Атмосферный двигатель бмв: Самые мощные двигатели BMW всех времен

Содержание

BMW S: bmwservice — LiveJournal

По многочисленным просьбам, перед вами краткий обзор двигателей «BMW М». Они же — двигатели BMW S-серии. То есть, «спортивные» варианты гражданских моторов.Главное отличие всех двигателей этой серии, вплоть до самого последнего времени: крайне низкий (почти спортивный) режим термостатирования. Термостат, как правило, чисто механический (исключая самые современные модификации) и настроен на точку открытия всего около 80 градусов Цельсия. Это, как вы уже знаете, убивает практически всех «экологических» зайцев — такой двигатель кардинально некритичен к качеству масла и его термостабильности, менее склонен к детонации, кроме того, в такие двигатели производителем рекомендовались сравнительно неплохие (с точки зрения термостабильности) загущенные масла, которых гражданские автомобили и не видели…

Так что моторы серии «S», это как раз-таки очень наглядный пример того, что высокая удельная мощность,»крутильность» и всяческое «оспортивливание», никакого существенного влияния на ресурс мотора
не оказывает. Скорее, наоборот — прямо или косвенно, все разумные инженерные решения, направленные на повышение удельной мощности, особенно, будучи подкрепленными «запасом» по железу, делают двигатель если не вечным, то, по крайней мере, утомительно долгоживущим, с точки зрения механического износа…

Желание сделать действительно мощный двигатель, без оглядки на экологию и прочие несуразности, когда эта оглядка часто сворачивает двигателю шею, приводит к созданию действительно эффективного и надежного мотора, в котором есть все что нужно и нету того, что не нужно.

Мощность, экология и ресурс таких двигателей гармонично сочетаются. Это не тот случай, когда перед вами вроде бы «гражданский» (на самом деле — форсированный и очень мощный) двигатель с рабочей температурой 110-120 градусов, что дает +5% «экологии» первый год пробочной эксплуатации. Зато во все последующие годы, он уйдет в -100500% процентов экологии, безобразно и неконтролируемо дымя вплоть до скорого капремонта (5-7 лет). .. Минимально достаточные экологические привесы в двигателях S-серии конечно же присутствуют, но появлялись они с заметным опозданием, по сравнению с гражданскими моторами и это в худшем случае «подтянутый» к цилиндрам катализатор. Главные козыри надежности до сих пор на месте.

Итак, еще раз перечислю очевидные преимущества, гарантирующие долгожительство таких двигателей, в одной фразе:

— предельно низкий тепловой режим — рабочая температура в диапазоне 85-90-95 градусов и всяческие дополнительные меры для дополнительного охлаждения масла, а также и двигателя целиком. Все это в сочетании с загущенным и стабильным к температуре моторным маслом, характеристики которого, однако, «подогнаны» под эксплуатации в режиме кольца/гонки — примерно 140-150 градусов. Для «города» такая вязкость избыточна, SAE40 при 100 градусах Цельсия будут равны SAE60 при 150 градусах. Только и всего. В прочем, это уже несущественные для повествования нюансы. Однако прошу в очередной раз не фантазировать на тему «какой особенной толщины там масляные каналы» и каким невероятным образом там устроена система смазки, какое в этих двигателях уникальное железо и так далее. Обычное там абсолютно все, что необычно — разберем ниже.

BMW S14 и все его (EVO) варианты.

Логика создания этого двигателя довольно проста — взят проверенный «M10-й» блок, из него выжато все что можно достаточно традиционными методами — увеличение хода, диаметра, объема, спортивные распредвалы и докрученные обороты. Из спортивных «фишек» — многодроссельный впуск. Автомобилей этого поколения вообще немного, те что в коллекциях — банально «застоены» — двигатель уже «не везет», даже если предположить, что когда-то вез… Почти четко выдерживается «золотое соотношение» справедливое для любого атмосферного мотора, о котором я неоднократно упоминал ранее: 1 Нм приходится на 10 кубиков рабочего объема. Именно это является показателем форсировки и эффективности двигателя, а никак не мощность, которая зависит от оборотов. Только максимально достигаемый крутящий момент является индикатором совершенства двигателя. И лучше брать даже не его абсолютное значение, а интеграл от оборотов. Для спортивных двигателей, характерно следующее соотношение: если момент просто хорошего двигателя соотносится с 10 куб.см. объема как 1:10, то спортивный двигатель можно узнать по увеличенной не менее чем на 5% эффективности. Больше — лучше. Хороший мотор будет иметь не не 100 Нм с 1 литра объема, а не менее 105 Нм и это уже заметно. Гражданский двигатель практически никогда не превышает это соотношение. Двигатель 2 литра и 197 Нм, скорее всего, чисто гражданский. Но если указано 220 Нм — гарантированно «дожатый» в сторону спорта. Запомним это правило. Что же касается S14: если у вас получится найти этот двигатель живьем, то удивление от этого факта заметно перевесит разочарование от возможности найти его изношенным. Все двигатели первых поколений технологически запрограммированы на бесконечно долгую жизнь, что особенно характерно для «спортивных» моторов.

BMW S50

В своей наиболее поздней инкарнации S50B32 — хорошо «докрученный» двигатель в относительно современном расточенном блоке «M50». Снизу везет немного легковесно, несмотря на 350 Нм момента — реально пустоват по тяге. Вообще, это характерно для двигателей с длинным рабочим диапазоном — чтобы получить впечатляющие 316 л.с. S50B32 докручен до 7400 об/мин. Особенно сильно это заметно в следующем поколении — S54. S50 также наследует все архаичную особенность регулировки клапанов при помощи проставочных шайб. Наделен громоздким по конструкции VANOS на впускном валу. По всему семейству спортивных двигателей в блоке «М50» разумнее будет резюмировать в вершине модельного ряда, двигателе

BMW S54B32

…это наиболее «дожатый» атмосферный двигатель семейства «S» объемом почти 3,3 л. 343 л.с. почти при 8000 об/мин. Момент довели до 363 Нм. Степень сжатия увеличили до 11,5. Установлен двойной VANOS. Многодроссельный впуск и (разумеется) «примитивная» вытяжная система вентиляции. В этом двигателе впервые проявилась массовая проблема моторов S-серии — BMW часто не могут с первого раза рассчитать вкладыши для высокооборотистых форсированных моторов. В двигателях после 2003 года эта проблема решена. Тихой сапой поработали над «вкладышными» проблемами и по ГБЦ и по БЦ. Вкладыши (включая интегрированные в постели) после 2004 года везде «нового» образца. Повторю, что покупая авто после 2004 года, про эту проблему можно забыть. Рекомендую рассмотреть приводную цепь моторов этой серии: двурядная роликовая применялась до этого только в M60, а также, например, позднее — в двигателях «Maibach». До 4000 мотор «пустой», зато после 4500 взрывается и грозит вывернуть шею. Удалось посмотреть несколько таких моторов, выполнить стендовые замеры — до сих пор есть все шансы найти двигатель с пробегом 100-200 тысяч км с околонулевым расходом масла и минимальным падежом лошадей. Если бы не архаичное устройство клапанной группы, по-старинке требующее регулирования клапанов проставочными шайбами, был бы гарантированно самым «необслуживаемым спортивным миллионником». Но инженеры подстраховались от «подвисающих» гидриков — мотор слишком крутильный, инерции гидрокомпенсатора могло и не хватить. Однако, как бы то ни было — лично не опробовав этот мотор, наряду с «гражданским» М50B25, рассуждать про атмосферные рядные шестерки BMW нельзя.

BMW S38

Двигатель с очень давней историей. Является «спортивным» вариантом двигателя М30, прямым наследником двигателя от болида BMW M1. В самом совершенном варианте S38B38 имеет объем 3,8 литра, индивидуальные катушки на каждом цилиндре, переменный впускной коллектор. Конструктивно двигатель сравнительно архаичный: тяжелая кондовая поршневая, «всего» 7000 оборотов, 335 сил и 400 Нм момента — снизу и до конца везет слишком ровно, как паровоз, к 6000 — затухает. Ни о каких спортивных «взрывах» не идет и речи. Все это хорошо видно (и слышно) у тех, кто умел на нем ездить. Пожалуй, «самый кондовый» из всех спортивных моторов BMW, S38 сделан не на века, а на тысячелетия (если будете вовремя регулировать клапана, разумеется).

Дополним и продолжим чуть позже…

Вся правда о моторах BMW. Часть 1 :: Autonews

Двигатели BMW достаточно прочно ассоциируются в сознании многих автолюбителей со словами«высокотехнологичные» и «надежные». Понятия, кстати, зачастую взаимоисключающие. Мой длительный опыт работы в сфере обслуживания авто и общения с владельцами, свидетельствует о расплывчатом представлении о реальном ресурсе двигателей этой марки как вообще, так и каждой модели в частности в «общественном мнении». Мой личный опыт в кратком изложении, основанный на подробном осмотре нескольких сотен ДВС BMW в течение нескольких лет, представлен ниже.

Двигатели M10, M20, M30, M40, M50

Двигатели условно первого поколения. Примитивная система вентиляции картера основанная на принципе разности давлений. Точка открытия термостата – около 80 градусов. При пробеге 350-400 ткм могут иметь минимальный износ ЦПГ. Маслосъемные колпачки теряют эластичность к 250-300 ткм. Относительная вероятность проблем с ними даже выше проблем с кольцами. При залегании колец вероятность обратимости в номинальное состояние достаточно высокая. Требовательность к маслу невысокая – тем более, что основной период эксплуатации пришелся на момент развития и становления рынка качественной «синтетики». Последнее поколение настоящих беспроблемных «миллионников», ремонтируемых «на коленке» в условиях гаража.

Двигатель BMW M10

Характерные эксплуатационные особенности двигателей первого поколения:

М10 – одновальный, с распределителем зажигания, карбюраторный, множественные модификации растянули срок его жизни на срок без малого 30 лет. Встречается на огромном количестве автомобилей, большая часть которых до России так и не добралась.

M40 – «комфортное осовременивание» M10 – ременной привод и гидрокомпенсаторы. Малораспространенный, но относительно беспроблемный подвид.

M20 – «шестерка» с ременным приводом, пришедшая на смену M10 и занявшая промежуточное положение между ним и старшей моделью – M30. Потенциал развития M10 конструктивно упирался в литраж, то есть, в увеличение полного объема и удельного объема цилиндров. Не превышая «конструктивный оптимум» в 500 кубических сантиметров, с четыремя цилиндрами из двух литров было ну никак не выпрыгнуть. Дополнительные два цилиндра дали требуемый мощностной потенциал. У нас хорошо известна по автомобилям в 34-м кузове, где зарекомендовала себя неплохо.

BMW 5-я серия в 34-м кузове

M30 – основная «шестерка» первого поколения с классическим набором характеристик – один распредвал и распределитель зажигания. Список модификаций также широк, включая первый спортивный двигатель в современной истории BMW – M88, послуживший основой хорошо известного двигателя S38 для автомобилей М-серии. Основное применение также нашел в многочисленных модификациях автомобилей в 32-м и 34-м кузовах – лидерах по числу завезенных в Россию автомобилей этого поколения.

Среди общих отличительных характеристик можно отметить невысокую степень сжатия двигателей первого поколения – с цифрами типа 8:1 и 9:1, она с одной стороны, делала двигатели малочувствительными и нетребовательными к октановому числу топлива, с другой – делала возможными заводские турбированные модификации без существенных доработок.

BMW M50

Формально, по ресурсным характеристикам, может считаться последним потенциальным «миллионником» первой волны, однако имеет ряд выгодных отличий от двигателей первого поколения, достаточных, чтобы рассматривать его особняком от вышеперечисленных динозавров.

Во-первых, двигатель, наконец, обрел так остро необходимые для BMW гражданского назначения четыре клапана на цилиндр, основав моду на «взрывной» характер «на средних» и прочно закрепив эту славу за моторами BMW. Также добавились индивидуальные катушки зажигания, а вместе с ними и свечи нового «утонченного» стандарта (вот он, истинный признак смены поколения в индустриальном масштабе). Именно он стал законодателем впоследствии почти не нарушавшейся пропорции «1 Нм на 10 кубических сантиметров объема», что было недоступно для атмосферных двигателей предыдущего поколения. Разумеется, это потребовало существенного увеличения степени сжатия от 10 до 11:1(sic!) – параметра, позже повторенного только в поколении N52 в 2005 году. Неудивительно, что нормально мотор едет на бензине с ОЧ не менее 95, что для многих владельцев является сюрпризом, а для двухлитровой модификации и его, по правде говоря, откровенно мало.

Двигатель BMW M50

Да, действительно, отчасти компенсировать подобную эксплуатационную «безграмотность» помогает еще одна новинка этого мотора – датчики детонации, но регулировка момента зажигания лишь помогает постфактум сгладить последствия заправки неподходящим топливом: автомобиль от их наличия, увы, лучше не едет. Кроме того, это была последняя «гражданская» модификация, использовавшая проверенное временем «неубиваемое» сочетание «чугунный блок – алюминиевая ГБЦ».

В итоге, появившийся в 1989 года M50 стал и, возможно, останется самым удачным по совокупности потребительских характеристик агрегатом BMW.

Рейтинг надежности: 5/5. Кольца: 5/5. Колпачки: 5/5.

M52

Рассматривая этот двигатель как эволюционное развитие M50, правильнее было бы озаглавить абзац как «M50TU-M52». Именно обновленный в 1992 году «M50», с заводским индексом M50TU, получил сравнительно надежный механизм управления фазами газораспределения впускного вала, сегодня широко известный как VANOS.

Добавление двух клапанов привело к увеличению проходного сечения вдвое, что ожидаемо сказалось на ухудшении наполняемости цилиндров на низких оборотах. В свою очередь, это и вызвало перекос моментной характеристики в сторону «крутильности», но такая «харАктерность» двигателя неудобна при неспешном движении. VANOS была призвана компенсировать этот «недостаток», несколько растянув моментную характеристику. Вопреки распространенном заблуждению, это не привело к росту удельной мощности двигателя. Мощность была повышена известным путем – литраж самой мощной модификации составил 2,8 литра – мотористы «пририсовали» 300 кубиков. Существует версия, что непривычные для мирового двигателестроения 2,3 и 2,8 литровые модификации были подогнаны под налоговые требования, действующие в Германии того периода. Блок M52 стал алюминиевым, на стенках цилиндра было применено сверхпрочное никасиловое покрытие. Все остальные изменения преимущественно затронули экологию: M52 стал первым двигателем с «экологической» системой вентиляции картерных газов – был использован клапан с опорным атмосферным давлением, теперь открывающийся только «по требованию». Температура открытия термостата была поднята до 88-92 градусов – что выше ДВС первого поколения.

Ресурс, этой модификации, по моим данным, снизился примерно вдвое: проблемы с колпачками и ЦПГ начинаются на рубеже 200-250 ткм и далее, при ожидаемом ресурсе ДВС около 450-500 ткм. В зависимости от режима эксплуатации (город/трасса), цифра варьируется в пределах +-100 ткм. Даже при средней степени потери подвижности колец, расход масла может отсутствовать, или быть крайне незначительным. Условно это последний потенциальный «миллионник», при должном уходе. Особых «никасиловых» проблем в реальной жизни не наблюдается, как и высокосернистого топлива в крупных городах с начала 2000-х. ..

Особенности эксплуатации этих моторов, прежде всего, связаны с мелкими болячками пока еще не полностью электронных систем и дорогих расходников, использованных в моторе и их старением – растягиваются тросы привода дроссельной заслонки и управлением противозаносной системы, умирают дорогие расходомеры и столь же не дешевые титановые датчики кислорода, блоки ABS и т.д. Однако, при должном уходе, вы все еще можете получить «почти миллионник» при должной заботе и несколько больших тратах, на своей BMW в кузове E39 или E36 – именно им преимущественно доставался этот двигатель.

Рейтинг надежности: 4/5. Кольца:4/5. Колпачки:4/5.

M52TU, M54

Дальнейшая «экологизация» и борьба за эластичность моментной характеристики. Первое существенное отличие этих моделей – управляемый термостат с точкой открытия 97 градусов – режим эффективной работы окончательно смещен в сторону частичных нагрузок, что обеспечивает полное сгорание смеси в режиме городской эксплуатации. BMW выступила новатором в применении систем такого рода и до сих пор остается верна этой традиции – на момент 2011 года, мало кто из конкурентов «коптит» масло до температур далеко за 100 градусов. В условиях городской эксплуатации, масло окисляется еще более интенсивно, чем на двигателях предыдущего поколения и неизбежным результатом стало снижение ожидаемого «беспроблемного» пробега еще примерно в два раза – до 150-180 ткм. Проблемы с колпачками начинаются к 250-280 ткм. Первый двигатель BMW, по-настоящему капризный к качеству масла – пренебрежение его выбором, отныне означает существенные затраты в скором будущем. Конструктивные отличия выражаются в стремлении конструкторов формально повысить мощность за счет увеличения объема и «развернуть» моментную характеристику на предельно возможный диапазон – теперь VANOS управляет и выпускным валом, а на впуске появляется совсем недешевая заслонка, изменяющая длину впускного тракта – DISA. В отличие от «спортивного» S38B38, здесь вся конструкция пластмассовая, а, следовательно – не вечная. Двигатель теперь действительно бодро тянет в широком диапазоне оборотов, но характер сильно отличается от ярко выраженных «крутильных» моторов эпохи М50. Кстати, педаль газа становится электронной – теперь прошивка определяет степень ее «чувствительности», регулирует «экологию» и бережет «коробку». В алюминиевом блоке последний раз использованы чугунные гильзы. Мотор можно назвать наиболее распространенным в Росии – популярные кузова E46, E39, E53 сплошь и рядом в городском потоке.

Рейтинг надежности: 3/5. Кольца: 3/5. Колпачки: 3/5.

Для моторов М серии, моделей М52, М52TU, M54, характерно образование шлама на внутренней стороне крышки маслозаливной горловины – констрастной температурной зоне, что свидетельствует о качестве используемого масла. Чем суше и тоньше слой, тем больше шансов застать двигатель живым. Актуальность этого признака напрямую связана с режимом эксплуатации – «городские» автомобили достоверно определяются с крайне высокой вероятностью, в то время как «загородные» авто с режимом эксплуатации «трасса», могут не иметь проблем при одинаково ярких признаках шламообразования под крышкой.

N52

Принципиально новое (если считать по сути – всего лишь третье) поколение, стартовавшее в 2005 году. Мотор «горячий» не только по режиму термостатирования, но и по причине тесной компоновки моторного отсека. Эволюционное развитие получили практически все известные ранее системы: датчики кислорода теперь широкополосные, длина впускного коллектора изменяется двухстадийно, все это в той или иной форме присутствовало ранее. Добавились мелкие конструктивные улучшения в виде масляного насоса переменной производительности, более надежного клапана вентиляции картера, теплообменника масляного стакана и т.д. Блок также изготовляется из очередного «продвинутого» магниево-алюминиевого сплава, но теперь вместо вставных хонингованных чугунных гильз в нем используется химически вытравленное маслоудерживающее покрытие. Революция коснулось системы подачи воздуха – дебютировавшая в 2001 году на экономичных «четверках» система Valvetronic (непосредственное управление подачей воздуха в цилиндры через открытие клапана, минуя дроссельный узел) теперь переехала на основной модельный ряд двигателей. Решенная с ее помощью проблема т.н. «потерь на дросселирование» якобы позволила снизить расход топлива в среднем на 12% (так и хочется добавить «теоретически»), но потребовала добавления сложного механизма, включающего дополнительный эксцентриковый вал с дополнительной, отличной от двигателей прежнего поколения, арматурой клапанов.

Выражение «попал на вальветроник» среди владельцев BMW с моторами этого поколения означает, как правило, нестабильный холостой ход и затраты в пределах 1000 евро. Утешение можно найти разве что в попытке пересчитать мнимые 12% топливной экономии в пробег. Моторам поколения «N» также свойственны специфические проблемы работы двигателя, связанные с микропрограммой блока управления. Путь, выбранный для незначительного увеличения мощности, оказался совсем уж тривиальным – двигатель просто «накрутили» до 7000 оборотов/мин. «Честно» увеличивать объем не стали – оптимальное значение около 0,5 л на цилиндр уже было достигнуто в трехлитровой версии предшественника.

Проблемы с залеганием колец (степень всегда выше средней) касаются почти всех экземпляров внутригородской эксплуатации с пробегом более 40 ткм и возрастом от 2 лет, полная обратимость наблюдается лишь до пробега 60-65 ткм. К рубежу 50-60 ткм уже возможны проблемы с маслосъемными колпачками. К пробегу 80-100 ткм и возрасту 4-5 лет, обе проблемы встречаются и обеспечивают кумулятивный эффект, что гарантирует расход около 1 л на 1000 км и более – это небывало рано. К 110-120 ткм, как правило, забивается катализатор. Было обнаружено несколько экземпляров с малым пробегом, после обработки которых, измерения по пакетам поршневых колец свидетельствовали об отсутствии нормальной обкатки(!) – кольца залегли ранее, чем успели «прикататься». Прогнозируемый ресурс при стандартной эксплуатации – не более 150-180 ткм. Подавляющее число осмотренных экземпляров не рекомендовано к приобретению уже на рубеже 80-120 ткм и возрасте 5-6 лет. Трехлитровая модель имеет больший примерно на треть ресурс, наиболее вероятно объясняемый иным материалом маслосъмных колец. Двигатель почти также распространен как и предшественник и встречается, преимущественно, на автомобилях 1,3,5 серий, а также – на купе и BMW серии X.

Вопреки распространенному заблуждению, ни модифицированная версия колец, ни слегка измененная форма юбки поршня никак на ресурсе мотора не сказались. Модифицированная вентиляция картера через интегрированный в крышку клапан, появившаяся на N52N также никакого улучшения не гарантирует.

Рейтинг надежности: 3/5. Кольца:2/5. Колпачки:2/5.

N53/N54/N55

В двигателях последующих поколений, наблюдается то же неистовое стремление к дальнейшей экологизации двигателей, снижению удельной металлоемкости и т.д. Форменное разочарование для консервативных поклонников марки.

С появлением N53, бензиновые двигатели BMW сделали еще один шаг в сторону дизеля – ради очередных «процентов экологии» (но не экономии!) покупатели получили прецизионные форсунки высокого давления, ТНВД и все потенциальные проблемы дизеля в придачу. Правда, в N53 не поместился Valvetronic. В N54, впрочем, тоже, зато с этой модели у BMW началось широкое «надувательство» – в канонической рядной шестерке снова появилась турбина, даже две. В N55 Valvetronic вернули, а сложную последовательную систему турбин убрали – она там одна. Зато двигатель N55 теперь самый «дизельный» из всех бензиновых.

Забавно, что BMW сперва не рискнула массово продвигать на всех рынках первый двигатель с непосредственным впрыском N53 из-за опасений интенсивного коксообразования у форсунок. В то же время, конструкция форсунок BMW-SIEMENS кардинально отличается от конкурентов, использующих подверженное коксованию «открытое» отверстие. Форсунки в BMW «распыляют» посредством приоткрытия клапана, представляющего заостренную вершину пирамиды – такое распыление «очищает» седло клапана самим процессом распыления, совершенно аналогично тому, как чистятся впускные каналы клапанов на двигателях с обычной системой впрыска. А вот от этой болезни всех моторов с непосредственным впрыском, лекарства пока не придумано.

В виду иной конструкции клапанной крышки, метод первичной самодиагностики радикально отличается от моторов М-серии. Первым признаком нездоровья служит красно-коричневый нефтяной лак на лепестках крышки, первое время легко удаляемый механическим воздействием. Вторая стадия – бурый песок по периметру центральной части крышки. Третья и четвертая – песок по всей обратной поверхности и, реже, масляное «желе» под ней же. Характеристику используемому маслу дает и состояние торсионной пружинки, отлично различимой под крышкой – на первой стадии она еще сохраняет металлический (серый) цвет под мутной темно-желтой масляной пленкой, на второй – приобретает характерный красно-бурый оттенок. Третья стадия, когда длительная эксплуатация на масле с высокой кислотностью делает ее визуально «рыхлой», «изъеденной» – такой двигатель, скорее всего, уже имеет необратимо изношенную ЦПГ. Вероятность, например, купить беспроблемный мотор серии N52B25 старше 5 лет, при условии московской эксплуатации, практически отсутствует.

Продолжение следует…

Мрачное будущее безнаддувных двигателей – функция – автомобиль и водитель

Стивен Дори/Getty Images, Марк Престон, Майкл Симари и производитель

самые лучшие безнаддувные двигатели, которые когда-либо видел мир. Просмотрите его старый каталог силовых агрегатов, и вы найдете величественное собрание крутых, изысканно сбалансированных, удивительно проникновенных выражений инженерного гения в четырех-, шести-, восьми-, десяти- и двенадцатицилиндровых обличьях.

И все они исчезли.

BMW больше не предлагает безнаддувный двигатель. Не один. Так же, как и его ответвление M GmbH. Сегодня вы можете купить BMW с одним, двумя или даже тремя турбокомпрессорами, но только одну модель без них (если считать двухцилиндровый двигатель i3, увеличивающий запас хода).

Конечно, не только BMW. В Audi безнаддувный двигатель (NA) теперь считается «нишевой технологией» — хотя вы все еще можете купить такой двигатель в RS5 и R8 от Quattro GmbH, они больше не доступны в основных моделях. Они также находятся под угрозой исчезновения в Mercedes-Benz, за исключением лишь базовых версий новых городских автомобилей Smart Fortwo и Forfour. Даже Porsche признает свою следующую девятку11 моделей Carrera будут оснащены турбонаддувом, а следующая итерация Ferrari 458 станет первым двигателем этой компании с двойным турбонаддувом V-8 со средней установкой после F40.

Так что же пошло не так для доминирующей философии двигателя , которая обеспечивала мощность для некоторых из самых удивительно запоминающихся автомобилей всех времен, от классической Daytona Ferrari и двигателей Enzo V-12 до нынешнего 458 Speciale? От выносливой четверки Beetle с воздушным охлаждением Volkswagen до V-12 McLaren F1? От любого значимого американского маслкара до безошибочного звука и мощности 9-цилиндрового плоскомоторного автомобиля Porsche.11? И действительно ли естественное стремление уходит навсегда?

Стивен Дори/Getty Images, Марк Престон, Майкл Симари и производитель

Ferrari подтвердила, что в будущем все ее двигатели будут либо гибридными, либо турбированными. На момент написания этой статьи я уже управлял одной новой моделью с турбонаддувом, и можно с уверенностью сказать, что ни у одной из них не будет такой мощности, как у неизгладимого F40.

Что же случилось?

Краткий ответ заключается в том, что прогресс в современной автомобильной промышленности определяется вопросами экономии топлива, которые стоят на повестке дня каждого крупного правительства. Станьте свидетелем постоянно развивающегося законодательства Европейского Союза по вопросам экономии и выбросов. Совет по воздушным ресурсам Калифорнии (и 16 других штатов США, которые копируют эти правила), безусловно, сказал свое слово, а также мандаты CAFE правительства США, Государственное управление по охране окружающей среды Китая (которое обычно следует за ЕС) и Япония Министерство окружающей среды также находится в разговоре. Однако именно ЕС возглавил процессию вокруг этого конкретного угла после 19Киотский протокол 92 года.

Киотский протокол настаивал на том, чтобы к 2012 году мировые выбросы на уровне 1990 года сократились на восемь процентов, что привело к рождению первых правил ЕС по выбросам транспортных средств 1993 года. Они касались в основном выбросов NOx и твердых частиц, поэтому это казалось в первую очередь дизельное топливо в то время, как и правила ЕС 2 (1996 г.), ЕС 3 (2000 г.) и ЕС 4 (2005 г.).

ПОДРОБНЕЕ: Сосать, сжимать, хлопать, дуть: будущее двигателя внутреннего сгорания

Но нам следовало уделить больше внимания, потому что постановление ЕС № 443/2009усложнил жизнь безнаддувным силовым установкам. Он потребовал от автопроизводителей снизить средний показатель выбросов CO2 до 130 г/км в период с 2012 по 2015 год (трехлетний период должен учитывать циклы производства автомобилей). Тем не менее, хотя это было больно, это был не конец. К 2020 году ЕС требует, чтобы показатель выбросов CO2 был снижен до 95 г/км для среднего автопарка каждой автомобильной компании. (Нидерланды пошли еще дальше, потребовав 80 г/км к 2020 году.)

Таким образом, уменьшение габаритов стало актуальным, поскольку двигатели меньшего размера с турбонаддувом заменяют более крупные двигатели без наддува. BMW 328i имеет четырехцилиндровый двигатель с турбонаддувом вместо рядного шестицилиндрового двигателя своего предшественника, например, но сокращение размеров не является модным словом, которое стоит особняком. Существует также «снижение скорости» или разработка двигателей с нуля для работы в более низких диапазонах оборотов с более длинными ходами. Сегодня большинство бензиновых двигателей с турбонаддувом могут развивать максимальный крутящий момент около 1500 об/мин.

Стивен Дори/Getty Images, Марк Престон, Майкл Симари и производитель

Всего несколько лет назад каждый американский автомобиль 3-й серии оснащался одним из шелковистых двигателей BMW без наддува. Теперь их всех нет — у этого 328i четырехцилиндровый двигатель с турбонаддувом.

Немцы лидируют — вот что они говорят

В беседах, предпринятых для этой статьи, руководители Mercedes-Benz, BMW и Audi признались, что дни безнаддувных двигателей для них эффективно закончилось. Человек, недавно назначенный руководителем BMW M, Франциск ван Мил, сказал: «Наш модельный ряд предполагает, что мы ушли от них, но мы говорим о системах, а не о конкретных типах технологий».

Руководитель отдела разработки двигателей M Майкл Менн выразился более конкретно: «Причина, по которой мы перешли на турбонаддув, — это топливная экономичность, вот и все. Турбонаддув может быть более сложным, но безнаддувные двигатели, которые они заменяют в наших автомобилях, были не совсем простыми двигателями. На данный момент основным моментом является потребление и снижение СО2. Если это останется главным, то я уверен, что индустрия останется с турбонаддувом».

Похожая история была в крупном головном офисе BMW, где его отдел разработки двигателей ответил на наши вопросы следующим образом: «С сегодняшней технической, политической и социальной точки зрения безнаддувные [бензиновые] двигатели вряд ли будут рассматриваться. для массового производства. Меньшее количество цилиндров означает меньшее трение, более низкие обороты означают меньшее трение, а двигатели с турбонаддувом обеспечивают высокий крутящий момент, начиная с очень низких оборотов и в широком диапазоне оборотов двигателя, превосходя по характеристикам безнаддувные двигатели. Единственное предложение безнаддувного двигателя может быть возможно для ограниченных серий, но в данный момент это не рассматривается».

Компания Porsche подтвердила, что в ближайшем будущем она будет использовать двигатели с турбонаддувом для своих моделей Boxster, Cayman и 911 Carrera.

В Audi все то же самое. «Audi была одним из пионеров разработки бензиновых и дизельных двигателей с турбонаддувом, преимущества которых основаны на превосходных характеристиках и крутящем моменте», — сказал нам руководитель отдела разработки трансмиссии доктор Стефан Книрш. «Преимущества наддува превратили безнаддувный двигатель в нишевую технологию. Тем не менее, в таких эмоциональных автомобилях, как R8, для него все еще есть место». [ Стоит отметить: когда Книрш упоминает наддув, это не то, что вы могли бы знать, а общий термин для принудительной индукции. Все турбокомпрессоры можно считать нагнетателями, но нагнетатели, не приводимые в действие энергией выхлопных газов, не могут считаться турбокомпрессорами — прим. ред. ]

Со своей стороны, Daimler, которая производит автомобильные двигатели дольше, чем кто-либо другой в мире, и ее руководители по силовым агрегатам также рассматривают турбонаддув как долгосрочную стратегию.

Во время своего пребывания на посту главы отдела разработки BMW Герберт Дисс, недавно названный руководителем бренда Volkswagen, несколько месяцев назад сказал нам, что 80-граммовая цель требует более высоких передаточных чисел и снижения скорости. «Первоначально это будет означать 1800–2500 об/мин [для передачи максимального крутящего момента] для двигателей внутреннего сгорания, но в долгосрочной перспективе это будет означать 800–1500 об/мин. Вот куда это должно пойти. Высокий крутящий момент, низкие обороты, более высокое давление впрыска и, возможно, электрическая мощность для ускорения на низких скоростях». Подробнее об этом последнем бите через секунду.

ПОДРОБНЕЕ: Как принудительная индукция меняет представление о производительности

Снижение скорости не поможет двигателю без наддува. Это изменение началось с того, что ограничитель среднего четырех- или шестипоршневого двигателя был снижен с 7000 или 6000 об/мин до 5000 об/мин, и он может быть направлен еще ниже, к 4000 об/мин. Теперь кажется, что пиковый крутящий момент на бензиновых двигателях с турбонаддувом достигается даже раньше, чем на турбодизельных. Но обещание турбокомпрессора в эпоху низких выбросов заключается в том, что, когда они не вращаются быстро и обеспечивают мощность двигателя NA большего объема, они могут обеспечить расход топлива двигателя меньшего объема или с меньшим количеством цилиндров. . На бумаге это лучшее из обоих миров, хотя в реальном мире сложно понять рейтинги экономии топлива двигателей с турбонаддувом, поскольку это почти полностью зависит от водителя. И немногие водители, если таковые вообще есть, управляют своими транспортными средствами точно так же, как это предусмотрено федеральными испытаниями.

Лучшее из двух миров — это, конечно же, маркетинговая линия, стоящая за семейством двигателей Ford EcoBoost. Ford был самой известной и агрессивной американской компанией по внедрению турбонаддува, предлагая покупателям в США все, от 1,0-литрового трехцилиндрового двигателя с турбонаддувом до, в конечном итоге, 600-сильного твин-турбо V-6 в суперкаре GT. . Но General Motors и Chrysler, последний с помощью своих повелителей Fiat, не выбыли из игры; GM, например, находится в процессе запуска нового семейства малолитражных двигателей с турбонаддувом.

Стивен Дори/Getty Images, Марк Престон, Майкл Симари и производитель. твин-турбо V-6 для своего будущего суперкара GT вместо ожидаемого V-8.

Судьба безнаддувного двигателя аккуратно подытожена техническим консультантом и бывшим старшим инженером Maserati Полом Фикерсом: «Если вы изучите инженерные решения, безнаддувные двигатели запускались со средней эффективной скоростью поршня (MEPS) 5 метров в секунду. и среднее эффективное давление тормоза (BMEP) 5 бар (72,5 фунта на кв. дюйм). Теперь лучшие двигатели Северной Америки имеют MEPS 24 м/с и максимальное MEPS 14 бар (203 фунта на кв. дюйм) с довольно постоянным коэффициентом корреляции между ними около 0,6», — пояснил он.

«Это указывает на то, что значительная часть преимуществ безнаддувных двигателей была достигнута за счет увеличения оборотов, а это не соответствует современному законодательству. Двигатели с турбонаддувом обычно начинают с BMEP 15 бар (218 фунтов на квадратный дюйм), поэтому почти каждый двигатель с турбонаддувом лучше по удельной мощности, чем лучшие двигатели Северной Америки, и теперь лучшие турбодвигатели хорошо зарекомендовали себя при 22 бар (319 фунтов на квадратный дюйм). По-прежнему существует огромный потенциал для достижения давления до 50 бар (725 фунтов на кв. дюйм).

ПОДРОБНЕЕ: 10 самых необычных двигателей всех времен

«Лучшие двигатели Северной Америки развивают почти 134 лошадиных силы на литр рабочего объема и 74 фунт-фута крутящего момента на литр, но с турбонаддувом цифры зависят только от давления, которое вы создаете. Но, — соглашается он, — мы можем увидеть вернуться к двигателям с наддувом за счет электрического наддува». Но что остается американским производителям? В конце концов, учитывая относительно стабильные и низкие цены на бензин в долгосрочной перспективе, они традиционно не были первыми, кто внедрил технологии экономии топлива. Mercedes-Benz считает, что на этот раз многие из них окажутся на борту раньше, чем позже. «Не в последнюю очередь из-за ужесточения правил выбросов CO2 в долгосрочной перспективе тенденция отказа от безнаддувных двигателей становится международной», — настаивает инженерное подразделение Daimler.

Кто продолжит нести флаг?

Остается вероятность того, что кто-то попытается применить метод, который обычно считается строго предназначенным для экологически чистых автомобилей или суперкаров, таких как LaFerrari, и распространить его, то есть объединить безнаддувный двигатель с электродвигателем, предназначенным для роли турбокомпрессор. Но вместо того, чтобы просто стремиться к эффективности или предельной мощности, идея заключалась бы в том, чтобы обеспечить такое же сочетание мощности и эффективности, которое рекламируют сторонники турбонаддува.

Стивен Дори/Getty Images, Марк Престон, Майкл Симари и производитель

Audi может считать безнаддувные двигатели, такие как V-10 R8, «нишевой технологией», но, к счастью, она продолжит производить их для определенные модели.

Фирма, которая, скорее всего, будет настаивать на этом – и упорно – это Toyota, самая сведущая и опытная компания в отрасли, когда дело доходит до электрификации силовых агрегатов. Фактически, они уже делают это, и вице-президент Toyota по силовым агрегатам для Европы Джеральд Киллман настаивает на том, что компания не откажется от безнаддувных двигателей. «Я понимаю, почему они ушли в премиум-сегмент [ Естественно; Подразделение Toyota Lexus класса люкс сейчас выпускает четырехцилиндровые двигатели с турбонаддувом. ], но электрический наддув дает нам исключительные возможности для передачи крутящего момента на трансмиссию в тех местах, где безнаддувные двигатели не так сильны. Это обеспечивает ожидаемую производительность и экономит топливо.

«Мы говорим о комплексных системах для обеспечения того, что требуется, а не о безнаддувных или турбированных двигателях, но мы видим, что двигатели Северной Америки играют для нас большую роль. Да, мы все еще разрабатываем их, особенно для использования с электроусилителем. Мы уже воздействуем непосредственно на трансмиссию, поэтому мы можем использовать преимущества турбодвигателя без использования турбонагнетателя, и всегда есть более чем один способ, если вы посмотрите на всю систему автомобиля и на то, какой вы хотите ее видеть».

Согласно Mercedes-Benz: «В США все больше и больше OEM-производителей внедряют двигатели с турбонаддувом и сокращают расход топлива за счет уменьшения размеров». [Например, Вышеупомянутые двигатели Ford EcoBoost—Ed .] «Даже если нынешние низкие цены на топливо снизят интерес клиентов, грядущий ландшафт ясен. То же самое относится к Японии, а также к Корее, хотя и с некоторым отставанием. В Китае OEM-производители сосредоточены исключительно на местном уровне, и [если это не касается] совместной деятельности с западными OEM-производителями, они по-прежнему будут предлагать безнаддувные двигатели в обозримом будущем — не в последнюю очередь из соображений стоимости. Но краткосрочные изменения в законодательстве — особенно в отношении требований к выбросам и потреблению — не редкость в Китае, поэтому, возможно, местные производители также быстрее переключаются на двигатели с турбонаддувом».

Этот прототип дизельного двигателя RS5 TDI использует электродвигатель для вращения компрессора, который затем подает воздух в двигатель на низких оборотах, а затем передает его паре турбонагнетателей на более высоких оборотах. Да, это невероятно сложно. Он также мощный, на уровне 385 лошадиных сил и 553 фунт-фут крутящего момента, но автомобиль все еще может развивать скорость почти 30 миль на галлон на шоссе.

Помимо прямого наддува, еще одна заманчивая перспектива — нагнетатель с электрическим приводом, который имеет форму центробежного компрессора. Audi почти наверняка будет первой в производстве с этой технологией (хотя мы можем ошибаться после того, как проиграем свое лазерное взаимодействие с BMW), и она демонстрирует прототипы дизельных версий с одинарным и двойным турбонаддувом. с помощью принудительной индукции с помощью электричества в течение некоторого времени. Они не работают как электродвигатель, встроенный в трансмиссию; вместо этого электродвигатель воздействует на компрессор для принудительной подачи воздуха в двигатель или другой турбокомпрессор. У Volvo и Audi есть решения, в которых электрический нагнетатель направляет воздух в несколько турбин, приводимых в действие выхлопными газами. (Вот наше подробное изложение того, как работают такие системы.) Однако на данный момент неясно, заменит ли этот метод в конечном итоге обычные турбокомпрессоры или просто дополнит их. Из-за теплового КПД турбокомпрессора мы делаем ставку на последнее, и, возможно, установка в стиле Формулы-1 — общий вал для турбины, крыльчатки и электродвигателя — становится наиболее распространенной.

ПОДРОБНЕЕ: Почему 0,5-литровые цилиндры скоро будут доминировать в конструкции автомобильных двигателей

И BMW, и Daimler думают, что эти две технологии дополняют друг друга. «Нет, они не бросают вызов друг другу, — говорит Даймлер. «Электрические и механические турбины идеально [работают вместе]. Электрические турбины поддерживают механические, особенно в нижнем диапазоне; верхний диапазон подходит для [супер]зарядного устройства».

Мы водим сумасшедший четырехцилиндровый двигатель Volvo S60 с тройным усилением мощностью 450 л. с.
Путь к экономии: как электрические нагнетатели увеличивают расход топлива на галлон
Турбокомпаундирование — следующая большая вещь в рекуперации энергии

четырехцилиндровые двигатели с турбонаддувом для производства в конце этого года — практически нет свидетельств того, что кто-либо размещал эскизы или ресурсы для разработки нового, чистого безнаддувного двигателя. Может быть некоторое обновление существующего оборудования, но не ожидайте большего.

И это очень, очень грустно.

Этот контент импортирован из OpenWeb. Вы можете найти тот же контент в другом формате или найти дополнительную информацию на их веб-сайте.

BMW должен вернуть безнаддувный двигатель в последний раз

Каждый великий артист мечтает о лебединой песне; последняя работа, ставшая их последним триумфом. Высокая нота, на которой можно закончить успешную карьеру. У Боуи недавно была Blackstar, прежде чем он умер, Нико Росберг ушел в отставку после победы в чемпионате водителей, а Пейтон Мэннинг уехал в закат после победы в Суперкубке. Все любят хорошую лебединую песню, и мы бы хотели, чтобы она была и у безнаддувного рядного шестицилиндрового двигателя BMW.

Прошло несколько лет с тех пор, как BMW предлагала свободно дышащий двигатель ни в одном из своих автомобилей. В настоящее время каждый баварский автомобиль, работающий на бензине или дизеле, оснащен как минимум одним турбокомпрессором. Хотя не только BMW перешла на полный турбонаддув, почти все автопроизводители премиум-класса в наши дни навязывают свою индукцию, это особенно печально для баварцев, потому что их N/A I6 были великолепны. Вот почему BMW должен вернуть только один безнаддувный автомобиль, в последний раз, прежде чем все станет электрическим.

Но вернемся немного назад. Причина, по которой почти все автомобили средней мощности оснащаются турбонаддувом, заключается в более строгих правилах по выбросам и экономии топлива. Турбокомпрессоры позволяют автопроизводителям делать двигатели меньшего объема такими же мощными или даже более мощными, чем двигатели большего объема, при этом потребляя меньше топлива и выбрасывая меньше выбросов. Рациональное мышление говорит, что турбокомпрессоры великолепны, потому что они позволяют автолюбителям получить свой кусок пирога и съесть его.

Тем не менее, большинство автолюбителей скучают по безнаддувным двигателям со свободным дыханием, без каких-либо турбонагнетателей или нагнетателей. Это потому, что двигатели N / A имеют более линейные диапазоны мощности, лучше звучат, имеют лучшую приемистость и в целом более характерны. Это эмоциональное чувство, а не рациональное. Специально для поклонников BMW, которые так привыкли к великолепному шуму рядных шестицилиндровых двигателей на свежем воздухе.

Но теперь этих двигателей больше нет. Следует признать, что некоторые двигатели, которые пришли им на смену, такие как новый B58, превосходны. Но самый большой комплимент, который мы можем сделать новому двигателю с турбонаддувом, это то, что он не ощущается турбонаддувом. Таким образом, независимо от того, насколько хороша принудительная индукция, мы всегда тоскуем по старым добрым временам.

Дальше будет только хуже. Вскоре даже турбированные двигатели пойдут по пути Dodo, уступив место электрификации. Таяние айсбергов и бурые белые медведи заставляют нас переосмысливать наши средства передвижения, и двигатель внутреннего сгорания рано или поздно станет его жертвой. Именно поэтому BMW необходимо вернуть двигатель старой школы, прежде чем двигатели полностью вымрут.

Вскоре почти весь модельный ряд BMW будет в той или иной степени электрифицирован. Будь то мягкие гибриды (MHEV), подключаемые гибриды (PHEV) или просто электромобили с полным аккумулятором (BEV), большинство новых BMW будут иметь какое-то электрическое дополнение. Когда это произойдет, общий рейтинг выбросов бренда будет настолько хорош, что он действительно сможет предложить потребляющий топливо, загрязняющий выбросы атмосферный двигатель без ущерба для его общего рейтинга.

Черт, BMW могла сделать это прямо сейчас с очень эксклюзивным спортивным автомобилем небольшого объема.