Технічний BMW V8 S65
Після 15 років та двох поколінь M3 (E36 та E46) BMW прямолінійка-шість цілком заслужила свою пенсію. Тому новий BMW M3 E92 переходить у 2008 році з новим 8-циліндровим V під капотом. Більше циліндрів, більше робочого об'єму, більше потужності, більше оборотів! Винятковий двигун для виняткового спортивного автомобіля: BMW V8 з кодом S65 відкрив нову сторінку в історії M3.
Текст: Sébastien DUPUIS - Фотографії: D.R.
BMW M3, як і всі легендарні машини, засуджений постійно винаходити себе, не розчаровуючи своїх шанувальників. Особливо це стосується двигуна, піднятого до звання ювеліра відділом М марки кожного наступного покоління. І якби пуристи оплакували кінець улюбленого 6-ти рядка, новий V8 навряд чи міг би поставити планку вище. Технічний паспорт цього нового двигуна, спеціально розробленого для M3, свідчить про величезний прогрес, що супроводжує цю зміну. Робочий об’єм 3999 см3, потужність 420 к. С., Крутний момент 400 Нм, максимальна швидкість 8400 об/хв - все це цифри, які безпосередньо говорять про серця шанувальників прекрасної механіки !
Блок, гідний F1 !
8 x 500 = 4000, або вісім циліндрів і чотири літри робочого обсягу, ця формула визначає досконалість в очах виробників двигунів BMW. Дійсно, об’єм 500 см³ на циліндр вважається ідеальним, хоча попередні 6 циліндрів повинні були відхилятися від цієї ідеальної геометрії спортивного двигуна, не будучи проти нього. Новий BMW V8, який поділяє свій дизайн з V10 ds M5 E60 та M6 E63, з самого початку впровадив оптимальне теоретичне та практичне рішення щодо своїх розмірів, місткості заповнення, кількості деталей та власної ваги. Таким чином, хід становить лише 75,2 мм для отвору 92 мм, що дає загальне переміщення 3999 см³.
Розробляючи новий V8, виробники двигунів BMW M також прагнули зменшити рухомі маси до мінімуму, особливо в колінчастому валу та шестерні клапана. Так вони розташували два ряди з чотирьох циліндрів, зсунувшись на 17 мм, щоб утворити кут 90 °, що оптимізує баланс мас з точки зору вібрацій першого та другого порядку, а отже і задоволення.
Блоки двигуна для BMW M3 E92 відливали у ливарному заводі BMW у Ландсхуті, звідки також надходили двигуни для автомобілів BMW F1 того часу. Відстійник двигуна (тип плити) виробляється литтям в оболонку низького тиску гіперевтектичного сплаву алюмінію та кремнію (Alusil). У цьому сплаві вміст кремнію становить щонайменше 17%. Ковзні поверхні циліндрів отримують шляхом оголення дуже твердих кристалів кремнію. Як це було колись із блоками, обробленими Nikasil, немає необхідності обшивати циліндри.
Лита алюмінієва підошва включає сірі чавунні вставки, які зменшують теплове розширення картера і забезпечують дуже точний корпус колінчастого вала, зберігаючи при цьому зазор 5 підшипників у вузьких межах протягом усього діапазону робочих температур. Для утворення геометричного з'єднання з алюмінієвим каркасом, який їх оточує, вставки мають кілька проходів. Маючи відстань до центра циліндра всього 98 міліметрів, високоміцний кований колінчастий вал блищить чудовою міцністю на вигин і кручення і важить всього 20 кг. На кожній з чотирьох кривошипів, зміщених на 90 градусів один від одного, шарнірно з'єднані два шатуни.
Поршні коробки, оптимізовані за вагою, відливаються з надзвичайно жароміцного алюмінієвого сплаву, а потім покриваються залізом. Вісь та сегменти в комплекті, вони важать лише 481,7 грам. Висота стиснення або висота осі становить 27,4 мм для ступеня стиснення 12,0: 1. Поршні охолоджуються масляними струменями, підключеними безпосередньо до магістральної магістралі. Довжиною 140,7 мм шатунні трапецієподібні биті шатуни виготовлені з високоміцного сталево-магнієвого сплаву. Кожен з шатунів важить всього 623 грами, включаючи підшипники, ефективно зменшуючи коливальні маси.
Цілісні алюмінієві головки циліндрів мають по чотири клапана на циліндр і кожен важить 42 грами. Нове порівняно з попереднім L6, цього разу ними керують опуклі крани з гідравлічною компенсацією зазору (HVA), що виключає технічне обслуговування, пов’язане з регулюванням зазору клапана. Впускні клапани мають діаметр 35 міліметрів, а випускні клапани - 30,5 міліметрів. При діаметрі всього 5 міліметрів їх стрижень настільки тонкий, що майже не заважає потоку у вхідній вені.
У порівнянні зі звичайними системами, принцип поперечного охолодження, прийнятий для нового V8, суттєво мінімізує втрати тиску в системі охолодження. Він рівномірно розподіляє температуру в головці блоку циліндрів і, таким чином, знижує максимальну температуру в критичних її областях. Щоб охолодити кожен циліндр з оптимальною кількістю рідини, що протікає навколо нього, охолоджуюча рідина проходить від картера до сторони вихлопу, потім проходить через головку блоку циліндрів та колектор зі сторони впуску, перш ніж потрапляти до термостата або навіть до радіатор.
Низький тиск VANOS
Другий компонент динамічності - тяга, фактично доступна для ведучих коліс, - результат крутного моменту двигуна та загального зменшення. Маючи 400 ньютон-метрів при 3900 об/хв, максимальний крутний момент S65 V8 приблизно на 10% більший, ніж у шестициліндрового M3 E46, і, як і останній, він вирізняється своєю винятковою еластичністю: 340 Нм, доступний з 2000 року об/хв і 85% максимального крутного моменту, доступного в межах 6500 об/хв! Оскільки якщо електроніка обмежила швидкість L6 S54 до 8000 об/хв, новий V8 іде ще далі з максимальною швидкістю 8300 об/хв. При такій швидкості кожен із 8 механічних серцевих поршнів б'ється із середньою швидкістю 20 метрів в секунду. Зменшення ходу (75,2 мм проти 91 мм на L6) дозволило знизити це значення та краще контролювати температуру масла.
Нарешті - і це є вирішальним моментом для загального результату - концепція високих оборотів дозволяє оптимально зменшити коефіцієнт передач і передавальних осей і тим самим гарантує ідеальну передачу тяги на дорозі. Приклад ілюструє ефект, досягнутий цим: якщо велосипедист набирає меншу передачу, щоб піднятися на пагорб, він, звичайно, повинен швидше крутити педалі, але він подолає майже будь-який пагорб. Однак, якщо він не перемикає передач або переходить на більшу передачу, він повинен або сильніше наступити на педалі, або зійти з велосипеда. Рівна сила, завжди виграє велосипедист, який здатний швидше крутити педалі.
Розробляючи V8 для BMW M3, збільшення потужності за рахунок оптимального циклу заряду при високих оборотах двигуна привернуло увагу інженерів. Це пояснюється тим, що зменшені втрати від перекачування не тільки збільшують потужність, але й покращують криву крутного моменту, оптимізують реакцію та зменшують витрату палива та викиди. Ці якості відповідають завданням, встановленим для змінної фази газорозподілу, подвійного VANOS. Ця система відсвяткувала свою світову прем’єру в 1995 році на BMW M3 E36. Завдяки своїм надшвидким налаштуванням подвійна система VANOS також оптимізує газообмін на V8 M3 E92. Наприклад, це збільшує кросовер клапанів у діапазоні часткового навантаження та на менших обертах, а отже, покращує внутрішню рециркуляцію відпрацьованих газів. Зменшуються втрати насосів і споживання палива.
Вхід: незалежні метелики
Досить рідкісний у виробництві серійних автомобілів, оскільки розроблений у конкурентній боротьбі, індивідуальний дросельний клапан для кожного циліндра є старою традицією BMW M. Основною причиною є те, що ця складна механічна система залишається неперевершеною для забезпечення дуже спонтанних реакцій на двигун. Чотири метелики з електронним управлінням у кожному ряду циліндрів V3 M3 обслуговуються власним сервомотором, який замінює кабельний контроль перших М3. Для цього два безконтактних генератора Холла фіксують і аналізують положення прискорювача 200 разів на секунду. Управління двигуном фіксує будь-які зміни, а потім запускає регулювання 8 дросельних клапанів за допомогою двох сервомоторів. Це надзвичайно швидка операція: 120 мілісекунд достатньо, щоб повністю відкрити дроселі - приблизно час, необхідний для того, щоб навчений водій розчавив прискорювач.
Щоб продовжувати цю спонтанність, надану двигуну, об'єм повітря повинен бути дуже малим на впускній стороні дросельної заслінки. Однак великі впускні секції та великий об’єм повітряних колекторів, необхідних для дихання такого двигуна, виступають проти. Для узгодження цих двох вимог метелики розміщені безпосередньо біля впускних клапанів у впускних колекторах. Це позбавляє потреби в тому, що лінія впуску повітря V8 має датчик гарячого фільму масового витрати повітря (HFM). Замість того, щоб вводити навантаження за допомогою цього датчика, управління двигуном бере на себе цю функцію: для цього воно базується на моделі для розрахунку навантаження з положення дроселів і приводу холостого ходу, положення VANOS, частоти обертання двигуна, температура і тиск повітря. У той же час такий тип конфігурації покращує потік всмоктуваного повітря. Довжина та діаметр 8 трубок для введення композитного матеріалу також сприяє ефекту посилення резонансу. Повітряний колектор живиться від глушника великого обсягу з трьома повітрозабірниками.
Вихлопний газ Biflux
Дизайн вихлопної лінії M3 S65 V8 також оптимізує газообмін. Щоб досягти ідеальної кривої потужності та крутного моменту, інженери подбали про те, щоб мінімізувати протитиск вихлопних газів. Ось чому вони зробили двопотокову вихлопну лінію до задніх глушників. Вони також приділяли велику увагу вазі цієї вихлопної труби.
Особлива інноваційна сила виробників двигунів BMW M GmbH також виявляється в технологіях виробництва, що використовуються. Гідроформування - це процес, який вперше був реалізований у світі в 1992 році на тодішньому BMW M3 і з тих пір постійно вдосконалювався. У цьому процесі вихлопні труби формуються без зварювання під дією внутрішнього тиску до 800 бар. Тоді їх стінки мають надзвичайно тонку товщину від 0,65 до 1,0 міліметра. Оптимізована вага вихлопної магістралі, а також реакція каталітичних нейтралізаторів. У той же час гідроформування дозволяє отримати форми, які раніше не були досяжними, а також ще вигідніші геометричні допуски. Всі первинні та вторинні труби виготовляються цільними, незважаючи на їх складну форму, багато фітингів та зварних швів опущено. Також немає змін у перерізі через складки або провисання ліктів. Результат: використовуються максимальні ділянки труб, що мінімізує опір потоку.
Як правило, випускні колектори вентиляторного типу (їх також називають "спагетті") зарезервовані для гоночних двигунів. Для V8 два колектори типу "4 в 1", виготовлені із спеціальної нержавіючої сталі, були оптимізовані за допомогою розрахунків САПР для надання їм труб абсолютно однакової довжини. Таким чином, газова динаміка системи використовується максимально. Два каталітичні нейтралізатори - по одному на випускну гілку - розміщені близько до двигуна, щоб дуже швидко нагрітись. Крім того, вони відрізняються низькими втратами тиску і високою механічною міцністю. Два інші каталітичні нейтралізатори з триметалічним покриттям розміщені під машиною. V8 S65 відповідає положенням норм викидів Euro 4 та LEV 2.
Сучасне управління двигуном
Однак MSS60 - це більше, ніж управління двигуном у суворому розумінні цього поняття. Оскільки апаратне забезпечення, програмне забезпечення та принцип роботи є розробкою від BMW M, він також підтримує багато специфічних функцій, що стосуються зчеплення, коробки передач, рульового управління та гальм. Таким чином, водій BMW M3 також мав можливість активувати спортивнішу програму натисканням кнопки POWER, розташованої біля важеля перемикання передач. Цей спортивний режим використовує більш поступову характеристичну криву в схемі ходу/відкриття дросельної заслінки та змінює динамічні перехідні функції електронного управління двигуном на більш спонтанну реакцію. При кожному перезапуску режим комфорту автоматично вмикається. Перемикання між двома програмами спорту та комфорту можна налаштувати та викликати за допомогою функції MDrive. Останнє також дозволяє викликати третю програму ультраспорту. Нарешті, управління двигуном бере на себе завдання бортової діагностики (OBD), включаючи різні діагностичні процедури для майстерні, а також інші функції та управління різними периферійними пристроями.
АНТИКЛІКУВАННЯ ІОНИЧНИМ СТРУМОМ
Двигуни без антидетонаційного регулятора мають нижчий ступінь стиснення, і їх точка запалювання зміщується у бік затримки, оскільки перевищення межі детонації може пошкодити двигун. Однак цей запас міцності безпосередньо впливає на продуктивність двигуна, крутний момент та витрату. З іншого боку, активний антидетонаційний регулятор досягає оптимальної точки запалення та захищає двигун. У звичайному рішенні звукові датчики, прикріплені до зовнішньої частини циліндрів, виявляють стукіт. Однак, чим вище частота обертання двигуна і чим більша кількість циліндрів, тим більша надійність, з якою ці датчики виявляють стукіт, зменшується.
Сучасна іонна технологія ідентифікації стуку (несвоєчасне займання палива в циліндрі), а також осічка та згоряння - ще одне особливе вдосконалення управління двигуном у S65 V8. Це використовує фізичне явище завдяки температурі в камері згоряння, яка може досягати 2500 градусів під час згоряння. Ці високі температури, а також хімічні реакції, що відбуваються під час горіння, дійсно призводять до часткової іонізації повітряно-паливної суміші в камері згоряння. Особливо на фронті полум’я утворення іонів шляхом розділення або осадження електронів (іонізація) робить газ провідним.
За допомогою електрода свічки запалювання, підключеного до блоку аналізу, що залежить від управління двигуном і розміщеного в котушці, до якого подається пряма напруга, потім вимірюється між електродами так званий іонний струм. Його інтенсивність залежить від швидкості іонізації газу між електродами. Ця інновація BMW, введена в стандартну комплектацію для V10 BMW M5, тут відмовляється від супутника вимірювання струму іонів. На BMW M3 E90/E92 ця схема вперше інтегрована безпосередньо в котушку з кінцевою стадією запалювання. Електроніка, вбудована в кожну котушку, приймає сигнал, випромінюваний свічкою запалювання одного з 8 циліндрів. Він підсилює його та надсилає керівництву двигуна, яке аналізує його для втручання, якщо потрібно, циліндр за циліндром. Наприклад, за допомогою регулятора боротьби з трісканням він ідеально адаптує точку запалювання в кожному циліндрі до поточного горіння.
Відновлення енергії
Читайте також:
ТЕСТ BMW M3 E90
Після покоління відсутності батьки сімей та шанувальники мускулистих седанів можуть нарешті додати до свого списку найновіший седан M3 E90. Важлива альтернатива в цій категорії, оскільки вона не соромляться потерпати новітній C63 AMG або Lexus IS-F. І є безліч аргументів, окрім стилю, що поєднує спорт та елегантність, новий седан M3 поєднує в собі антологію V8 та ідеально збалансовану поведінку.
ВИКОРИСТАНИЙ ПОСІБНИК BMW M3 E92
Прекрасне купе на базі прекрасного V8, ось як ми могли б підвести підсумок BMW M3 e92. Тепер цей винятковий механізм, який доступний за дуже привабливими цінами, дає можливість їздити на трьох автомобілях в одному. Це навіть правдивіше із зникненням атмосферних двигунів з характерним характером, так що цей М3, швидше за все, знайде другу молодість на використаному ринку. За умови збереження пильності щодо технічного обслуговування та спроможності нести поточні витрати ...