Компания BMW начинала с производства авиационных моторов, и двигатели всегда были и остаются особенно сильной стороной баварских автомобилей. Не случайно двигатели BMW стали лидерами по числу международных наград в самых престижных конкурсах. И, конечно, во многом благодаря именно моторам получают призы и титулы в разных странах мира и сами автомобили BMW.
Мотор часто сравнивают с сердцем автомобиля, и это сравнение вполне уместно. Как бы ни были хороши настройки подвески, этого можно просто не заметить, если машина вяло реагирует на педаль акселератора. И просторный салон не слишком обрадует, если мощности мотора не хватит для передвижения с надлежащей скоростью. Именно от двигателя во многом зависят и экономичность автомобиля, и его экологические характеристики, на которые сегодня обращают внимание многие покупатели. Стоит ли удивляться, что BMW всегда уделяла особое внимание моторам? Для марки со спортивным характером и богатейшим опытом успехи в этом направлении вполне естественны. И они не остались не замеченными ни покупателями, ни профессионалами.
Кому за 30
Автомобильные конкурсы проходят практически во всех странах мира, и разнообразные топ-10 и "автомобили года" есть у многих автомобильных и неавтомобильных изданий. Титулы и премии двигателям присуждают гораздо реже, ведь как бы ни была велика роль мотора в характеристиках автомобиля, потребителю важнее и понятнее конечный комплексный итог. Но все же некоторые призы, полученные автомобилями BMW, можно считать заработанными именно двигателями. Например, "Зеленый руль" от газеты Bild am Sonntag за экологически чистые технологии и титул "Самый экологичный автомобиль 2008 года" от международного жюри BMW 118d получил не в последнюю очередь благодаря отличным характеристикам его двухлитрового дизеля с общим топливопроводом Common Rail и турбонаддувом с изменяемой геометрией. Эта модель также попала в список самых "зеленых" автомобилей британского журнала What Car? вместе с еще пятью автомобилями от BMW. А система EfficientDynamics в этом конкурсе получила специальный приз от редакции What Car?.
Конкурсов именно "моторных" немного — широким покупательским массам известны только два. Организованный в Великобритании международный Engine of the Year ("Двигатель года") и ежегодно называемая американским издательством Ward`s десятка лучших двигателей.
Первый помоложе — его проводят с 1999 года. И не было года, когда BMW осталась бы без наград. А в итоге она является безоговорочным лидером этого престижного состязания — 43 титула. Ближайший конкурент Honda набрала почти вдвое меньше — всего 23. При этом отмечены были моторы BMW во всех категориях — от флагманского V12 объемом 5,4 л, который вместе с 3,9-литровым дизелем вошел в число первых призеров 1999 года, до сравнительно скромного двигателя объемом 1,6 л, разработанного совместно с PSA и устанавливаемого на MINI Cooper S и модели Peugeot и Citroen.
Издание Ward`s auto отбирает десять лучших двигателей ежегодно с 1995 года. И тут BMW тоже в числе лидеров. Немецкая компания получала титулы почти каждый год и набрала целых 30 наград. В их число входит и одна позиция в самом престижном списке "Лучшие двигателей XX века". Этот титул получила рядная "шестерка" комфортабельного седана серии Е3 1968 года, который конкурировал с роскошными моделями Mercedes-Benz. Именно от Е3 ведет свою историю нынешний флагман BMW автомобиль серии 7. Рядный шестицилиндровый двигатель, как известно, самый уравновешенный и уже просто в силу своей конструкции обеспечивает максимальную плавность работы. BMW использует моторы такой схемы с 1933 года и остается им верна до сегодняшнего дня. Рядные "шестерки", как бензиновые, так и дизельные, можно встретить на всех сериях BMW. Хотя современные технологии позволяют обеспечить нормальную работу моторов практически любой компоновки, инженеры BMW придерживаются мнения, что при возможности удобнее исключать проблемы, а не решать их, прикладывая дополнительные усилия.
Остальные 29 титулов от Ward`s auto BMW получила за современные двигатели, и мы можем сами оценить их. Например, в 2009 году в десятку лучших попали две рядные "шестерки" объемом три литра — дизель, который устанавливается на моделях 335d, и бензиновый мотор N54, который BMW использует на многих своих моделях — от 135i до 740i. Он был отмечен жюри в числе лучших в третий раз подряд! В конкурсах двигателей один и тот же мотор может участвовать несколько лет подряд: достойных претендентов меньше, чем в автомобильных конкурсах. Однако троекратный успех все-таки редкость. А этот мотор получил высокую оценку не только от Ward`s auto, но и в конкурсе Engine of the Year, где он был отмечен дважды! В общем, его с полным правом можно назвать одним из лучших двигателей мира.
Дела сердечные
На первый взгляд задачи у проектировщиков двигателей взаимоисключающие. С одной стороны, надо снизить расход топлива и выброс отходов, а с другой — повысить мощность и крутящий момент. На самом деле они в некотором смысле близки. Нужно просто повысить эффективность использования топлива — тогда для получения того же результата его понадобиться меньше. Первые шаги в этом направлении были сделаны с появлением турбонаддува — он позволяет закачивать в цилиндр больше воздуха и благодаря этому сжигать больше топлива в том же объеме. Сегодня наличие турбонаддува полезно также и тем, что дает дополнительные возможности для управления двигателем. Например, на упомянутых двух- и трехлитровых дизелях BMW используется по два турбокомпрессора разного размера. В системе BMW Top Diesel на низких оборотах работает более компактный, который быстрее раскручивается до нужной скорости. А на высоких в работу вступает большой — тут важнее становится его производительность.
BMW совершенствует процессы сгорания топливовоздушной смеси, чтобы топливо сжигалось максимально эффективно. Например, непосредственный впрыск бензина в цилиндр имеет целью именно это, в зависимости от режима работы подбирается точное количество топлива и оптимальный момент впрыскивания.
Сложность состоит в том, что в разных режимах от двигателя требуются очень разные показатели. Даже при установившемся движении без разгонов и торможений разница в мощности огромная. На 40-50 км/ч автомобилю требуется всего лишь несколько лошадиных сил, а на скорости 250 км/ч только на преодоление сопротивления воздуха уходит более 200 л. с.! Для наиболее точного подбора режима работы двигателя используется регулирование практически всех параметров работы мотора. Например, система управления фазами газораспределения VANOS позволяет регулировать момент открытия и закрытия клапанов. Сегодня VANOS дополнен системой управления открытием клапанов — в этой системе они уже играют роль дроссельной заслонки, точно регулируя объемы подаваемого в каждый цилиндр воздуха. Благодаря тому что два впускных клапана в одном цилиндре могут открываться на разную величину, появляется возможность организовывать завихрения воздуха при впуске, что улучшает смесеобразование.
BMW не ограничивает себя использованием только одной технологии. Для каждого двигателя выбирается наиболее подходящее решение. На уже упомянутом двигателе N54 Valvetronic не используется, так как он плохо сочетается с турбонаддувом. А у этого мотора турбин целых две. Это позволило сделать их небольшими. Чем меньше турбина, тем меньше инерция, и в данном случае именно скромность их размеров помогла обеспечить мотору быструю реакцию на движения педали.
Блестящие характеристики двигателей сегодня помогают раскрыть и другие узлы и агрегаты, работа которых укладывается в рамки концепции BMW EfficientDynamics. Они могут и не затрагивать непосредственно двигатель, но позволяют автомобилю в целом работать более эффективно. Например, система рекуперации энергии при торможении обеспечивает замедление машины за счет выработки электроэнергии для подзарядки аккумулятора. Индикатор рекомендуемой передачи поможет водителю выбрать наиболее экономичный режим работы двигателя. И, конечно, все узлы и агрегаты автомобиля, в том числе двигатели, в рамках этой концепции постарались сделать как можно легче. Ведь это самый очевидный и безопасный способ добиться снижения расхода топлива без ущерба для характеристик машины. Например, более легкий двигатель означает понижение высоты центра масс автомобиля, а это непосредственно влияет на устойчивость.
Снижение веса деталей происходит прежде всего за счет новых материалов. Хотя для двигателей BMW использование легких и прочных алюминиевых сплавов совсем не новинка. В современных моторах из них изготовлены практически все детали: и блоки цилиндров, и головки блоков, и поршни. Благодаря легкости "крылатого металла" снижение массы достигает 30%. Именно поэтому, например, шестицилиндровый двигатель BMW 525i весит всего 161 кг. Это самый легкий мотор в своем классе.
Конечно, новые материалы не должны ухудшать характеристики агрегатов или уменьшать срок их службы. Поэтому, например, на совершенно новом V12 для BMW 760i алюминиевые поршни имеют вставку из чугуна. Алюминий кроме легкости имеет и другие достоинства — высокую теплопроводность, так что в алюминиевых деталях проще обеспечить теплоотвод. Ну а легкость движущихся деталей имеет и другое достоинство: снижаются силы инерции, что позволяет двигателю и автомобилю быстрее реагировать на команды водителя, ну и опять же повышает как экономичность, так и отдачу.
Принципы технологий EfficientDynamics можно считать общеизвестными, но реализовать их в обширном семействе двигателей и автомобилей не так просто, как кажется. Это требует широких исследований и очень высокого уровня и проектирования, и изготовления, и сборки множества узлов и деталей. Поэтому успех двигателей BMW — свидетельство не только высоких качеств ее моторов, но и демонстрация высокой квалификации сотрудников и технологического потенциала компании в целом.