Деякі технічні елементи турбо V8 BMW M5 F10; S63Tü; Дядько Грег
Коли BMW M5 F10 вийшов, як і багато людей, я задав собі питання: але як вони могли б отримати 560 к.с. з цього турбо V8 і максимально обмежити відставання? ну ось кілька відповідей від Юргена Поппеля, відповідального за розробку цього двигуна, у BMW M.
Юрген Поппел: цей V8 - високопродуктивний двигун. Розробляючи його, наша мета полягала в тому, щоб зробити його кращим за свого попередника V10, який увійшов у легенду.
Які переваги?
Великою перевагою цього турбодвигуна є високий крутний момент, доступний при низьких оборотах, як при підвищенні обертів. Хоча вам доведеться задіяти правильну передачу на V10, це не так у V8, діапазон "потужності" дуже широкий. Цей новий двигун має крутний момент 700 Нм від 1500 об/хв. З V10 у нас було лише 300.
У більшості турбодвигунів потужність швидко падає при високих оборотах. Тут він постійний від 1000 об/хв, тому обмеження частоти обертання двигуна є важливим. Ми також впровадили декілька технологій, які роблять цей двигун атмосферним.
Що тоді цікавить замовника?
У нього є високопродуктивний автомобіль, виготовлений для іподрому та повсякденного водіння.
У “повсякденній” ситуації споживання бензину нижче, ми багато працювали над цим (на папері та насправді). Це велика перевага перед M5 E60.
Як у вас вийшло це поєднання: потужність та ефективність?
Чарівне слово - "дихай". Завдяки тому, що двигун добре дихає (впуск і вихлоп), покращується його реакція, потужність та ефективність. Ми змінили майже все в цьому напрямку.
Тут є щедрий повітрозабірник.
Почнемо з прийому. На виході з турбонаддуву повітря має температуру 130 °, і його потрібно охолоджувати. У цьому двигуні це повітря охолоджується не більш холодним повітрям, а водою. Тож немає сенсу передавати це повітря по довгих трубах, тому реакція на навантаження коротша. Наші труби також мають великі розміри. Звичайно, повітряні коробки та охолоджувачі встановлені дуже близько до двигуна.
Контур охолодження повітря під тиском.
A B J: радіатори. C: Водяний насос для ряду балонів 1. D: інтеркулер для ряду балонів 1. E: Розширювальний бак. H: Інтеркулер для ряду циліндрів 2. I: Водяний насос для ряду циліндрів 2.
Цей V8 оснащений технологією “VALVETRONIC”. Чи можете ви сказати більше?
За допомогою системи VALVETRONIC впускні клапани можна піднімати більш-менш високо, максимум від 0,2 до 0,3 мм додатково та безперервно. Перевага полягає в тому, що його можна порівняти з атмосферним двигуном. В останньому випадку потужність регулюється дросельними клапанами, двигун завжди намагається всмоктувати якомога більше повітря. Але точно, ми не допускаємо цього: клапан відкривається на максимум лише під час сильного прискорення. Коли ви відпускаєте прискорювач, двигун створює частковий вакуум на впуску (всмоктуванні). І коли впускний клапан закритий і поршень починає підніматися, цей частковий вакуум більше не може використовуватися двигуном.
Valvetronic
01. VANOS на випускній стороні 02. Розподільний вал на випускній стороні 03. Відводні клапани 04 & 08. Регульований гідравлічний клапан HVA 05 & 09. Пружини клапана 06 & 07. Клапан 10. Кронштейн коромисла 11. Привід VALVETRONIC 12. Ексцентриковий кулачок 13. Пружина 14. Проміжний важіль 15. Сторона на вході в розподільний вал 16. VANOS
Двигун без повітрозабірників та каталітичних нейтралізаторів.
У системі VALVETRONIC кількість надходить повітря регулюється впускним клапаном: коли в балоні достатньо повітря для бажаного заряду, клапан закривається. Потім при опусканні поршня створюється частковий вакуум. Уявіть, поклавши палець на кінець велосипедного насоса, потягнувши і відпустивши ручку: поршень повертається у початкове положення. Підводячи підсумок, енергія, «втрачена» з частковим вакуумом, відновлюється відразу після цього: час реакції потім покращується.
VALVETRONIC також дозволяє повітрю під тиском швидше "накопичуватися". Звідти ви можете використовувати агрегат, щоб турбіна оберталася з однаковою швидкістю і грати на отворі клапана, щоб керувати зміною швидкості та прискорення. Тоді ми відчували б кращу реакцію.
І з вихлопної сторони?
Ми часто чуємо про технологію “поперечних вихлопних труб” та “twin scroll twin turbo”, насправді не розуміючи переваг (сміється). Поперечний випускний отвір насправді є оптимізованим турбоколектором кожного циліндра. Зазвичай V8 звучить “заїкаючись”. V12 завжди регулярно спрацьовує свої циліндри хрест-навхрест, один раз у правому ряду, а інший раз - іншим. Для зручності V8 запускає два циліндри з одного боку поспіль, а потім перемикається на два циліндри з іншого боку. Ми також можемо почути це особливе запалювання на більшості V8, але не на M5 F10.
Принцип хрестового втечі.
Випускні колектори виготовлені з трубок, що з'єднують 2 циліндри одного ряду. Потім гази оптимально передаються турбонаддуву. Тоді кожен циліндр може “закінчитися” в дуже хороших умовах. Коли ви відкриваєте випускний клапан, багато енергії виділяється під великим тиском, швидко проходить через колектор і бурхливо рухає турбіни з невеликими втратами. На даний момент ми використовуємо не лише кількість виділеного газу, а й його імпульс. Наприклад, уявіть, як дме на гвинт, сильно і коротко: ви помітите, що об’єм повітря не є найважливішим, але і його «імпульс».
Поперечний вихлоп з турбонаддувом Twin Scroll
І це працює лише тому, що турбіни Twin Scrolls відокремлюють гази в 2 турбо.
Щоб проілюструвати цю перевагу, давайте зробимо невеликий експеримент: уявіть, як на турбіні дме 8 циліндрів. Тиск не тільки надходить на турбіну, але й розсіюється через випускні отвори циліндра. Тоді ми втрачаємо енергію. Цей метод називається перевантаженням з постійним тиском: все закачується у велику трубу, що надходить до турбіни. Тут, за допомогою наших 2 турбокомпресорів, Twin Scroll розподіляє потік до турбіни безпосередньо на її ребрах, не втрачаючи енергії під час подорожі. Ось як ми використовуємо швидкість газу. Використовується не тільки об'єм струменя газу, але і його динаміка (імпульс).
Цей перенос вихлопних газів пропонує ще одну перевагу: коли кілька циліндрів "вибухають" разом у трубці, залишається багато залишкового газу. В результаті, коли випускний клапан відкритий, циліндр не може повністю спорожнитися. У нашому двигуні гази, що залишають циліндри, несуть із собою залишки.
Щедрий випускний отвір.
Ми використовували все, що могли на стороні вихлопу, для найкращого можливого навантаження та найкращої реакції: велика секція труб, поперечний вихлоп та турбо Twin Scroll.
Низькотемпературний контур електричного водяного насоса.
Зроблення двигуна краще дихає пропонує переваги не тільки з точки зору реакції, але й кращого споживання палива.?
Так, двигун цього M5 працює з дуже незначним збагаченням і, отже, меншим споживанням палива. Усі ці заходи, які я описав (та деякі інші), допомагають зменшити споживання, що ми помітили під час наших тестів, а також з боку наших клієнтів (вони хотіли, щоб ми це зробили). Сьогодні ви можете здійснити односторонню поїздку Мюнхен-Нюрбургрінг лише одним танком (560 км). Це було утопічно зі старим M5.
Турбовідвід, вихлопна сторона, з відхідними воротами.
Вибравши режим Sport або Sport +, ви дійсно відчуєте додатковий поштовх. Як це працює?
У режимі Sport або Sport + регулятор VALVETRONIC та відвідних воріт постійно підтримує турбіни турбін на максимальній швидкості. Зазвичай отвір для відходів відкритий для регулювання тиску, щоб мати мінімум втрат. Тому тиск відновлюється, як тільки я знову натискаю на акселератор. Для кращої реакції ми залишаємо заслінку для відходів закритою до часу, щоб регулювати. Тоді відпрацьовані гази завжди проходять через турбіну, яка обертається з великою швидкістю. Коли потрібно більше енергії, вона відразу стає доступною. Крім того, у мене раптово виникає протитиск, який трохи збільшує споживання палива. Цю функцію, також присутню в 1M, можна деактивувати кнопкою.
Вид двигуна без його "капота", з 2 каталітичними конвекторами внизу, оточеними 2 контролерами з водяним охолодженням.
Ми часто чуємо, що турбодвигунам надають перевагу, оскільки їх легше будувати. це правда?
Ні, принаймні не наші двигуни. Двигуни з природним наддувом, що працюють швидко, піддаються високим механічним зусиллям, і мені потрібна зміна навантаження, яка працює не тільки на високій швидкості, але й ефективно при звичайній їзді. Турбокомпресор також повинен реагувати на обмеження високої температури. V8 M5 F10 виробляє вихлопні гази понад 1050 ° C. Чим вищі температури, тим краще: вам не потрібно збагачувати суміш повітря/палива (і збільшувати витрату), щоб охолодити двигун, і ці високі температури добре впливають. З іншого боку, цю температуру потрібно контролювати. Цей блок вагою 200 кг працює в діапазоні від 110 до 115 °, тоді як випускні колектори та турбокомпресори можуть досягати 1000 °.
Каталітичний конвектор.
Ці температури слід контролювати і стримувати, коли машина рухається і після зупинки. На додачу до цього, цей двигун може видавати тонну потужності на низьких оборотах (набагато більше, ніж у старого V10), тому тут може накопичуватися багато тепла. Для більшості автомобілів це не суттєво, оскільки їх повна потужність не досягається часто, на відміну від цього М5, який є спортивним автомобілем, практикуючи схеми.
Система охолодження турбокомпресора.
Як ви забезпечуєте оптимальне охолодження?
З кількома заходами. Цей двигун опустили на 2 см для оптимізації впуску повітря (що, звичайно, зменшує центр ваги). У той же час, система змащення була побудована для гонок і може вмістити до 1,3 г бічного зусилля. Як і гальмівна рідина, масло повинно бути в наявності там, де це потрібно, коли це потрібно!
Масляний охолоджувач, розташований під двигуном.
Новий M5 має декілька контурів охолодження: класичне охолодження двигуна водяним і масляним з'єднанням з'єднується з низькотемпературним контуром охолодження, який, наприклад, охолоджує повітряний блок. До речі, навіть контролери (ЕБУ) охолоджуються. Крім того, існує також спеціальна схема охолодження механічної коробки передач.
Один з 3 радіаторів низькотемпературного контуру водяного охолодження.
Нас часто запитують: яка максимальна температура масла?
Відповідь проста і водночас дивовижна: не хвилюйтеся з цього приводу! Наша система управління температурою виявляє всі критичні ситуації: якщо компонент двигуна стає занадто гарячим, автоматично вживаються контрзаходи. Це спричиняє, наприклад, падіння потужності з метою збереження двигуна.
Щоб повернутися до питання, максимальна температура масла не повинна перевищувати 150 ° і стає критичною через 160 ° (між циліндрами зрідка досягається 200 °). Ці високі температури рідко досягаються і короткочасні, не впливаючи на мастило. З іншого боку, якщо це стає частим явищем, бортовий комп’ютер це враховує. Наші високоефективні двигуни створені для водіїв, які не хочуть постійно стежити за показником температури.
До речі, двигуну більше не потрібна висока в'язкість 10W60, досить низької в'язкості.
Нарешті, чим ви найбільше пишаєтесь у цьому M5?
Цей новий М5 справді потужний. Ваш досвід водіння буде унікальним, із надзвичайно спортивним характером. Це весело, так само на трасі, як і на дорозі додому. Мені справді приємно щоразу їздити на ньому.