Двигатели BMW. Эволюция и революция.

Данная статья подготовлена на основе и с использованием материалов CarClub

BMW: эволюция свершилась

ЭВОЛЮЦИЯ СВЕРШИЛАСЬ!

Делать современные автомобили непросто, еще труднее доказать собственное лидерство в технике. Концерн БМВ ради подтверждения имиджа передовой компании устраивает «технологические дни», на которых представителям прессы позволено заглянуть немного вперед. Марка всегда была сильна двигателями, недаром ее название переводится как баварский моторный, а не автомобильный завод…

ЛЕГЧЕ ЛЕГКОГО

Тем, кто внимательно следит за новинками в семействе моторов БМВ, не составит труда угадать изюминку новой бензиновой «шестерки». Естественно, это система Valvetronic, благодаря которой мотор обходится без дроссельной заслонки. Количество воздуха определяет подъем впускных клапанов, который изменяют с помощью дополнительного эксцентрикового вала.

Впервые появившись на четырехцилиндровых моторах, Valvetronic позволил сократить потери на впуске и заметно улучшить экономичность двигателя, а приятным побочным эффектом оказался улучшенный отклик на педаль акселератора. Неудивительно, что технология была распространена на восьми- и двенадцатицилиндровые моторы. Теперь настала очередь «шестерок».

Рядная «шестерка» – основной двигатель БМВ, который встречается почти во всех машинах от третьей до седьмой серии. Выбор такой компоновки – не просто историческое решение образца 1933 года. «Эр-шесть» обладает целым рядом преимуществ: от идеальной уравновешенности, включая инерционные силы второго порядка, до простоты конструкции и минимального количества деталей, гарантирующих ему меньшие потери на трение по сравнению с V-образными «шестерками». Его минусы тоже известны – большая длина не позволяет располагать мотор в свесе кузова или поперек. Но при классической компоновке со смещенным назад силовым агрегатом, как у всех современных БМВ, это несущественно.

Изменения в конструкции газораспределительного механизма – меньшая часть новшеств. Как сбросить вес мотору немалых размеров? Начать с блока цилиндров: заменить традиционный алюминиевый сплав еще более легким – магниевым. Такие картеры коробок передач не редкость. Но блок двигателя? Магниевые сплавы не могут работать в контакте с охлаждающей жидкостью, при высоких температурах, в парах трения. Поэтому новый двигатель получил блок сложной конструкции, где алюминиевая отливка с рубашкой охлаждения заключена внутрь магниевой, придающей конструкции необходимую жесткость. Выигрыш составил 25% от массы прежнего блока, или 10 кг.

Еще более радикальному облегчению подвергся газораспределительный механизм. Это не только клапаны с диаметром стержня 5 мм, но и полые распредвалы, изготовленные методом гидроформования из тонкостенной трубы, и алюминиевый механизм регулирования фаз впуска и выпуска VANOS.

Что можно сделать еще? Ликвидировать лишних потребителей мощности или оптимизировать их работу. Пожалуйста – масляный насос в зависимости от режима работы двигателя меняет производительность, а электрическая «помпа» полностью управляется электроникой. 200-ваттного электродвигателя хватает для любых условий, тогда как механический насос охлаждающей жидкости отнимает у мотора более 2 кВт. В плюсах также ускоренный прогрев и почти моментально дающая тепло «печка», решение проблем перегрева и постоянно работающих вентиляторов при низких оборотах и маленькой скорости машины.

Цифры вызывают уважение: трехлитровый мотор с навесными агрегатами весит 161 кг (на 10 кг легче предшественника), развивает мощность 190 кВт/258 л. с. при 6600 об/мин (плюс 20 кВт) и крутящий момент 300 Н.м при 2500 об/мин (на 1000 об/мин ниже). И он еще на 12% экономичнее! Впервые новый двигатель появится на купе и кабриолетах БМВ-630i этой осенью, а после сменит прежние «шестерки» и на остальных моделях.

ВОСЕМЬ НА ДЕСЯТЬ

Как засунуть формулу 1 в Евро V? К счастью, руководители ФИА до такого еще не додумались. А вот для БМВ-М5 это вполне реальная задача. Созданный сегодня агрегат должен удовлетворять не только скоро вступающим в силу нормам токсичности Euro IV, но и американским LEV II и японским LEV 2000 и при этом обладать хорошим запасом на будущее. Новый V-образный десятицилиндровый мотор грядущего БМВ-М5 сменяет прежнюю «восьмерку». Два поколения назад «эмке» хватало шести цилиндров. Потом их стало восемь, теперь – десять. При этом рабочий объем не изменился: 5 литров. Вот только мощность уже зашкаливает за пятьсот «лошадей» – у нынешнего М5 373 кВт/507 л. с. Заметьте, без наддува! Решение ограничить литраж и поднять обороты максимальной мощности для спортивного автомобиля оправдывает себя: заметно сокращаются размеры и вес трансмиссионных агрегатов.

Форсирование предъявляет высокие требования к подвижным элементам мотора, а с прежним ходом поршня 89 мм трудно рассчитывать на обороты выше 8 тысяч. Десятицилиндровый двигатель не только сохраняет оптимальный, с точки зрения инженеров БМВ, объем цилиндра 500 смз и позволяет уменьшить ход поршня до 75,2 мм.

Высокая мощность при низкой токсичности – лишь часть задачи, поставленной при проектировании двигателя М5. С тех пор как между дроссельной заслонкой и правой ногой водителя поселились потенциометры и микропроцессоры, понятие «живой отклик на педаль газа» ушло в прошлое. Здесь Valvetronic решить проблему не в состоянии: его возможности пока ограничены 7000 об/мин, а красная линия на тахометре М5 лежит на отметке 8250 об/мин. Решение знакомо всем конструкторам гоночных моторов – индивидуальные дроссельные заслонки.

Управляемый электрически блок заслонок способен заставить двигатель перейти от холостого хода к полной нагрузке даже быстрее, чем нога водителя нажмет акселератор «до пола». Спасибо уникальным программам и вычислительной мощности контроллера, который управляет впрыском, зажиганием, положением распределительных валов, приводами заслонок и даже коробкой передач. Достаточно лишь сказать, что частота опроса датчиков – 250 кГц, а число трехмерных таблиц данных в памяти контроллера – 259 (обычно 6). Он использует 475 линейных уравнений и 7399 констант.

Сложнейшая электроника мотора потребовала отказаться от традиционного контроля с помощью датчиков детонации. Вместо этого анализируют проводимость в каждой камере сгорания. При аномальном развитии процесса настройка изменяется уже в следующем такте. Если это не принесет успеха, цилиндр отключают – ведь для разрушения поршневых колец достаточно непродолжительной детонации, а для выхода из строя нейтрализаторов – немногочисленных пропусков зажигания

ДВА «ТУРБО» НЕ «БИТУРБО»

Супердизель мощностью не меньше 250 «лошадей» – сегодня неотъемлемая принадлежность бизнес-седана, претендующего на лидерство в классе. Такой мотор у БМВ есть – четырехлитровую V-образную «восьмерку» в 190 кВт/258 л. с. устанавливают на седьмую серию. Проблема в том, что для «пятерки» двигатель слишком тяжел – управляемость машины непременно пострадает. Альтернативный вариант – форсировать шестицилиндровый дизель: со 160 кВт/218 л. с. где-нибудь до 200 кВт. Легко сказать, как сделать? Простое увеличение давления наддува, конечно, сработает – показатели получатся «что надо». Вот только удовольствия от езды с таким мотором немного. Чем больше турбокомпрессор, тем дольше он набирает обороты, тем резче переход от «атмосферного» режима к полному наддуву. При избыточном давлении 1,85 бар изменением геометрии турбины уже не отделаться, даже система с двумя одинаковыми турбокомпрессорами окажется недостаточно гибкой. Решение этой проблемы называется «битурбо» и известно десятилетия. Иное дело, что в легковых дизелях оно пока не применялось. Два турбокомпрессора, «маленький» и «большой», включены в общий коллектор, а поток отработавших газов регулируется заслонками. На небольших оборотах работает «отзывчивый» малый турбокомпрессор, на значительных – мощный «большой», а в переходных режимах – оба, причем меньший «дожимает» то, что не смог сжать напарник.

Достигнутый рост мощности – не главное. Благодаря двум регулируемым турбокомпрессорам удалось так растянуть рабочий диапазон двигателя, что 500 Н.м крутящего момента доступны уже при 1250 об/мин, а максимальная мощность достигается при довольно высоких 4400 об/мин и даже при 4800 об/мин не падает ниже 90% от максимальной. Такие характеристики позволяют наиболее эффективно использовать все 200 кВт/ 272 л. с. мощности и 560 Н.м крутящего момента всего лишь… трехлитрового мотора. Что это дает? Седан БМВ-535d с новым дизелем и автоматической коробкой передач разгоняется до 100 км/ч за 6,5 секунды и расходует в среднем 8 л дизельного топлива на 100 км.

Революции в двигателях внутреннего сгорания едва ли возможны, но их развитие не остановилось! Хотите знать, что будет дальше? Давайте сделаем паузу – специалисты баварской фирмы пока не торопятся раскрывать карты. У БМВ достаточно состоятельные клиенты, чтобы оплачивать высокие технологии. А значит, передовые ноу-хау когда-нибудь спустятся и к нам.

 

BMW: двигатель года мощностью 507 л.с.

Баварский Моторный Завод вновь оправдывает свое название. Репутацию лучшего в мире производителя автомобильных двигателей подтвердила блестящая серия побед на очередном, седьмом по счету международном журналистском конкурсе Двигатель 2005 года.

Напомним, что вердикт выносит жюри из 56 журналистов, представляющих авторитетные издания всех пяти континентов (Россию представляют главный редактор Авторевю Михаил Подорожанский и редактор Леонид Голованов). Первичное голосование проводится внутри классов по рабочему объему двигателей, Двигатель года определяется в ходе финального отбора среди «внутриклассовых» победителей. А церемония награждения приурочена к выставке Engine Expo в Штутгарте, которая в этом году прошла в самом начале июня.

Мало кто сомневался, что в финал конкурса 2005 года выйдут сразу две новинки BMW — трехлитровый турбодизель автомобиля BMW 535d с уникальным ныне двойным последовательным турбонаддувом (такие схемы применялись в прошлом) и пятилитровый супермотор V10 от BMW M5/M6. Так и произошло. Вдобавок в классе «от 3 до 4 л» вновь победил сверхвысокофорсированный двигатель BMW M3 — пятый раз подряд!


Главную награду принимает Герхард Рихтер, шеф разработок отделения BMW M GmbH

Как всегда, оказались на высоте двигателисты фирмы Honda — наград в своих классах удостоены гибридный силовой агрегат хэтчбека Honda Insight и первый турбодизель собственной разработки Honda 2.2 i-CDTi. Наконец, силовая установка гибридомобиля Toyota Prius, лауреат премии «Двигатель 2004 года», нынче тоже в лидерах — победы в классе объемом от 1,4 до 1,8 л и в номинации «Самый экономичный двигатель».


Трехлитровый турбодизель BMW и его агрегат турбонаддува

Интересно, что за исключением двухлитрового турбомотора Volkswagen/Audi 2.0 TFSI с непосредственным впрыском бензина, лидерство в классах ниже трехлитрового принадлежит экономичным моторам: это три дизеля и два гибридных бензоэлектрических силовых агрегата. Вот он, знак времени!

Число побед за 1999—2005 годы
BMW 26
Honda 21
Toyota 13
Volkswagen 8
DaimlerChrysler 4
Mazda 4
Ferrari 2
GM 2
PSA Peugeot Citroen 2
Alfa Romeo/Fiat 2

А Двигателем года в итоге стал агрегат, который создан отнюдь не для экономии топлива, — супермотор BMW V10. Причем так как ему были присуждены сразу три награды, то в итоге делегация из Мюнхена увезла с собой ровно половину всех призов — шесть из двенадцати, включая Гран При. Поздравляем!

Двигатель года-2005 — BMW 5.0 V10
Результаты голосования по категориям (приведены три лучших результата)
Двигатель Мощность, л.с. Автомобиль Баллы
Свыше 4 л
1. BMW 5.0 V10 507 M5, M6 260
2. Ferrari 4.3 V8 490 F430 163
3. Volkswagen 5.0 V10 TDI 313 Touareg, Phaeton 142
От 3 л до 4 л
1. BMW 3.2 343 M3 243
2. Porsche 3.8 355 911 218
3. Toyota 3.3 HSD 272 Lexus RX400h 167
От 2,5 л до 3 л
1. BMW 3.0 d 268 535d, 635d 296
2. Honda 3.0 Hybrid 240 Accord 181
1. BMW 3.0 258 330, 530, 630, 730 157
От 2 л до 2,5 л
1. Honda 2.2 i-CDTi 140 Accord, CR-V, FR-V 164
2. BMW 2.5 218 325, 525 154
3. Ford 2.3 Hybrid 155 Escape HEV 79
От 1,8 до 2,0 л
1. Volkswagen/Audi 2.0 FSI Turbo/TFSI 200 Audi A3, A4, Volkswagen Golf GTI 151
2. Honda 2.0 240 S2000 140
3. BMW 2.0d 150 X3, 120d, 320d 125
От 1,4 до 1,8 л
1. Toyota 1.5 HSD 113 Prius 365
2. Toyota 1.8 VVTL-i 192 Celica, Corolla TSport, Lotus Elise 111R 123
3. Peugeot/Citroen/Ford 1.6 HDi/TDCi 110 Citroen C4, C5, Peugeot 206, 307, Ford C-MAX, Mazda 3 104
От 1,0 л до 1,4 л
1. Fiat/GM 1.3 JTD Multijet/CDTI 70 Fiat Panda, Punto, Opel Tigra, Corsa 225
2. Honda 1.3 IMA 90 Civic 218
3. Peugeot/Citroen/Ford 1.4 HDi/TDCi 68 Citroen C2/C3, Peugeot 1007, Ford Fiesta 138
Менее 1,0 л
1. Honda 1.0 IMA 68 Insight 302
2. Smart Brabus 0.7 101 Roadster 181
3. Toyota 1.0 65 Yaris 141
Новинка года
1. BMW 5.0 V10 507 M5, M6 251
2. Ferrari 4.3 V8 490 F430 146
3. Toyota 3.3 HSD 272 Lexus RX400h 133
Лучшая экономичность
1. Toyota 1.5 HSD 113 Prius 220
2. Toyota 3.3 HSD 272 Lexus RX400h 120
3. Fiat/GM 1.3 JTD Multijet/CDTI 70 Fiat Panda, Punto, Opel Tigra, Corsa 105
Лучший «заряженный» двигатель
1. BMW 5.0 V10 507 M5, M6 294
2. Ferrari 4.3 V8 490 F430 203
3. Mercedes AMG 65 V12 612 SL 65 AMG, CL 65 AMG 126

 

BMW: моторные победы ушедшего года

Три новые рекорды установил BMW, собирая высшие награды в международном конкурсе «Двигатель года», с 5,0-литровым двигателем V10 для нового М5. 507 сильный двигатель BMW M5 и купе М6 стал неоспоримым лидером конкурса, представители жюри по всему миру признали эффективность, высокооборотность и впечатляющую мощность этого двигателя.

BMW – единственный производитель, когда-либо награжденный во всех шести категориях за один год, и получивший 26 наград за последние сем лет деятельности концерна, что намного больше чем любой из конкурентов. Пятый раз подряд 3,2-литровый двигатель BMW M3 получает наивысшую награду, что так же является рекордом для «Двигателя года».

Кроме главной награды «Двигатель года'2005» 5,0-литровый двигатель V10 получил еще несколько наград в своем классе: победил в категории «Лучший двигатель свыше 4,0-литров», затмив двигатели Ferrari F430, VW Touareg и Phaeton, а также получил приз за «Лучший новый двигатель'2005». И еще Одина победа – 5,0-литровый двигатель V10 назван «Самым эффективным двигателем'2005», опередив Ferrari и Mercedes.

Но успех BMW не ограничился двигателем V10. 3,0-литровый дизельный «twin-turbo» двигатель, которым оснащается 535d также стал победителем в своем классе, как и достойный восхищения 3,2-литровый двигатель, который используется для М3.

Награды двигателей BMW в 2005 году:

  • Международная награда «Двигатель года'2005»
    1 BMW 5,0-литровый V10
    2 BMW 3,0-литровый рядный шестицилиндровый дизель «twin-turbo»
    3 Toyota 1,5-литровый гибридный двигатель
  • Награда за лучший новый двигатель 2005 года
    1 BMW 5,0-литровый V10
    2 Ferrari 4,3-литровый V8
    3 Toyota 3,3- литровый гибридный двигатель
  • Награда в категории «Лучший двигатель свыше 4,0-литров»
    1 BMW 5.0- литровый V10
    2 Ferrari 4.3- литровый V8
    3 VW 5.0- литровый V10 дизель
  • Награда за самый эффективный двигатель 2005
    1 BMW 5.0- литровый V10
    2 Ferrari 4.3- литровый V8
    3 Mercedes AMG 6,0- литровый гибридный двигатель
  • Награда за лучший двигатель 2005 от 2,5 до 3,0
    1 BMW 3,0- литровый рядный шестицилиндровый дизель «twin-turbo»
    2 Honda 3,0- литровый гибридный двигатель
    3 BMW 3,0-литровый рядный шестицилиндровый
  • Награда за лучший двигатель 2005 в категории от 3,0 до 4,0 литров
    1 BMW 3,2- литровый рядный шестицилиндровый
    2 Porsche 3,8- литровый
    3 Toyota 3,3- литровый гибридный двигатель
 

Разработка двигателей BMW будет еще эффективней

После всего восемнадцати месяцев строительства концерн BMW Group открывает новое здание для испытания двигателей, вступая, таким образом, в новую эру разработки трансмиссии. Впервые в мировой истории концерн BMW сумел объединить все сферы и виды деятельности по разработке трансмиссии в одном модульном комплексе зданий, который при необходимости может быть расширен.

Огромное преимущество этой концепции заключается в том, что с ее помощью удастся сократить расстояния между конструкторским департаментом, департаментами создания опытных образцов и испытаний, увеличить, таким образом, эффективность их взаимодействия и повысить общую производительность труда. Помимо этого, она делает возможным максимальное приближение деятельности по разработке двигателя к испытательным стендам, благодаря чему уменьшается число автомобилей, задействованных в испытаниях.

Новое здание для испытания двигателей, созданное на территории Центра исследований и разработок (FIZ) концерна BMW Group в Мюнхене, включает в себя 36 испытательных стендов для двигателей и динамометров, расположенных на трех этажах. Шесть испытательных боксов специально оборудованы для разработки водородных двигателей. Общий объем инвестиций в новый комплекс, по приблизительным оценкам, составил 83 миллиона евро.

Благодаря инновационной архитектурной концепции здания инженеры концерна BMW Group имеют теперь прекрасные условия для поддержания лидерства концерна в сфере технологий и разработки двигателей. «Благодаря новому комплексу мы сможем разрабатывать двигатели и трансмиссии в диапазоне от 4-цилиндровых двигателей до чрезвычайно больших 12-цилиндровых двигателей, устанавливая, таким образом, новые стандарты КПД, сокращения выделения выхлопных газов и динамизма XXI века», — сказал доктор Буркхард Гэшель (Burkhard Goschel), член Совета директоров BMW AG и представитель департамента НИОКР и закупок.

Возможность проведения различных этапов разработки новых силовых агрегатов непосредственно на испытательных стендах позволит в будущем значительно сократить необходимое количество испытываемых автомобилей и сами периоды разработки, а также значительно снизить связанные с этим издержки. Испытательные стенды сконструированы таким образом, чтобы проводить испытания всех текущих и будущих моделей двигателей концерна BMW Group вместе с их системами контроля выделения выхлопных газов. Каждый испытательный бокс имеет широкий спектр оборудования по измерению характеристик и для анализа выхлопных газов.

Испытательные стенды позволяют создавать реалистичные и воспроизводимые испытательные условия для анализа работы двигателей в условиях трассы и бездорожья. На двух испытательных стендах предусмотрена возможность охлаждения двигателя до -10° C для надежных испытаний при зимних условиях вождения. Таким образом, благодаря нововведению стало возможным точно определять условия эксплуатации и, что особенно важно, выделения выхлопных газов двигателя и их показатели.

Сборные испытательные боксы, объединенные в качестве модулей, являются центральным архитектурным элементом нового здания для испытания двигателей. Преимущество этой концепции заключается не только в кратком периоде строительства, но и в возможности оперативного увеличения мощностей через добавление испытательных боксов. Благодаря модульной конструкции испытательные стенды двигателей впервые удалось расположить не только на уровне земли, но и на нескольких этажах друг над другом, экономя, таким образом, ценное пространство.

Партнеры BMW Group в различных департаментах НИОКР также извлекают пользу из этой архитектурной концепции: короткие расстояния между департаментами, испытательными боксами, комнатами измерений и офисами обеспечивают оперативную и отлаженную командную работу. Расположенные на трех этажах испытательные модули составляют техническую «сердцевину» здания. Комнаты измерений, напротив, выходят окнами наружу и расположены вдоль самых длинных стен, что обеспечивает доступ к естественному свету.

Испытательные стенды соединяются между собой универсальной системой управления данными, обеспечивающей возможность оперативного обмена информацией. Специальная автоматизированная система контроля обеспечивает управление всем испытательным процессом и наблюдение над ним, контролируя параметры и фиксируя все измеряемые данные.

Новое здание для испытания двигателей устанавливает особый стандарт в защите окружающей среды, отвечая даже более строгим требованиям в отношении шума, загрязнения окружающей среды и выделения выхлопных газов, чем предусмотрено законодательством. И что не менее важно, в здании установлены системы по вторичному использованию энергии, что позволяет бережно использовать имеющиеся ресурсы.

TopMailHomeContakt e-mailContakt e-mailTop