Пристрій шестициліндрового двигуна BMW
Тим, хто уважно стежить за новинками в сімействі моторів BMW, не важко вгадати родзинку нової бензинової «шістки». Звичайно, це система Valvetronic, завдяки якій двигун обходиться без дросельної заслінки. Кількість повітря визначає підйом впускних клапанів, що змінюють за допомогою додаткового ексцентрикового валу.
Вперше з'явившись на чотирициліндрових моторах, Valvetronic дозволив скоротити втрати на впуску і помітно покращити економічність двигуна, а приємним побічним ефектом виявився покращений відгук на педаль акселератора. Не дивно, що технологія була поширена на восьми- та дванадцятициліндрові мотори. Тепер настала черга «шісток».
Рядна "шістка" - основний двигун BMW, який зустрічається майже у всіх машинах від третьої до сьомої серії. Вибір такого компонування – не просто історичне рішення зразка 1933 року. «Ер-шість» має цілу низку переваг: від ідеальної врівноваженості, включаючи інерційні сили другого порядку, до простоти конструкції та мінімальної кількості деталей, що гарантують йому менші втрати на тертя порівняно з V-подібними «шістками». Його мінуси теж відомі - велика довжина не дозволяє розташовувати мотор у звисі кузова або впоперек. Але при класичному компонуванні зі зміщеним назад силовим агрегатом, як у всіх сучасних BMW, це несуттєво.
Зміни у конструкції газорозподільного механізму – менша частина нововведень. Як скинути вагу мотору великих розмірів? Почати з блоку циліндрів: замінити традиційний алюмінієвий сплав ще легшим – магнієвим. Такі картери коробок не рідкість. Але блок двигуна? Магнієві сплави не можуть працювати в контакті з охолоджувальною рідиною, при високих температурах, в тертях. Томуновий двигун отримав блок складної конструкції, де алюмінієва виливок з сорочкою охолодження укладена всередину магнієвої конструкції, що надає необхідну жорсткість. Виграш становив 25% від маси колишнього блоку, або 10 кг.
Ще радикальнішому полегшенню піддався газорозподільний механізм. Це не тільки клапани з діаметром стрижня 5 мм, але і порожнисті розподільні валки, виготовлені методом гідроформування з тонкостінної труби, і алюмінієвий механізм регулювання фаз впуску та випуску VANOS.
Що ще можна зробити? Ліквідувати зайвих споживачів потужності чи оптимізувати їхню роботу. Будь ласка – масляний насос залежно від режиму роботи двигуна змінює продуктивність, а електрична «насос» повністю управляється електронікою. 200-ватного електродвигуна вистачає для будь-яких умов, тоді як механічний насос охолоджуючої рідини забирає у мотора більше 2 кВт. У плюсах також прискорений прогрів і «пічка», що майже моментально дає тепло, вирішення проблем перегріву і постійно працюючих вентиляторів при низьких оборотах і маленькій швидкості машини.
Цифри викликають повагу: трилітровий мотор з навісними агрегатами важить 161 кг (на 10 кг легше за попередника), розвиває потужність 190 кВт/258 л. с. при 6600 об/хв (плюс 20 кВт) і момент, що крутить, 300 Н.м при 2500 об/хв (на 1000 об/хв нижче). І він ще на 12% економічніший! Вперше новий двигун з'явиться на купе і кабріолетах BMW-630i цієї осені, а потім замінить колишні «шістки» і на решті моделей. Вісім на десять
Як засунути формулу 1 до Євро V? На щастя, керівники ФІА до цього ще не додумалися. А ось для BMW-М5 це цілком реальне завдання. Створений сьогодні агрегат повинен задовольняти не тільки нормам токсичності Euro IV, що скоро вступають в силу, а й американськимLEV II і японським LEV 2000 і при цьому мати хороший запас на майбутнє. Новий V-подібний десятициліндровий двигун майбутнього BMW-М5 змінює колишню «вісімку». Два покоління тому "емке" вистачало шести циліндрів. Потім їх стало вісім, тепер десять. У цьому робочий об'єм не змінився: 5 літрів. Ось тільки потужність вже зашкалює за п'ятсот коней – у нинішнього М5 373 кВт/507 л. с. Зауважте, без наддуву! Рішення обмежити літраж і підняти обороти максимальної потужності для спортивного автомобіля виправдовує себе: помітно скорочуються розміри та вага трансмісійних агрегатів.
Форсування пред'являє високі вимоги до рухомих елементів двигуна, а з колишнім ходом поршня 89 мм важко розраховувати на обороти понад 8 тисяч. Десятициліндровий двигун не тільки зберігає оптимальний, з погляду інженерів BMW, об'єм циліндра 500 смз та дозволяє зменшити хід поршня до 75,2 мм.
Висока потужність при низькій токсичності – лише частина завдання, поставленого під час проектування двигуна М5. Відколи між дросельною заслінкою та правою ногою водія оселилися потенціометри та мікропроцесори, поняття «живий відгук на педаль газу» відійшло в минуле. Тут Valvetronic вирішити проблему не в змозі: його можливості поки що обмежені 7000 об/хв, а червона лінія на тахометрі М5 лежить на позначці 8250 об/хв. Рішення знайоме всім конструкторам гоночних моторів – індивідуальні дросельні заслінки.
Керований електричний блок заслінок здатний змусити двигун перейти від холостого ходу до повного навантаження навіть швидше, ніж нога водія натисне акселератор «до підлоги». Дякуємо унікальним програмам та обчислювальній потужності контролера, який управляє упорскуванням, запаленням, положенням розподільчих валів, приводами заслінок і навіть коробкою.передач. Досить сказати, що частота опитування датчиків – 250 кГц, а число тривимірних таблиць даних у пам'яті контролера – 259 (зазвичай 6). Він використовує 475 лінійних рівнянь та 7399 констант.
Найскладніша електроніка двигуна вимагала відмовитися від традиційного контролю за допомогою датчиків детонації. Натомість аналізують провідність у кожній камері згоряння. При аномальному розвитку процесу налаштування змінюється вже наступному такті. Якщо це не принесе успіху, циліндр відключають – адже для руйнування поршневих кілець досить нетривалої детонації, а для виходу з ладу нейтралізаторів – нечисленних перепусток запалювання Два «турбо» не «бітурбо»
Супердизель потужністю не менше 250 «коней» – сьогодні невід'ємна приналежність бізнес-седана, який претендує на лідерство у класі. Такий мотор у BMW є чотирилітрову V-подібну «вісімку» в 190 кВт/258 л. с. встановлюють на сьому серію. Проблема в тому, що для "п'ятірки" двигун занадто важкий - керованість машини неодмінно постраждає. Альтернативний варіант - форсувати шестициліндровий дизель: зі 160 кВт/218 л. с. десь до 200 кВт. Чи легко сказати, як зробити? Просте збільшення тиску наддуву, звісно, спрацює – показники вийдуть «що треба». Ось тільки задоволення від їзди з таким двигуном небагато. Чим більше турбокомпресор, тим довше він набирає обертів, тим різкішим є перехід від «атмосферного» режиму до повного наддуву. При надмірному тиску 1,85 бар зміною геометрії турбіни вже не відбутися, навіть система з двома однаковими турбокомпресорами виявиться недостатньо гнучкою. Вирішення цієї проблеми називається «бітурбо» і відоме десятиліття. Інша річ, що у легкових дизелях воно поки що не застосовувалося. Два турбокомпресори, «маленький» і «великий», включені взагальний колектор, а потік газів, що відпрацювали, регулюється заслінками. На невеликих оборотах працює "чуйний" малий турбокомпресор, на значних - потужний "великий", а в перехідних режимах - обидва, причому менший "дотискає" те, що не зміг стиснути напарник.
Досягнуте зростання потужності – не головне. Завдяки двом регульованим турбокомпресорам вдалося так розтягнути робочий діапазон двигуна, що 500 Н.м моменту, що крутить, доступні вже при 1250 об/хв, а максимальна потужність досягається при досить високих 4400 об/хв і навіть при 4800 об/хв не падає нижче 90% від максимальною. Такі характеристики дозволяють найефективніше використовувати всі 200 кВт/272 л. с. потужності і 560 Н.м крутного моменту лише ... трилітрового мотора. Що дає? Седан BMW-535d з новим дизелем та автоматичною коробкою передач розганяється до 100 км/год за 6,5 секунди та витрачає в середньому 8 л дизельного палива на 100 км.
Революції в двигунах внутрішнього згоряння навряд чи можливі, але їхній розвиток не зупинився! Бажаєте знати, що буде далі? Давайте зробимо паузу – фахівці баварської фірми поки що не поспішають розкривати карти. BMW має заможних клієнтів, щоб оплачувати високі технології. А отже, передові ноу-хау колись спустяться і до нас.