기능설명은 다음의 내용들을 포함하고 있다:
서론
M62 엔진 시리즈는 M60 엔진을 대체한다. M62 엔진은 1992년에 소개된 BMW V-8-실린더 기관 시리즈의 후속개발제품이다. M62 엔진은 96년 1월부터 시차를 두고 시리즈 E31, E38 그리고 E39에 장착되게 된다.
새 M62 엔진은 본질적인 형상면에서 M60 엔진에 근거하고 있다:
M62 엔진은 두가지 배기량 형식으로 제공된다. 즉, 배기량 3.5l과 4.4l의 두 종류이다.
이 엔진은 다음의 모델 시리즈에 장착된다:
모델 시리즈/엔진 |
M62B35 |
M62B44 |
|---|---|---|
E31 |
- |
840i |
E38 |
735i |
740i |
E39 |
535i |
540i |
엔진 M62 |
|
후속개발의 가장 중요한 목적들은 새로운 법규를 충족시키고, 안락성과 품질을 개선시키는 것이었다.
다음과 같은 항목에 특별한 관심을 기울였다:
이 목적들은 근본적으로 엔진 배기량의 증대, 크랭크 기구의 수정, 캠축 구동기구의 수정, 다수의 엔진부품의 후속개발은 물론이고 새로운 디지털 엔진 일렉트로닉 DME M5.2에 의해 실현되었다.
생산기술적인 이유 (크랭크케이스 생산자의 생산능력) 때문에, 2가지 서로 다른 알루미늄 합금이 사용되었다.
연료품질이 가혹한 (유황성분이 많이 포함된 연료) 시장용 엔진의 크랭크케이스는 Alusil (M73과 동일)로 제작하였다. 이들 엔진은 다음과 같은 시장용이다
이들 엔진의 크랭크케이스는, M73 엔진에서와 같이, 알루미늄 합금(Alusil)을 칠드주물로 제작하였다. 실린더 내벽은 코팅되지 않았다. 실린더 내벽의 필요한 표면 품질은 생산과정중 에칭하여 달성하였다.
그외 다른 모든 시장용 M62-엔진의 크랭크케이스는, M60-엔진에 의해 알려진 알루미늄 합금(Alsi9Cu3)으로 만들었다.이들 크랭크케이스의 실린더 내벽은 니켈-분산법(Nikasil)으로 코팅된다
두 크랭크케이스 사양 (알루미늄 합금)에 대한 외부적인 구별 특징은 부품번호이다. 크랭크케이스 재료의 2가지 종류는 피스톤의 상이한 표면 코팅 재료에 대응하여 알맞는 것끼리 일치된다 ('피스톤'참조)
생산방법의 차이와는 관계없이, 크랭크케이스의 구조적 형상은 서로 같다.
이미 M52와 M73에 도입된 바와 같이, 후크-형식의 노즐을 이용한 피스톤 냉각 시스템이 M62에도 재사용되었다. 이들 후크-형식 노즐은 베어링 블록에 직접 볼트 조립되어 있다. 이들 후크-형식 노즐의 도움으로, 오일은 피스톤 전 행정에 걸쳐 피스톤 크라운에 분사된다.
후크-형식 노즐은 M52 / M73에 사용된 것과는 다른 방법으로 조립되고 분해된다. 다음의 정비지침을 준수하시오!
M62 엔진블록과 피스톤 |
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행정이 길어졌기 때문에, 두 배기량 모델에 새 크랭크축이 사용된다. M60에서와 마찬가지로, 메인 베어링은 5개이다. 크랭크 핀은 90 o 옵셋되어 있다. 6개의 평형추는 엔진의 정숙운전을 돕는다.
배기량이 다른 두 종류의 M62 엔진에는 단조된 강제의 크랭크축이 사용된다. 축 중심을 중공으로 하여 무게를 경감시켰다.
두가지 서로 다른 크랭크케이스 재질 (국가 사양에 따라)에 대응하여, 피스톤과 피스톤링의 표면 코팅재질은 서로 다르다. Alusil로 제작된 크랭크케이스용 피스톤은 철합금-피막 처리되어 있다. 피스톤은 부품번호로 구분한다.
제 3국으로부터 도입된 자동차를 수리할 때 피스톤을 교환해야 할 경우에는, 특히 해당 크랭크케이스 부품번호에 근거하여 알맞는 피스톤과 피스톤링이 장착되도록 유의하여야 한다.
표면 코팅재질과는 관계없이 피스톤의 구조적 형상은 서로 같다 (풀 스커트 피스톤).
피스톤은 옥탄가 95의 연료로 작동될 수 있도록 설계되었다. 두 엔진 배기량 모델의 압축비는 10.0 : 1이다.
컨넥팅 로드는 M60 엔진에 사용된 것과 같은 모양이다.
첫번째 M60 엔진과 현재 M62 엔진에는 소결합금제의 컨넥팅 로드가 조립된다. 이들 컨넥팅 로드는 경량 (운동질량)이라는 점 외에도, 기관의 전 출력범위에 걸쳐 큰 강도를 가지고 있다.
컨넥팅 로드와 대단부 베어링 캡은 단조식 소결합금으로 컨넥팅 로드를 제작중에 쪼개는 방법으로 분리한다. 따라서 조접시 세팅기구를 이용한 기존의 센터링 작업은 하지 않는다. 센터링은 파단 구조와 컨넥팅 로드 볼트용 가이드에 의해 달성된다. 소결합금 단조과정에서 높은 제작정밀성이 달성되므로 컨넥팅 로드의 분류작업 (무게등급용 숫자표시 또는 색깔표시작업)은 필요없다.
M62-엔진에서는, 컨넥팅 로드를 크랭크축에 볼트 조립을 확실하게 하기위해 장력 볼트를 사용한다.
자동변속기와 결합시키기위해, 플라이휠은 1개의 철판구조로 되어있다. 수동변속기가 장착된 자동차에는, 유압에 의한 진동감뇌식 2-질량 플라이휠 (ZMS)이 사용된다.
M73 엔진에서와 마찬가지로, 크랭크축 센서용 기어휠은 두 모델에서 모두 플라이휠에 설치된다. 펄스센서는 변속기/클러치 하우징에 설치된다. 플라이휠에 설치된 센서휠의 새로운 장착위치는, DME-컨트롤 유닛이 실화를 감지할 수 있도록 한다.
펄스센서용 기어휠이 장착된 플라이휠 |
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지금까지의 엔진에서 펄스센서용 기어휠은 경화된 고무 엘리먼트에 의해 반경반향으로 진동감쇠가 이루어지는 구조로 비틀림진동 흡수기에 설치되었다. 이와같은 배치로는 엔진의 회전불균일성을 감지하는 것이 불가능하다.
플라이휠 상의 펄스센서용 기어휠은 진동감쇠 엘리먼트 없이 크랭크축에 일체식으로 연결된다.
따라서 이 방식에서는, 예를 들면 실화에 원인하는 엔진의 회전 불균일성은 펄스센서용 기어휠에 직접 전달된다. 이제 유도 펄스센서로는 엔진회전속도와 상사점 외에도 점화장치 또는 분사장치의 고장에 의한 실화를 감지할 수 있다. 실화 감지는 OBD II에서 요구하는 필요조건 중의 하나이다.
실화 감지의 동작원리에 대한 상세한 설명은 "DME" 편에 기술되어 있다.
E38 M60에서와 마찬가지로 오일팬은 2조각으로 분할된 구조이다. 상부는 알루미늄 다이 캐스팅으로 만들어졌다. 오일팬의 하부는 2중 박판구조로 제작되었다.
오일 주입용량은 M60 엔진의 주입량과 같다.
M62 엔진의 두 배기량 모델의 오일 주입량은 다음과 같다.
유면계(딥스틱) 상에서 `MIN' 과 `MAX' 사이의 차이는 1.5 l 이다.
M62 엔진의 오일펌프 하우징과 오일펌프 커버는 알루미늄-다이 캐스팅 (M60 마그네슘)으로 제작되었다.오일펌프의 구조와 구동기구는 M60의 그것과 같다.
E38 M60과 M73 엔진에서와 마찬가지로, M62 엔진에는 열감지식 유면 센서가 장착되었다.
이 유면 센서는 펄스 폭이 변조된 신호를 체크-컨트롤 모듈(E31: CCM; E38/E39: LCM)에 보낸다.
이 신호의 펄스 듀티율은 엔진에서 유면 높이를 측정하는 척도이다. 만약 유면이 CCM-/ LCM-컨트롤 유닛에 저장된 임계값(문턱값) 이하로 낮아지면 "엔진오일량 점검"이라는 운전자용 점검 메시지가 디스플레이된다.
기술적인 설명은 트레이너 가이드, 계기판 일렉트로닉 IKE / I-버스-네트워크 E38에 있다.
오일필터는 M62 엔진의 오일필터와 같은 구조이지만, 필터 하우징은 차체에 고정되어 있다.
M60 엔진에서와 마찬가지로 크랭크케이스는 압력 제어식 시스템에 의해 환기된다. 크랭크케이스 환기장치의 구조는 M60 엔진에 의해 이미 알려진 시스템과 같다.
엔진 작동중 발생된 블로-바이-가스는 크랭크케이스에 모인다.
흡기시스템은 흡기시스템의 엔드 커버에 집적된 압력제어밸브에 의해 크랭크케이스와 연결되어 있다. 이와 같은 연결에 의해 발생된 부압에 의해 크랭크케이스내의 블로-바이-가스는 싸이클론-분리기를 거쳐 흡기다기관으로 흡입된다.
블로-바이-가스에 포함된 오일 증기는 싸이클론-분리기의 차거운 벽에 응축되어, 리턴라인을 통해 오일펌프로 다시 되돌아 간다. 가스형태의 잔류성분들은 흡기시스템의 분배파이프를 거쳐 스로틀 바디에 있는 혼합실로 유입된다.
흡기시스템의 압력제어밸브 |
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M62의 4-밸브 실린더 헤드는 기본적으로 M60의 실린더 헤드와 같은 구조이지만, 똑같은 부품은 아니다. 외부적으로 구분하기 위하여, 해당 배기량 모델 (예: B35)에 따라 M60 또는 M62라는 글자가 주조 당시에 새겨진다.
M62 실린더 헤드 |
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실린더 헤드 가스켓
실린더 헤드 가스켓에는 석면이 들어있지 않다. M60의 실린더 헤드 가스켓과는 반대로, 실린더 헤드 가스켓은 타이밍 케이스 커버부분을 더이상 덮어주지 않는다. 이 부분 (타이밍 케이스 커버에 해당)에는 새로운 고무제의 가스켓이 사용된다. 이와 같은 이유로, 실린더 헤드 가스켓의 구분표시 (3.5l / 4.4l)는 뒤쪽으로 위치를 이동하였다.
실린더 헤드 커버
실린더 헤드 커버의 재질은 마그네슘이다.
마그네슘-실린더 헤드 커버는 표면이 손상되지 않도록 하여야 하는데, 그 이유는 표면이 손상되면 부식 위험이 따르기 때문이다.
각 실린더 헤드에는 2개씩의 오버헤드 캠축 (OHC)이 배치되어 있다. 캠축들은 M60의 캠축과 마찬가지로 탄소강주물 제품의 속이 비어있지 않은 축이다.
캠축의 세팅 이면각의 각도위치는 기존의 M60-세팅공구에 맞추어졌다.따라서 M60-세팅공구는 M62 캠축을 세팅하는데도 사용할 수 있다.
캠축과 오일 라인이 포함된 실린더 헤드 |
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캠축 표시
M60에서와 마찬가지로 캠축은 알파베트와 숫자의 결합 (E1-4, A1-4, E5-8, A5-5)을 찍어 구분한다.
밸브기구의 설계시 운동질량의 감소에 주목적을 두었다. 유압 태핏, 밸브 스프링 그리고 위 밸브 스프링 리테이너의 질량은 현저히 경감되었다. 운동질량의 경감을 통해 마찰토크를 낮추고 소음도 감소시켰다.
밸브
밸브의 치수와 무게는 M60의 밸브 (공통부품 M60)와 똑같다.
HVA-(유압)태핏
HVA-(유압)태핏의 직경은 감소되었다 (M60: (35mm / M62: (33mm). 이렇게 하여 32g 정도 줄여 무게를 48g (M60: 80g)으로 낮출 수 있었다 (공통부품 M52). 이와 함께 중요한 것은 캠 마찰면은 탄소 질화 처리되어 있고, 자기 환기식인 INA-태핏이다.
밸브 스프링
원추형 싱글 밸브 스프링을 사용하므로서 운동질량을 더욱 감소시킬 수 있게 되었다.
스프링 리테이너
위 스프링 리테이너의 중량도 최적화 되었다 (M44와 M52에 공통부품). 아래 스프링 리테이너는 M52와 공통부품이다.
전체적으로 보면 아래표에 나타난 바와 같이 이들 대책에 의해 밸브 기구의 무게는 현저히 감소되었다.
|
M60B40 |
M62B44 |
|---|---|---|
흡기밸브 (g) |
49 |
49 |
배기밸브 (g) |
48 |
48 |
HVA-태핏 (g) |
80 |
48 |
밸브 스프링 (g) |
36 |
12 |
위 스프링 리테이너 (g) |
15 |
8 |
밸브 콜렛 (g) |
1 |
1 |
흡기밸브 1개 (g) |
181 |
118 |
배기밸브 1개 (g) |
180 |
117 |
1차 구동 기구(=프라이머리 드라이브)
소음, 중량 그리고 마찰을 쉽게 정밀하게 최적화시키기 위해, 1차 구동력은 다음과 같이 전달된다. 싱글롤러 체인 (M60: 더블롤러 체인)을 통해 크랭크축으로부터 흡기캠축으로. 체인의 저소음 결합이 가능하도록 하기위해 1차 구동 스프로킷에는 고무를 씌웠다.
캠축센서 휠
1번 실린더를 식별하기 위한 4개의 센서 표지를 갖춘 센서 휠이 실린더 1-4용 흡입 캠축 스프로킷에 부착되어 있다. M60 (유도센서)과는 달리, M62-엔진에서는 캠축센서로서 홀센서가 사용된다.
캠축센서 휠의 형상이 새로워졌기 때문에, 캠축 구동기구 조립시 센서 휠의 위치배치가 다시 정해졌다. 캠축센서 휠에는 마크(노치)가 있다. 조립시 이 마크가 실린더 축 방향에서 위쪽 방향을 가리키도록 하는데 유의하여야 한다. 보다 상세한 내용은 정비매뉴얼을 참조하시오.
M62 캠축센서 휠 |
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1차 체인용 디플렉션 레일
V-챔버의 디플렉션 휠은 M62 엔진에서는 클립식 플라스틱 레일이 부가된 알루미늄 디플렉션 레일로 대체되었다. 체인 장력은 압력제한식 유압체인 텐셔너에 의해 제어된다.
1차 구동기구용 디플렉션 레일이 장착된 M62 엔진 |
|
디플렉션 레일 (디플렉션 휠 대신에)을 사용함으로 해서, 1차 드라이브 조립시 레일에 초기 장력을 주기위한 토크 값이 변경된 점에 유의할 필요가 있다 (정비매뉴얼 참조).
2차 구동기구(2차 드라이브)
2차 동력 전달도 역시 싱글롤러 체인을 거쳐 이루어진다.싱글롤러 체인은 흡기캠축으로부터 배기캠축으로.
유압식 체인 텐셔너는 각 실린더 헤드에 1개씩 집적되어 있다
싱글롤러 체인과 M62 실린더 헤드 |
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M60에서와 마찬가지로, 타이밍 케이스 커버는 실린더 헤드와 중앙 크랭크케이스에 볼트 조립된다.
씰링 시스템이 새로워졌다:
2개의 위 타이밍 케이스 커버는 실린더 헤드와 하부 타이밍 케이스에 고무-가스켓을 사이에 두고 씰링된다. 이 고무 가스켓은 공차 보상을 용이하게 하고, 하부와 상부 타이밍 케이스 커버간을 음향적으로 단절시키는 기능을 한다.
가스켓이 변경되었으므로 최적의 씰링효과를 얻기 위해서는 상부 타이밍 케이스 커버 조립시 새로운 작업순서에 유의해야 한다. 정비매뉴얼에서 조립지침을 참조하시오!
하부 타이밍 케이스 커버와 크랭크케이스 사이는 얇은 납작한 가스켓을 이용하여 씰링하였다.
M62의 스로틀 바디는 새로이 설계되었다. 공전공기 제어시스템 (ZWD 2)의 공기 입구 오리피스 영역은 혼합실 기능을 수행한다.
이 혼합실은 흡기시스템과 스로틀밸브 사이에 설치된 정밀하게 설계된 오리피스들을 포함한 박판으로 되어있다.
이와 같이 형성된 혼합실에는 공전 액추에이터 공기, 활성탄 여과기 소기 공기, 균일분배 파이프를 거친 블로-바이-가스, 크랭크케이스, 환기 장치용 공기로서 압력제어밸브로부터 스로틀 바디로 공급되는 공기등이 유입된다. 여기서, 블로-바이-가스 그리고 활성탄 여과기의 소기 공기는 흡기와 혼합된다. 이렇게 하므로서 모든 실린더는 블로-바이-가스들을 균일하게 공급받으며, 따라서 원활하고 일정한 공전품질이 보장된다.
M62의 흡기다기관은 일체로 된 플라스틱 부품이다. M62의 흡기다기관은 M60B40의 흡기다기관과 같다.
크랭크케이스 환기장치용 압력제어밸브는 흡기다기관에 직접 설치된다. 분배파이프는 압력제어밸브로부터 흡기시스템을 통해 스로틀밸브의 혼합실로 이어지는데, 그 이유는 발생된 블로-바이-가스를 모든 실린더에 균등하게 분배하기 위해서이다.
브레이크 부스터의 마스터-백용의 컨넥션이 흡기장치의 커버에 있다.
대부분의 BMW-엔진과 마찬가지로, M62 엔진에도 무배전기식 고전압점화장치가 사용된다.
점화코일(들)
M62 엔진에는 새로운 점화코일이 사용된다. 점화코일들은 M52 엔진의 점화코일과 구조가 같다. 기계적 구조가 변경되었기 때문에, 지금까지 사용되었던 점화코일에 비해 크기는 작고, 무게는 가벼워졌다.
M60 - M62 점화코일의 비교 |
|
M62 엔진이 장착된 모든 자동차에는 외부공기 흡입식의 컴팩트한 교류발전기 (140A)가 사용된다.
E31 자동차 (트렁크에 2개의 배터리가 있는!) 용으로는 에너지 수요가 크고 따라서 큰 폐회로 전류를 필요로 하기 때문에 (카폰 또는 독립히터와 같은 특별사양에 의해) 계속해서 수냉식 220A 교류발전기가 사용된다
특별사양 에어컨과 관련하여, E39에는 3단계 전기식 보조 휀이 사용된다.
E31과 E38 모델에서는 에어컨이 표준사양장비이므로 보조 휀은 표준사양에 포함된다.
소음 최적화를 용이하게 하기 위해, 기존의 2단계 회로를 3단계 회로로 확장시켰다. 각 단계의 스위치 ON 기준은 새로 정의되었다.
스위치 ON 기준
스위치 ON |
단계 1 |
-컴프레서 클러치 작동중이고 외기온도 > 10 o C. -기관 냉각수 온도 > 91 o C. |
스위치 ON |
단계 2 |
평균 압력 스위치 프레소스탯 닫힘 > 21 bar |
스위치 ON |
단계 3 |
-냉각수 온도 > 104 o C. (듀얼 온도 스위치를 경유하여 작동) |
스위치 OFF |
단계 4 |
-컴프레서 클러치 OFF-외기온도 < 8 o C. -냉각수 온도 < 91 o C |
스타터로서는, M60에서와 마찬가지로, 모든 모델에서 출력 1.7 kW의 Bosch 12V 부축식 스타터가 사용된다.
시리즈 E38과 E39에서 배선들과 배터리 충전 터미널 단자로의 배선 배열은 달라졌다. B+ 선은 엔진 아래쪽으로 해서 발전기로 그리고 배터리 충전 터미널 단자로 연결된다.
배터리 충전 터미널 단자는 실린더 뱅크 5-8의 타이밍 케이스 커버에 있다.
E31에서는 배터리 충전 터미널 단자가 여전히 우측 스프링 스트럿에 위치해 있다.
다기관에서부터 테일 파이프까지의 배기시스템 전체는 스테인레스 스틸로 만들어졌으며, 다기관 플랜지 아래쪽은 1개의 일체식 부품으로 제작되었다.
배기다기관
M60에서와 마찬가지로, M62에는 공극 단열식 박판-배기다기관이 사용된다.
촉매기
앞 파이프 (헤드 파이프)는 역시 공극 단열식 이중 파이프 (파이프속에 파이프가 들어있는)이다.
촉매기는 각 배기라인마다 각각 2개의 트리메탈층 (백금, 팔라듐, 로디움) 세라믹-모노리스가 연이어 배치된 형식이다.배기가스 배압을 가능한한 최소화하기 위해, 촉매기 모노리스의 단면적은 M73 촉매기의 단면적과 같다.
냉각수 순환회로의 기본적인 구조는 M60-엔진의 냉각수 순환회로와 일치한다.
물펌프
펌프의 구조는 M60-엔진의 물펌프와 같다. 하우징은 알루미늄 다이 캐스팅이고 타이밍 케이스커버에 볼트 조립된다. M60과의 차이점은 냉각수용 듀얼-온도센서가 물펌프 하우징에 설치되어 있다는 점이다. 이 듀얼-온도센서는 냉각수가 엔진으로부터 유출되는 지점에 위치하고 있다.
듀얼-온도센서가 장착된 물펌프의 상세도 |
|
라디에이터(방열기)
M62의 라디에이터 구조는 M60 엔진에 사용된 라디에이터의 구조와 같다.
특정 국가 사양에는 엔진오일쿨러가 추가로 장착된다.
서모스탯은 물펌프 하우징안에 집적되어 있다.
M62 엔진이 장착된 E31 시리즈에는 M60에서와 마찬가지로 기존의 벤트 밸브식 서모스탯이 설치된다. 이 서모스탯은 85 o C에서 열린다.
E38과 M62 엔진이 장착된 E39 시리즈에는 특성곡선도에 의해 제어되는 새로운 서모스탯이 사용된다.
기존의 서모스탯의 기능
기존의 서모스탯으로 엔진 냉각시스템을 제어할 때는 냉각수 온도에 의해서만 제어 특성이 결정되었다.이 제어 시스템은 3가지 작동영역으로 분류된다:
이 작동 영역 (서모스탯 제어범위) 내에서 목표로 한 냉각수 온도는 이제 특성곡선 서모스탯에 의해 영향을 받게 된다.
이렇게 하므로서 기관의 부분부하 영역에서 냉각수 온도를 높게 조절하는 일이 가능하게 된다. 부분부하 영역에서 작동온도를 높게 유지함으로서 연소성능을 개선시키고, 연소성능을 개선시키므로서 결과적으로 연료소비율을 낮추고 유해 배출물 수준을 낮출 수 있게 된다.
그러나 전부하 영역에서 작동온도를 높게 유지하면 필연적으로 단점도 나타나게 된다 (노크때문에 점화시기를 지각시킨다). 그러므로 전부하 영역에서는 특성곡선 서모스탯을 사용하여 냉각수 온도를 목표로한 낮은 수준으로 조절하게 된다.
|
냉각 특성도의 제어 특성 |
|---|---|
1 |
110 o C 서모스탯의 특성곡선 |
2 |
특성도 서모스탯의 특성곡선 |
3 |
85 o C 서모스탯의 특성곡선 |
4 |
부분부하 영역 |
5 |
전부하 영역 |
6 |
부분부하 영역 |
따라서 BMW는 냉각수 온도를 목표범위로 제어하기 위해 특성곡선도에 의해 제어되는 서모스탯을 양산 시리즈 엔진에 도입한 세계최초의 자동차 회사이다. 이 서모스탯의 사용으로 부분부하 영역에서 냉각수 온도를 목표 수준으로 상승시킬 수 있다. 엔진의 이 작동상태 (부분부하)에서 냉각수 온도를 상승시킴으로서, 연료소비를 절감시킬 수 있다. 특성곡선 서모스탯은 특성곡선도와 결합한 DME M5.2에 의해 제어된다.
특성곡선도는 다음의 요소들에 의해 작성된다:
특성곡선 서모스탯의 구조
특성곡선 서모스탯은 집적식 서모스탯이다. 즉, 서모스탯과 서모스탯 커버가 한 유닛으로 되어있다.
특성곡선 서모스탯의 기본적인 기계적 구조는 기존 서모스탯의 그것과 같다. 그러나 팽창물질 (왁스 엘리먼트)내에 추가로 히팅 엘리먼트가 집적되어 있다.
특성곡선 서모스탯의 단면도 |
|
특성곡선 서모스탯의 커버는 알루미늄 다이 캐스팅 제품이다. 특성곡선 서모스탯의 팽창물질 (왁스 엘리먼트)에 부가된 히팅 엘리먼트의 전기 배선도 서모스탯 커버에 집적되어 있다.
히팅 엘리먼트의 전기 배선이 포함된 특성곡선 서모스탯 |
|
특성곡선 서모스탯의 기능
특성곡선 서모스탯은 서모스탯에서 냉각수 온도가 103 o C일 때 집적된 히팅 엘리먼트의 간섭을 받지 않고 열리도록 설계되어 있다 (엔진입구). 엔진에서 냉각수가 가열됨에 따라 엔진의 냉각수 출구 (DME와 계기판용 냉각수 온도센서의 장착위치)에서의 온도는 이 작동점에서 약 110 o C가 측정된다. 이 온도는 엔진 작동온도로서, 이 온도에서 특성곡선 서모스탯은 제어간섭을 받지 않고 열리기 시작한다.
DME-컨트롤 유닛에 의한 제어간섭이 있을 경우, 서모스탯에 집적된 히팅 엘리먼트에는 전류 (12V)가 흐르게 된다.팽창물질이 가열됨으로 해서 이제 서모스탯은 냉각수 온도가 추가 가열기능이 없는 경우보다도 더 낮은 온도에서도 열리게 된다 (서모스탯의 제어범위: 약 80 o C - 103 o C).
1 |
서모스탯의 개방 통로 |
2 |
냉각수 온도 |
3 |
12 V로 히팅 엘리먼트 작동 |
4 |
0 V로 히팅 엘리먼트 작동 |
엔진의 냉각수 출구에서 냉각수 온도가 113 o C를 초과하면, 특성곡선 서모스탯의 히팅 엘리먼트는 다른 변수에 관계없이 DME에 의해 트리거링된다.
진단
특성곡선 서모스탯의 기능과 냉각수 라인 연결은 DME-컨트롤 유닛에 내장된 진단기능에 의해 감시된다. 발생한 고장들은 DME-컨트롤 유닛의 폴트메모리에 수록된다.
냉각수 온도 표시계
계기판의 냉각수 온도 표시계의 지시특성은, 특성 서모스탯의 조건에 따라 기관의 높은 온도수준에 적합되었다.
계기판에 있는 냉각수 온도 표시계의 지침은 아래와 같은 냉각수 온도
75 o C - 113 o C
에서 중간-위치에 있다.
이미 M73에 사용되고 있는 Bosch사의 디지털 엔진 일렉트로닉 DME M5.2는 이제 M62 엔진에 사용된다. DME M5.2는 M60 엔진의 DME M3.3 대신 사용된다.
이 DME의 새 버전은 개요에서 언급한 목표와 미국의 새 법규 (예: OBD II)에 맞추기 위해 개발되었다. 캘리포니아 법규는 배기가스 배출수준에 대해 매우 엄격한 요구를 규정하고 있다.
이 CARB (Californian Air Ressource Board) 기능은 DME M5.2에서 실현되었다.
미국 시장용 자동차는 모든 자동차 회사용으로 규격화된 OBD-인터페이스를 갖추고 있다. 이 인터페이스는 교통 당국이 DME-폴트메모리로부터 OBD-관련정보를 언제라도 판독하는 것을 가능하게 한다. 이 제한된 범위의 폴트메모리 정보에 대한 접근은 DME-컨트롤 유닛의 내부코딩에 의해 가능하게 된다.
DME M5.2의 가장 중요한 특징들은 다음과 같다.
배기가스 규제값의 준수를 감시하기 위해, 캘리포니아와 미국의 법규는 자동차 운전중 배기가스와 관련된 모든 부품을 감시할 것을 요구하고 있다. 또한 더욱 성능이 우수한 자기진단 시스템을 필요로 하는데, 특히 실화 감지 기능이 포함된다. 미국시장용-자동차에서는 배기가스와 관련된 고장이 발생하면 DME가 계기판의 "엔진 점검"-램프를 트리거링시킨다. 이것은 운전자에게 엔진 제어시스템에 배기가스에 영향을 미치는 고장이 발생했으며, 그러므로 전문 정비공장에서 즉시 이 고장을 제거해야함을 알리는 것이다.
OBDII의 가장 중요한 진단기능들은 다음과 같다:
OBD II 시스템의 기타 구성부품은 모든 자동차 회사들이 규격화한 인터페이스이다. 이 인터페이스는 미국 교통 당국이 스캐너를 이용하여 컨트롤 유닛에 저장된 배기가스와 관련된 고장을 판독하는데 사용된다. 이들 당국자들이 접근할 수 있는 자료는 폴트메모리에 수록된 배기가스 관련 고장으로 국한된다.
기능들을 제외하고는
미국 시장용으로 설계되지 않은 모든 OBD II - 관련 감시기능들은 DME 5.2에도 들어있다. 폴트메모리에 당국자들의 접근을 허용하는 규격화된 OBD II 인터페이스도 미국 시장용 자동차에만 장착된다.
엔진의 회전속도(회전수)는 유도 펄스센서를 이용하여 인크러먼트 기어에서 측정한다.엔진 회전속도 측정에 추가하여, M62 (M73과 동일)에서는 실화도 감지된다.
실화를 감지하기 위해 인크러먼트 기어는 컨트롤 유닛 내부적으로 점화간격 (8기통 기관에서는 크랭크축 1회전에 4회 점화)에 대응하여 4 세그먼트로 분할되었다.
개별 인크러먼트 기어 세그먼트의 주기 (T)는 컨트롤 유닛에서 측정된다. 모든 실린더에서 연소진행과정이 정상이면, 모든 인크러먼트 기어 세그먼트의 주기는 모두 같다 (T1 = T2 = T3 = T4).
이제 1개의 실린더에서 고장 (실화)이 발생하면, 이 실린더에 배정된 주기는 ms 단위로 연장된다 (그림...참조) T3 > T1, T2, T4). 이들 세그먼트 시간은 컨트롤 유닛에서 통계적으로 평가된다.
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실화 감지의 원리 |
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1 |
엔진 작동상태 정상. |
2 |
실화는 섹션 T3에 |
최대 허용 불균일값 즉, 세그먼트 1개의 주기편차는 엔진 회전속도, 부하 그리고 엔진온도의 기능으로서 각 특성도상의 점에 저장된다.
이 허용값을 초과할 경우, 고장난 것으로 감지된 실린더는 폴트메모리에 저장된다.이 경우, 미국 시장용 자동차에서는 '엔진 점검'-램프가 트리거링된다.
추가 대책으로서, 촉매기의 과열을 방지하기 위하여 고장 실린더에 대한 연료 분사는 중단된다.
어댑테이션
인크러먼트 기어의 제작상의 공차는 실화감시 시스템의 고장을 유발할 수 있다. 이러한 이유 때문에 DME가 자동적으로 어댑테이션을 수행한다.
인크러먼트 기어의 제작상 공차는 연료분사와 점화가 중단되는 기관의 타행주행시에 어댑테이션되는데, 그 이유는 이 단계에서 기관은 연소에 의한 회전 불균일을 발생시키지 않기 때문이다.
서비스 지침:
플라이휠, 인크러먼트 센서, 또는 DME-컨트롤 유닛을 교환한 다음, 최종 시험주행시에는 DME-컨트롤 유닛이 플라이휠에 어댑테이션될 수 있도록 긴 타행주행단계 (약 10초)를 유지해야 한다는 점에 유의하여야 한다.
다음 컨트롤 유닛간의 디지털 자료 전송은 CAN-버스 링크를 경유하여 이루어진다.
Bosch와 Lucas의 원추형 제트 밸브 (M60에서와 마찬가지)가 두 배기량 모델 모두에 사용된다.
M60에서와 마찬가지로 M62에도 열막식 공기질량계량기가 사용된다.
M60에서와 마찬가지로 M62 엔진에서도 공전속도는 2-권선식 로타리 액추에이터 (ZWD 5)에 의해 제어된다. 공전속도에서 ZWD 5에 의해 흡입된 공기는 스로틀밸브의 혼합실에 유입된다.
두 촉매기의 전방에는 각각 1개씩의 람다센서가 배치되어 있다. 미국 시장용으로 설계된 M62-모델은 OBD II 규정을 충족시키기 위해 각 촉매기 뒤에 추가로 제 2의 람다센서 (감시 센서)를 설치하였다. 람다센서는 M73-엔진에 설치된 것과 같은 구조이다 (형식 명칭: Bosch LSH 25).
M62도 노크 제어시스템을 갖추고 있다. 노크 제어시스템은 엔진의 노킹운전을 방지한다. 이 목적을 위해, 노킹 위험이 발생하면 해당 실린더(들)의 점화시기를 필요한만큼 지각시킨다.
4개의 노크센서들은 두 실린더 뱅크 사이, 엔진 블록의 물 재킷에 설치된다. 노크센서들은 1개의 센서가 두개의 이웃하는 실린더를 감시하도록 배치되어 있다. 노크센서의 구조와 기능은 M60의 노크센서와 같다.
M62 엔진에는 듀얼 온도센서가 사용된다 (M52에서와 마찬가지로). 이 온도센서는 엔진 제어시스템용 뿐만 아니라 계기판의 원격 온도계용으로 냉각수 온도를 감지하는 역할을 한다. 이 목적 때문에, 서로 다른 저항 특성곡선을 갖는 2개의 NTC 센서가 전기적으로 절연된 상태로 센서내에 들어 있다.
듀얼 온도센서는 엔진 앞쪽면 물펌프 하우징에 설치된다.
자동식 시동기능은 시동과정중 운전자의 안락성을 개선시키는 역할을 한다. 엔진을 시동시키기 위하여 점화 키를 '시동' (단자 50) 위치로 잠깐동안만 돌리면 된다. DME 컨트롤 유닛에 단자 50으로부터 입력신호가 가해진다음, 시동모터는 엔진이 기동될 때까지 작동된다. M73 엔진이 장착된 모든 E38 자동차는 이미 이 기능이 갖추어져 있다.
이제는 M62 엔진이 장착된 모든 E38 자동차와 E39 자동차에는 특별 사양 자동변속기와 함께 자동-시동기능이 장착되어 있다.
기능
자동-시동기능을 갖추고 있을 경우 스타터-릴레이는 더이상 직접 단자 50을 거쳐 트리거링되지 않는다.단자 50은 단지 DME 5.2에 입력 신호로서의 역할만 수행한다.
DME 5.2 컨트롤 유닛에 시동신호 (단자 50)가 입력되고, 동시에 EWS-컨트롤 유닛이 정확한 랜덤 코드를 감지하면, DME는 '자동 시동기능' 출력단자를 경유하여 스타터-릴레이를 트리거링시킨다. 이를 위한 전제조건은 변속기 실렉터 레버는 `P' 또는 `N' 위치에 있어야 한다는 점이다.
크랭크축 센서에 의해 '엔진 정상 기동'이 감지될 때까지 시동모터는 스타터-릴레이에 의해 계속 트리거링된다.
'엔진 정상 기동'은 엔진 회전속도가 다음과 같을 때 감지된다
시동이 진행되는 동안 순간적으로 초과할 때이다.
'엔진 정상기동' 신호가 감지되면, DME-컨트롤 유닛은 스타터-릴레이를 OFF 시킨다. 엔진이 정상적으로 시동되지 않으면, DME로부터 출력된 접지신호에 의해 자동-시동과정은 20초 후에 중단된다.
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'자동-시동'의 기능 설명도 |
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1 |
크랭크축 센서 |
2 |
스타터-릴레이 |
3 |
자동변속기 스위치 (L2) |
M62-엔진이 장착된 모든 자동차들은 ASC+T를 표준사양으로 갖추고 있다. ASC-기능을 수행하기 위해, M62-엔진도 쵸크 밸브 (M60 엔진에서와 동일)를 갖추고 있는데, 이 쵸크 밸브는 필요할 경우 ADS II 액추에이터에 의해 보덴케이블을 경유하여 제어된다.
ADS II 액추에이터는 ABS/ASC 컨트롤 유닛에 의해 제어된다. 그 외의 ASC-간섭기능, 점화중단과 분사중단은 물론이고 점화시기 제어와 같은 기능들은 DME-컨트롤 유닛에 의해 제어된다.
엔진 드래그 토크 제어기능 (MSR)을 수행하기 위해 M62 엔진에서도 공전 액추에이터 (ZWD 5)가 사용된다. 공전 액추에이터는 엔진 드래그 토크 제어 (MSR)가 트리거링되면 열리도록 되어 있다. 이 목적을 위해 공전 액추에이터는 DME로부터 펄스 폭 변조신호를 받는다.
DME 컨트롤 유닛에서 ASC 기능을 제어하는데 필요한 정보들은 CAN-버스를 경유하여 전송된다.