿命期限内免维护。
发动机起动后,SLP由DME通过二次空气泵继电器供电（车载电压。
发动机达到某一空气供给量前,该泵一直处于接通状态。
接通时间最多90秒钟,取决于发动机的以下运行状态:
–冷却液温度（从-10°C直至约60°C
–空气供给量
–发动机转速
二次空气阀（SLV
二次空气阀安装在气缸盖侧面。
SLV由二次空气泵产生的空气压力打开。
此后二次空气通过一个管路引至气缸盖内的二次空气通道中。
只要关闭二次空气泵SLV就会关闭,因此可阻止废气流向二次空气泵。
-新鲜空气系统
简介
E85的新鲜空气系统是新开发的产品,设计用于M54发动机。
M54B30发动机的新鲜空气系统集成有一个发动机声音系统（MSS。
系统概览
插图7:
新鲜空气系统（带有二次空气系统,图中的第7和第8项KT-9911
索引说明索引说明
1前围板上的MSS接口4电子节气门（EDK
2发动机声音系统（MSS5空气滤清器壳体
3制动助力引流泵6进气导管
发动机声音系统（MSS
发动机声音系统是一个用于调制进气装置压力脉冲并将其传输至乘员区的膜片式系统。
通过发动机声音系统在乘员区内产生一个敞篷跑车特有的运动型声音。
在这个市场区段内,BMW是有意将进气装置压力脉冲引入乘员区内以产生声音的第一个制造商。
只有使用M54B30发动机时才安装MSS。
插图8:
发动机声音系统（MSSKT-9913
索引说明索引说明
1前围板上的MSS接口4底部固定件
2壳体5进气装置接口
3顶部固定支架
发动机声音系统（MSS的结构
插图9:
发动机声音系统（MSS的部件KT-9912
索引说明索引说明
1前围板防尘套5张紧弹簧
2声音通道6压块
3壳体7隔膜
4旋件8带有固定支架的壳体
声音发生器通过一个隔膜（7与进气歧管的气柱相连。
该隔膜在确保进气系统密封的同时将压力脉冲传输至乘员区内。
夹紧机构
夹紧机构用于确保隔膜预紧力不变,从而确保声音稳定。
为此夹紧机构要抵消隔膜温度和材料老化的影响。
张紧弹簧（5通过旋转旋件（4使压块（6沿轴向运动。
压块借此使隔膜持续张紧。
说明
在声音通道（2内有一个泡沫塑料嵌入件。
进行装配工作时不得取出该嵌入件,否则车内会产生难以忍受的噪声。
制动助力引流泵
插图10:
制动助力引流泵KT-9948
索引说明索引说明
1热膜式空气质量流量计（HFM
与电子节气门（EDK之间的接
口
4文氏管
2制动助力引流泵5制动助力器接口
3进气管接口
插图11:
制动助力引流泵剖面图KT-10759通过引流泵确保制动助力器内产生所需真空。
为了在进气装置真空消失后制动能力仍能保持一段时间,在制动助力引流泵内集成有两个单向阀。
引流泵依据文氏原理工作:
通过提高流速产生压差。
这样引流泵可产生比进气系统更高的真空。
-附属总成和皮带传动机构
简介
为了能在E85上使用,M54发动机的附属总成和皮带传动机构有一些改动。
发电机通过一个位串行数据接口（BSD与发动机控制单元连接。
取消了粘性离合器风扇。
系统概览
插图12:
带有皮带传动机构的附属总成KT-9956
索引说明索引说明
1曲轴皮带轮6发电机
2多楔带（主传动装置7导向轮
3冷却液泵8多楔带（空调传动装置
4张紧轮（主传动装置9空调压缩机
5导向轮10张紧轮（空调传动装置
发电机
在E85上根据车辆配置情况,采用90A（敞开式壳体和120A（封闭氏壳体发电机。
发动机管理系统MS45
简介
Siemens发动机管理系统MS45.0是MS43的后继开发产品。
E85首次采用了MS45.0形式的数字式发电机电子系统（DME。
MS45.0相对MS43的主要改进之处是:
–DME控制单元MS45.0
–集成式控制单元内部温度传感器（用于控制电控箱风扇
–电控箱风扇
–行驶动力控制（FDC按钮
–改进了集成式点火电路监控功能
–带有位串行数据接口（BSD的发电机
–散热器电风扇控制功能
发展史
发动机管理系统MS45.0的前身包括:
前身发动机初始安装时间
MS43SiemensM5404/2000
MS42SiemensM52TUE09/1998
MS41SiemensM5209/1994
MS40.1SiemensM50TUE09/1992
MS40.0SiemensM5009/1991
系统概览
插图13:
MS45.0系统概览KT-10762
索引名称
1点火开关
2离合器开关
3制动信号灯开关
4DSC模块,带有以下功能:
DTC、ABS、ASC等
5冷却液温度传感器（散热器出水口
6FDC按钮
7方向盘操控开关
8加速踏板模块
9机油温度传感器
10热敏机油油位传感器（TOENS
11带有位串行数据接口（BSD的发电机
12机油压力开关
13曲轴传感器（KWG
14进气凸轮轴传感器（NWGE进气
15排气凸轮轴传感器（NWGA排气
16冷却液温度传感器（发动机温度信号
17带有进气温度传感器的热膜式空气质量流量计（HFM18气缸1-3和气缸4-6的爆震传感器
192个控制氧传感器和2个监控氧传感器（BoschLSH-2520燃油箱泄漏诊断模块（DMTL,仅用于美国
21电动燃油泵（EKP继电器
22手动恒温空调（IHKS
23空调压缩机
24数字式发动机电子系统（DME主继电器
25冷却鼓风机（发动机冷却
26电控箱风扇
27二次空气泵继电器
28二次空气泵（SLP
29燃油箱通风阀（TEV
30涡流调节器/怠速调节器（ZWD5
索引名称
31进气和排气凸轮轴的2个VANOS电磁阀32喷射阀继电器
336个喷射阀
34可变进气管阀（谐振进气装置
35特性曲线式节温器
366个棒状点火线圈
37电子节气门（EDK
38EWSIII
39起动机继电器
40起动机
41诊断导线
PT-CA
N
数据总线
DME
MS45.
数字式发动机电子系统（DME控制单元
PDME控制单元内的环境压力传感器t°DME控制单元内的温度传感器
DME控制单元MS45.0
控制单元MS45.0位于发动机室内的电控箱内。
插图14:
发动机室电控箱内的DME控制单元KT-10355
索引说明
1DME控制单元
2EGS控制单元
控制单元插头采用模块化结构,通过5个现有插头与发动机导线束连接。
在所有不同排量的发动机M54TU上MS45.0控制单元都相同。
在此根据具体型号对发动机管理系统的数据进行编程。
设码和编程
DME控制单元带有编程功能。
但无法进行设码。
集成式控制单元内部温度传感器
在MS45.0中,用于控制电控箱风扇的控制单元内部温度传感器集成在控制单元印刷电路板上。
自控制单元内部温度超过约65°C时起,由DME启用电控箱风扇。
更换MS45.0控制单元后进行适配
安装了新控制单元时,必须在编程后进行EDK适配。
“总线端15接通”后,控制单元识别出尚未存储任何适配值（原始起动并自动启动适配过程。
EDK适配过程大约持续5-10秒。
说明
编程后第1次起动时,等上述时间过后再进行其它操作。
不允许立即将点火钥匙旋转到限位位置。
更换EDK后进行适配
更换节气门时,由于部件公差的原因,控制单元可能会识别到与存储值（旧节气门的适配值不同。
在这种情况下控制单元自动启动EDK适配过程。
连续检查EDK
每次起动时,都会在允许燃油喷射前关闭输出级以检查应急运行位置。
在此过程中将当前反馈值与控制单元内的存储值进行比较。
只有评估结果满足规定时才允许进行喷射。
如果驾驶员没有立即起动发动机,系统自动进行节气门回位弹簧测试。
行驶动力控制（FDC按钮
带有行驶动力控制功能的E85车辆在中控台上装有一个FDC按钮。
启用了FDC功能时（通过按压FDC按钮,DME由普通节气门特性曲线切换到一个运动型的节气门特性曲线。
按压FDC按钮后,发动机节气门对加速踏板模块的反应更迅速。
因此加速时所需的踏板行程较短。
因此驾驶员可以采用运动型行驶方式。
FDC按钮上带有“SPORT”字样。
插图15:
FDC按钮的安装位置KT-10288
索引说明
1带有“SPORT”字样的FDC按钮
FDC按钮的信号由DME通过PT-CAN总线传输给以下控制单元:
–电子助力转向系统（EPS
–变速箱电子控制系统（EGS
–组合仪表
启用了FDC功能时,由EPS控制单元接通FDC按钮内的功能照明。
类型
在带有M54B25和M54B30发动机的欧规车辆上,作为标准配置安装了行驶动力控制系统。
在美规车辆上SA224只能与M运动型底盘（SA704和SMG（SA206一起订购。
在带有M54B22发动机的车辆上不提供动力行驶控制系统。
改进了集成式点火电路监控功能
在MS45.0中,点火电路监控主要在DME内进行。
因此无需使用MS43上带有该监控功能的分流电阻器。
带有位串行数据接口（BSD的发电机
与发动机管理系统ME9.2（N42和MED9.2.1（N73一样,MS45.0也有一个用于控制发电机的位串行数据接口。
发电机可通过位串行数据接口主动与发动机控制单元通信。
发电机向DME发送类型和制造商等数据。
只有这样,发动机管理系统才能根据所装发电机类型对其计算值和规定值进行适配。
DME具有以下功能:
–根据DME内的规定值启用/关闭发电机
–向发电机调节器发送待调节的电压规定值
–控制发电机对负荷迅速变化的反应（负荷响应
–对发电机与发动机管理系统之间的数据导线进行诊断
–存储发电机故障代码
–启用组合仪表内的充电指示灯
散热器电风扇控制功能
散热器风扇的控制方式与发电机管理系统MS43相同。
在无电刷式风扇电机的壳体内有一个功率输出级。
该功率输出级通过总线端30和车辆接地经过车辆导线束供电。
该功率输出级从DME获得需要调节的鼓风机转速信号（PWM信号。
传输频率约为100Hz。
根据需要进行控制。
占空因数计算值取决于:
–冷却液出口温度
–催化转换器替代温度
–车速
–蓄电池电压
–空调系统内的压力
催化转换器替代温度由DME计算得出。
燃油系统
简介
为了满足越来越严格的排放法规要求,燃油系统的开口和接口数量必须尽可能少。
因此,在E85车辆上首次将燃油滤清器和压力调节器集成在燃油箱内。
下面介绍E85（Z4车辆专用的燃油系统。
燃油系统的结构
燃油系统分为两个子系统:
–燃油供给
–燃油排气（ECE/美国
燃油系统供给系统概览
插图16:
燃油系统供给系统概览KT-10749
索引说明索引说明
1燃油箱盖和燃油箱接地7右侧引流泵
2加油管8带有燃油滤清器的维修闭锁装置
3溢流挡板9燃油压力调节器
4燃油箱10左侧引流泵
5带有右侧燃油箱传感器的燃油槽11燃油供给管路
6电动燃油泵（EKP12喷射油轨
燃油系统排气系统概览
插图17:
燃油系统排气系统概览KT-10750
索引说明索引说明
1过压安全阀9带有星形滤网的通风管路
2加油排气阀（翻车阀10DMTL控制导线（仅限美规
3运行排气阀（翻车阀11发动机控制单元（DME
4通气管路12燃油箱通风阀（TEV
5菌形阀13清洁空气管路
6活性炭罐（AKF14进气管
7燃油箱泄漏诊断模块（DMTL（仅
限美规
15空气滤清器
8滤尘器（仅限美规16M54发动机
部件/功能
车辆专用的燃油系统由以下组件构成:
l燃油箱:
–加油管
–燃油滤清器
–燃油压力调节器
–电动燃油泵
–燃油槽
–左/右侧燃油箱传感器
–左/右侧引流泵
–运行排气阀（翻车阀
–加油排气阀（翻车阀
–菌形阀
–溢流挡板
l燃油管路
l活性炭罐
l清洁空气管路
l燃油箱泄漏诊断模块（仅限美规
燃油箱
燃油箱容积为55升。
其中包括8升的燃油储备量。
燃油箱有2个油室。
这两个油室在传动轴上方相互连接起来。
燃油箱的结构请参见下图。
插图18:
E85燃油箱KT-10393
索引说明索引说明
1通气管路6左侧燃油箱传感器
2加油管7左侧引流泵
3运行排气阀8过压安全阀
4燃油供给单元9燃油滤清器和燃油压力调节器
5加油排气阀10泡沫塑料垫
燃油箱安装在后桥上方。
燃油箱由2个张紧带支撑。
燃油箱侧面用一个焊接的塑料凸缘（右侧固定。
为了避免传输振动噪音,所有与车身接触的部位都垫有泡沫塑料或橡胶垫。
插图19:
燃油箱的安装位置KT-10392
索引说明
1燃油箱
2维修口
燃油箱上新增了维修口。
通过维修口可从外部接触到以下部件:
–带有燃油滤清器和燃油压力调节器的维修闭锁装置
–带有电动燃油泵、右侧燃油箱传感器、右侧引流泵的燃油槽
电动燃油泵的燃油接口和6芯导线束插头位于维修闭锁装置内。
燃油供给管路通过快速接头与维修闭锁装置连接在一起。
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