BMW: Nový zážehový 6válcový třílitr

BMW a řadový šestiválec – tato dnes tak samozřejmá kombinace letos slaví 71. narozeniny, zatímco samotným automobilům BMW je jen o čtyři roky více. Ke kulatému jubileu si BMW naděluje celou spoustu hodnotných darů – novou výrobní řadu 1, novou generaci Pětky včetně fenomenální M5 a nyní i dva nové třílitrové šestiválce. O revolučním turbodieselu s dvoustupňovým přeplňováním jsme již psali, druhý v řadě je evoluční verze znamenitého zážehového double-Vanosu, zušlechtěná systémem Valvetronic, známým již ze čtyř- a osmiválců, a hořčíkovým blokem motoru. Prvím hrdým nositelem výkonné novinky bude BMW 630i.

Historie

Bavorské pohonné jednotky se proslavily ve třech oblastech. Až do nebes se vzneslo renomé leteckých motorů, které daly BMW slavný modrobílý emblém, symbolizující roztočenou vrtuli. Při stavbě pěti- až dvacetiosmiválců o výkonu až 4000 koní se mnohé přiučili i konstruktéři silničních agregátů a tak v roce 1923 vyjel první motocykl R32 s půllitrovým dvouválcovým boxerem, o šest let později první automobil s licenčním motorem Austin Seven a v roce 1932 oslavil premiéru první agregát vlastní konstrukce – čtyřválec 0,8 l OHV o výkonu 20 koní.

První šestiválec se objevil hned o rok později. Dvanáctistovka OHV pro typ 303 – historicky druhý automobil BMW – vyvíjela 30 koní při 4000 otáček a poskytovala na svou dobu kultivovaný chod a velmi dobrou dynamiku. Na jejím základě pak vznikla celá paleta moderních vrchových šestiválců až po dvoulitr, z nichž některé měly hliníkovou hlavu válců. Mezi nimi i M328, dvoulitr, který napsal kus zlaté historie pod kapotou stejnojmenného roadsteru, jemuž v roce 1937 s pomocí třech spádových karburátorů poskytoval 80 koní k dosažení až 145 km/h. S tímto motorem BMW nasbírala také první vavříny – jeho závodní verze disponovala 100 a 110 koňmi i s tehdejším 80 oktanovým nekvalitním benzínem, což stačilo k mnoha slavným vítězstvím. Pro kvalitnější závodní benzín se limity motoru posunuly až k 136 koním, tedy pěkným 100 kW. Již v roce 1941 konstruktéři uskutečnili první praktické testy motoru se vstřikováním benzínu. Jako protipól k vysokootáčkovému 328 vznikl klidnější třiapůllitrový šestiválec M335 s výrazně ploššími výkonnovými křivkami, jehož 90 koní ve stejnojmenné velké limuzíně bylo deklarováno jako ideální výkon pro rychlé cestování po tehdy nové, nekonečné Autobahn. V roce 1954 vznikl první poválečný sedan 501, osazený šestiválcem M337 o výkonu 67, později 72 koní, který později ustoupil vidlicovým osmiválcům a produkce řadových šestiválců se na více než 10 let zastavila.

První novodobý šestiválec se zrodil v roce 1968 a po letech, kdy si krize vynutila výhradně malé čtyřválce, otevřel novou kapitolu. Pod označením M06 se představil moderní OHC dvaapůllitr (110 kW) se sedmkrát uloženou vačkovou hřídelí, skloněný o 30º, který ve verzi 2,8 l (125 kW) typu 2800 obstaral propustku za hranici dvouset kilometrů v hodině. Roku 1971 se představil první třílitr (132 kW), který později jako první sériový šestiválec BMW dostal vstřikování benzínu a typům 3.0 Ci a CSi poskytoval skvělých 147 kW. Roku 1977 se objevil první článek evolučního řetězu, na jehož konci stojí dnešní novinka – dvoulitr M60 pro modely 320i a 323i (E21). Byl postaven s důrazem na využitelnost ve všech otáčkách a jeho základní koncepci využívají bavorské „er šestky“ dodnes. O rok později odpálili mnichovští bombu, která oslnila celý svět – supersport M1, katapultovaný uprostřed uloženým třiapůllitrem, postaveným na základě motoru M06 a dosahujícím oslnivé 204 kW díky v té době unikátnímu čtyřventilovému rozvodu. Tento agregát v sérii Procar dosáhl 360, s dvojitým přeplňováním až 700 kW, a demonstroval celému světu schopnosti mnichovských motorářů. Roku 1979 se v nové sedmičkové řadě představil 3,2 l šestiválec, jako první na světě kontrolovaný digitální řídicí jednotkou. O rok později dostal přeplňování (M102, 185 kW) a vznikla limuzína 745i, která do luxusní třídy přinesla silný sportovní náboj.

Počínaje rokem 1992 začaly bavorské motory postupně dostávat revoluční systém dvoustupňového variabilního časování sacích ventilů VANOS (Variable Nockenwelle Spreizung), které radikálně zlepšilo průběh kroutícího momentu v nízkých otáčkách. První vlaštovkou se stal dvoulitr M50 v typu 520i, dalším abonentem se stala famózní třílitrová M3 (210 kW, E36). O dva roky později se stal motor M52 (2,0 – 2,8 l) prvním celohliníkovým šestiválcem BMW a tentýž agregát byl pro novou trojkovou řadu (E46) v roce 1998 vylepšen aplikací plynulého variabilního časování sacích i výfukových ventilů bi-VANOS a rezonančního sacího potrubí. Tou dobou již většina konkurentů (Mercedes, Jaguar, Opel) postupně opouštěla klasickou koncepci s podélně uloženým řadovým šestiválcem a postupně přešla na ekonomičtější vidlicové agregáty. Do dnešních dnů vytrval kromě BMW již jen Lexus.

V posledním roce starého Milénia začala žhavá současnost. Evoluční verze zážehových šestiválců dostala do vínku všechny dostupné technické finesy, označení M54 a výsledkem se staly vlastnosti, katapultující všechny tři objemové verze (2,2, 2,5 a 3,0 l) na špičky svých kategorií, kde vesměs spočívají dodnes. Třílitr (170 kW) byl opakovaně vyhlášen motorem roku a v současné době propůjčuje svoje skvělé vlastnosti všem prodávaným výrobním řadám, což bude platit až do komerčního debutu řady 1.

Okolnosti vzniku

BMW v poslední době dodržuje čtyřletý cyklus modernizací svých šestiválců, takže právě letos, opět v přestupném roce, nastal čas opět ukázat záda konkurenci, která se se svými šestiválci přiblížila (Audi), případně dosáhla (Mercedes 3,5 l) dvousetkilowattové hranice. Logickým krokem byla aplikace variabilního zdvihu ventilů Valvetronic, již důkladně vyzkoušeného na čtyř-, osmi- i dvanáctiválcích. Audi se svými 188 kW z přímovstřikové tři-dvojky byla předstižena, cíle bylo dosaženo.

Technologie

Ovšem nebylo by to BMW, aby nepřidalo nějakou novinku. Takže se nový třílitr představuje se zcela novým blokem motoru z hořčíkovo-hliníkového kompozitu a světovou premiéru slaví elektricky poháněná vodní pumpa. Výsledkem je uspokojivých 190 kW/6.650 ot. (63 kW/l), zajišťujících BMW momentální prvenství v třílitrové třídě mezi cestovními vozy. Výkon ovšem není jediným plodem – hmotnost motoru si ulehčila o 7% na výborných 161 kg a spotřeba klesla o 12%. Na přímý vstřik, používaný již u dvanáctiválce pro Rolls-Royce, dosud nedošlo.

Srovnání se současností

Při komparaci se stávajícím motorem M54, jehož vzniklo 1,4 milionu jednotek, je markantní zejména pokles hmotnosti o 10 kg díky rozsáhlému užití pokročilých lehkých materiálů. Výkon narostl o 20 kW, jmenovité otáčky se vyšplhaly o 500 na výsledných 7000 ot./min. a hodnota nejvyššího kroutícího momentu sice zůstala nezměněna, ovšem rozprostřela se z jediného bodu na hodnotě 3.500 ot./min. do rozmezí 2.500 – 4.000 ot./min.. Kromě spotřeby klesly i emise CO2.

Hořčík

Nový třílitrový šestiválec je první motor v moderní historii, s blokem vyrobeným z hořčíkovo-hliníkového kompozitu. Z ultralehkého hořčíku je povrch bloku, zatímco vnitřek je klasicky hliníkový s pracovními plochami ošetřenými Nikasilem. Díky tomu je blok motoru ve srovnání s výhradně hliníkovým o 24% lehčí a stal se nejméně vážícím řadovým šestiválcovým blokem na světě. Ze stejných materiálů je zkonstruován také karter, který je s blokem motoru spojen tmelem, v tekutém stavu vpraveným pod vysokým tlakem do drážek mezi oběma díly. A konečně – magnesiový je i kryt hlavy válců, vizitka, viditelná při každém otevření kapoty. Šalamounsky konstruktéři vyřešili nesnášenlivost hořčíku a vody – v hořčíku vedou pouze mazací kanály, zatímco chladící kapalina proudí hliníkovou částí. Výfukové svody jsou premiérově vyrobeny také z teplotně stálých lehkých kovů (-0,8 kg) a dva třícestné katalyzátory spočívají v těsné blízkosti motoru.

Valvetronic

Variabilní zdvih ventilů spolupracující s VANOSem a eliminující potřebu škrtící klapky se objevil poprvé v roce 2001 na čtyřválcích BMW. Od té doby se rozšířil a stávající šestiválce jej poslední dosud neměly. To se nyní mění a jedná se hned o VALVETRONIC druhé generace, mechanicky sestavený s vyšším podílem lehkých kovů (klapky a časovací řetězová kola) a vyšší tuhostí, umožňující výše zmíněné zvýšení jmenovitých otáček. Od nynějška budou tímto systémem osazeny všechny zážehové motory BMW a díky němu spotřebují průměrně o 10% paliva méně.

Elektrická vodní pumpa

Vůbec poprvé se v sériové výrobě objevuje elektrické vodní čerpadlo. To vychází z faktu, že klasická vodní pumpa spotřebuje ke svému pohonu permanentně cca 2 kW, zatímco elektromotor, pohánějící čerpadlo, maximálně 200 W. Na rozdíl od konvenčního systému spíná jen podle potřeby, naprosto nezávisle na otáčkách motoru, jen na zátěži. Zbytečně nebrzdí studený motor, kdy je oběh chladící kapaliny kontraproduktivní a když agregát neběží pod plnou zátěží, pumpuje jen tolik chladiva, kolik je třeba, čímž také šetří energii. Naopak při vypnutém motoru může vhánět ohřátou vodu do radiátoru a umožňuje efektivní topení zbytkovým teplem.

Další konstrukční prvky

Další nezanedbatelný 1,2 kg hmotnosti ušetřily obě lehké vačkové hřídele, vyrobené pomocí hydroformingu. Ocelová trubka je vložena do formy a za studena lisována zevnitř vodou pod tlakem 4.000 barů do požadovaného vlnového podélného profilu a do vaček z vysokopevnostní oceli. Ty jsou pak finišovány z přesností 1μ (1/1000 mm).

Vysoké preciznosti a úspory dalších procesů při odlévání hlav válců je dosaženo metodou ztracené pěny, se kterou má BMW jako její průkopník bohaté zkušenosti.

Lepší kroutící moment v nižších otáčkách má na svědomí nové třístupňově variabilní rezonanční sací potrubí.

Plnit specifické mazací nároky nového precizního motoru pomáhá olejové čerpadlo, ovládané podle momentální potřeby, nikoliv otáček. Kromě jiného šetří další až 2 kW výkonu.

Požadované nároky na pevnost dokonale plní ojnice, kolem horního oka s trapézovým bočním průřezem. Několik gramů, o které je každá z šesti ojnic lehčí, znamená významné snížení nežádoucí setrvačnosti nejexponovanějších součástí motoru.

Tepelný výměník olej/voda pomáhá uspíšit důležité ohřívání oleje přebíráním tepla od vody, která dosahuje vysokých temperatur rychleji. Naopak při vysoké zátěži pomáhá vodní okruh chladit přehřátý olej.

Tření motoru pomáhá snížit důsledná optimalizace všech ložisek a vybavení všech třecích ploch v hlavě motoru kolečky.

reklamní sdělení:

… více o automobilech BMW se dozvíte na www.renocar.cz . Konkrétní ceny, technické specifikace, doplňkovou výbavu a zajímavou nabídku skladových vozů najdete na stránkách smluvního partnera BMW AG fa. RENOCAR BMW.