Эволюция свершилась!

ТЕНДЕНЦИИ: ДВИГАТЕЛИ

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.

ФОТО АВТОРА И БМВ