Nový motor V8 pro BMW M3

• První osmiválcový motor pro sportovní vůz BMW M3.
  
  
  
  
• Enormní výkonový potenciál: 309 kW/420 k z objemu 4,0 l.
  
• Maximální točivý moment 400 N.m při 3900 min-1. Z této hodnoty je nejméně 85 % k dispozici v širokém pásmu 6500 otáček za minutu.
  
• Jedinečná hnací síla důslednou aplikací vysokootáčkového konceptu M s maximem v 8300 min-1.
  
• Důsledně provedená lehká konstrukce motoru a příslušenství činí nový motor V8 jedním z nejlehčích osmiválců na světě, hmotnost je nižší než u řadového šestiválce předchůdce.
  
• Optimální plnění motoru zajišťuje nízkotlaký systém variabilního časování ventilů Bi-VANOS, jenž je plně funkční již při normálním tlaku motorového oleje.
  
• Spontánní reakce motoru díky osmi samostatným škrticím klapkám.
  
• Dvě olejová čerpadla v optimalizované olejové vaně zabezpečují dostatečné mazání i během podélného a příčného přetížení o velikosti 1,4 g.
  
• Optimální výplach válců díky propracovanému výfukovému potrubí, snížená hmotnost a zlepšená funkce díky výrobě vysokotlakým tvářením, výfukové emise vyhovují normám EU4 a LEV2.
  
• Zdokonalená řídicí jednotka motoru MSS60 optimálně koordinuje všechny funkce motoru s různými řídicími jednotkami dalších systémů vozu.
  
• Měřením iontového proudu ve spalovacím prostoru se zjišťuje klepání motoru, výpadky zapalování a nedostatečné spalování.
  
• Rekuperace brzdné energie (Brake Energy Regeneration) s inteligentním řízením alternátoru.

V každém ohledu více

Toto jméno je ztělesněním dokonalého potěšení z jízdy: BMW M3. Nová generace nejúspěšnějšího vysokovýkonného vozu společnosti BMW M GmbH tomuto závazku dostojí ještě lépe. A to je současně fascinující způsob odpovědi na otázku příznivců tohoto sportovního vozu: zda je další zlepšení ještě možné. Nové BMW M3 nabízí v každém ohledu více. A to se týká obzvláště jeho motoru, ačkoli nejen motoru, také turbodmychadla. Po 15 letech a dvou generacích předává epochální šestiválec štafetu svému nástupci. Nové BMW M3 přichází s osmiválcem: více válců, více objemu, více výkonu, více otáček. Již nyní můžeme předpokládat více radosti.

Sotva by mohla být vyšší laťka, kterou musela nová pohonná jednotka překonat. Řadový šestiválec 3,2 l dosáhl celosvětové slávy a získal bezpočet ocenění. Několikrát byl oceněn titulem „Engine of the Year“ a v posledním provedení dával výkon 252 kW/343 k. Není divu, že díky němu se z BMW M3 stal bestseller ve třídě vysokovýkonných sportovních vozů. Ovšem: vše má svůj čas. Řadový šestiválec opouští jeviště. A opona pro V8 v novém BMW M3 se zvedá.

Technické údaje nové vysokovýkonné pohonné jednotky dokládají enormní pokrok, který tuto změnu doprovází. Její zdvihový objem má hodnotu 3999 cm3, její maximální výkon činí 309 kW/420 k. Největší točivý moment 400 N.m je právě tak působivý jako nejvyšší otáčky – 8300 min-1. Hned na startu zaujímá nový BMW M3 se svým imponujícím výkonem vedoucí pozici.

Ideální rozměry pro optimální výkony. Ideální představy náročných motorářů plní nový vidlicový osmiválec již svým objemem, který rozdělen na osm válců. Tím má jeden válec optimální objem 500 cm3. A také ostatní konstrukční kritéria – od rozměrů a objemu náplní přes počet dílů až po hmotnost – představují optimum.

Specificky pro vozy řady M je u nového osmiválce upraven systém proměnného časování Bi-VANOS, sací trakt dostal samostatné škrticí klapky a funkce motoru řídí výkonná elektronická jednotka. Jsou to tedy konstrukční řešení, byť náležitě zdokonalená, používaná u velkosériových vozů. Na druhé straně naznačuje zvolený počet válců, vysokootáčková koncepce M a nízká hmotnost zjevně na další zdroj inspirace konstruktérů, jímž se stal osmiválcový motor týmu BMW Sauber F1. Podobnosti s aktuálním motorem BMW ve formuli 1 jsou rozmanité. Kromě toho jsou pro motor nového BMW M3 převzaty z formule 1 různé technologické základní principy, výrobní postupy a materiály.

Nový motor V8 výrazně překračuje svým specifickým výkonem hranici 100 koní na litr zdvihového objemu, která platí jako měřítko pro mimořádně sportovní výkonnost. Ale výkon není vše. Zážitek z jízdní dynamiky je rozhodujícím způsobem určen zrychlením, které je ovlivňováno jak hmotností vozu, tak hnací silou. Hnací síla na poháněných kolech vyplývá z točivého momentu motoru a celkového převodu. Vysokootáčková koncepce M přináší volbu optimálních převodů v převodovce a stálého převodu v zadním diferenciálu, a tím realizaci působivé hnací síly. U motoru nového BMW M3 předvedli konstruktéři vysokootáčkovou koncepci nové dimenze. Maximální otáčky osmiválcového motoru dosahují 8300 min-1. Druhá součást hnací síly, točivý moment motoru, dosahuje u nového osmiválce hodnoty 400 N.m při 3900 min-1. Nejméně 85 % maxima točivého momentu je k dispozici v enormním rozpětí provozních otáček o velikosti 6500 min-1. Již při 2000 min-1 poskytuje motor točivý moment 340 N.m.

Vysoké otáčky, nízká hmotnost. Hmotnost brání zrychlení. Proto nový osmiválec váží jen 202 kg. V porovnání s šestiválcovým motorem předchozího modelu to znamená úsporu hmotnosti 15 kg. Hmotnost dvou válců navíc byla tedy více než pouze kompenzována. K tomu je nutné přičíst, že vysokootáčková koncepce již ze svého principu je zárukou nízké hmotnosti hnacího ústrojí jako celku a velmi krátkého zpřevodování.

Nicméně s rostoucími otáčkami se neodvratně přibližují fyzikální hranice. Při 8300 otáčkách klikového hřídele za minutu urazí každý z osmi válců za sekundu dráhu o velikosti 20 metrů. Při tom je materiál vystaven enormnímu zatížení. Právě proto přikládali konstruktéři u nového osmiválcového motoru největší význam co nejnižší hmotnosti pohyblivých dílů.

Blok motoru ze slévárny BMW, která vyrábí bloky motorů F1. Blok nového osmiválce vyrábí slévárna hliníku společnosti BMW v Landshutu, kde vznikají také bloky motorů pro závodní vozy F1. Blok motoru je vyroben ze speciální slitiny hliníku a křemíku s podílem hořčíku nejméně 17 %. Místo běžných vložek válců vzniká oběžná plocha válce prostým nanesením tvrdých krystalů křemíku. Hliníkové písty potažené vrstvou oceli se pohybují přímo v tomto honovaném otvoru bez povrchové ochranné vrstvy. Zdvih pístů je 75,2 mm, vrtání válců 92 mm, takže zdvihový objem osmiválce činí 3999 cm3. Olejovými tryskami chlazené písty váží včetně pístních čepů a kroužků jen 481,7 g. Motor pracuje s kompresním poměrem 12:1. Lichoběžníkové ojnice jsou dlouhé 140,7 mm a vyrábějí se z vysokopevnostní ocelové slitiny s obsahem hořčíku. Každá ojnice váží včetně ložiskové pánve jen 623 g, což podstatně snižuje hmotnost pohyblivých dílů. Jednodílné hlavy válců z hliníku jsou vybavené čtyřmi ventily na válec, ovládanými vypouklými hrníčkovými zdvihátky s hydraulickým vymezováním vůle. Hmotnost ventilů je jen 42 g, sací mají průměr 35 mm, výfukové 30,5 mm. Tloušťka dříku činí pouze 5 mm, takže jen minimálně ovlivňuje proudění v sacím potrubí.

Vysoké otáčky, spalovací tlaky a teploty extrémně zatěžují klikovou skříň. Ta má proto kompaktní a mimořádně tuhou konstrukci s vestavěným rámem pro velmi přesné uložení hlavních ložisek klikového hřídele. Také relativně krátký, pětkrát uložený klikový hřídel (díky malé rozteči válců 98 mm) je velmi pevný jak v krutu, tak v ohybu. A přesto váží jen 20 kg.

Bi-VANOS s nízkým tlakem. Plnění válců je přivedeno k dokonalosti díky extrémně krátké době nutné pro změnu časování ventilů prostřednictvím systému natáčení vačkových hřídelů Bi-VANOS (sacích v rozsahu 58°, výfukových až 48°). Ten snižuje ztráty při plnění válců a zlepšuje tak výkon, točivý moment a reakce motoru, ale snižuje také spotřebu paliva a tvorbu škodlivých emisí. Speciálně pro tento osmiválec vyvinutý systém M Bi-VANOS pracuje s normálním tlakem motorového oleje, tedy s nižším než je obvyklé, čímž se zkrátila doba potřebná pro změnu nastavení. Bi-VANOS mění své nastavení v závislosti na otáčkách a zatížení, a to synchronně se zapalováním a vstřikováním.

Zajištěné mazání také během extrémně dynamické jízdy. Mazání osmiválce zajišťují dvě olejová čerpadla s variabilním průtokem. Čerpadla motoru dodávají přesně takové množství oleje, jaké potřebuje. Mazání s mokrou klikovou skříní je optimalizované pro dokonalé mazání i při extrémním brzdění. Systém je složený ze dvou sběrných komor pro olej: menší je před přední nápravnicí, větší za ní. Samostatné zpětné čerpadlo nasává olej z přední komory a přečerpává ho do zadní.

Osm elektronicky řízených samostatných škrticích klapek. V motoristickém sportu rozšířené samostatné škrticí klapky pro každý válec zvlášť jsou nepřekonatelné, pokud chceme docílit maximálně spontánních reakcí motoru. Nový motor pro BMW M3 má osm samostatných škrticích klapek, z nichž vždy čtveřici patřící ke společné řadě válců ovládá samostatný krokový motor. Zavřená škrticí klapka se zcela otevře za pouhých 120 ms. Řízení škrticích klapek je plně elektronické a bleskurychlé. Tím je zajištěna citlivá reakce motoru v nízkých otáčkách a bezprostřední reakce vozu při požadavku vysokého výkonu motoru.

Sací systém s optimalizovaným prouděním vzduchu. Kvůli spontánnímu dynamickému chování motoru jsou škrticí klapky umístěny v sacím potrubí velmi blízko sacích ventilů. Také délka a průměr sacího potrubí přispívají k jemnému efektu pulzního přeplňování. Z důvodu optimalizace hmotnosti je sací trakt vyroben z lehkého plastu s 30% podílem skleněných vláken.

Inovativní výfukové potrubí. Konstrukce výfukového potrubí nového motoru V8 optimalizuje výplach válců s cílem dosáhnout co nejlepší výkonové a momentové charakteristiky. Také u této části motoru se vývoj zaměřil na důsledné udržení nízké hmotnosti. Výfukové potrubí se vyrábí speciální technologií tváření s použitím vysokého tlaku působícího zevnitř. Trubky z ušlechtilé oceli tak nabývají požadovaného tvaru působením tlaku zevnitř o velikosti až 80 MPa. Výsledkem je extrémně malá tloušťka stěny – 0,65 až 1,0 mm. Díky tomu bylo možné optimalizovat odpory proudění, hmotnost i rychlost zahřátí katalyzátorů na provozní teplotu. Výfukové plyny čistí čtyři katalyzátory. Motor splňuje evropskou normu EU4 a americkou LEV 2.

Ještě výkonnější: řídicí jednotka motoru. Dalším vývojem prošla také řídicí jednotka MSS60 motoru V8, která je dalším vývojem ECU motoru V10 společnosti BMW M GmbH a optimálně koordinuje všechny funkce motoru. Tři 32bitové procesory dokáží provádět za sekundu více než 200 milionů operací. Z více než 50 vstupních signálů například určuje pro každý válec a pracovní takt zvlášť optimální dobu zážehu, ideální plnění, množství vstřikovaného paliva a okamžik vstřiku. Současně s tím se vypočítává a realizuje optimální natočení vačkových hřídelů a nastavení osmi individuálních škrticích klapek. Řidič má po stisku tlačítka Power k dispozici také ještě sportovnější režim.

Unikát v řízení motoru: technika měření iontových proudů. Unikátem v řízení motoru je technika měření iontových proudů, která slouží k rozpoznání klepání a výpadků v zapalování a spalování. Na rozdíl od běžných metod se toto měření provádí přímo v centru dění, tedy ve spalovacím prostoru. Eventuální klepání je zjišťováno a regulováno prostřednictvím zapalovací svíčky v každém válci. Současně se kontroluje správnost zážehu a rozpoznávají se případné výpadky. Zapalovací svíčka tak funguje jako zdroj zážehu i jako čidlo pro sledování spalovacího procesu. Dokáže tak rozeznat výpadky zapalování a spalování.

Rekuperace brzdné energie zvyšuje účinnost a dynamiku. Za účelem dalšího zvýšení účinnosti nového motoru V8 pracuje inteligentní systém řízení palubní elektrické sítě s rekuperací brzdné energie, která spíná akumulátor v okamžicích zpomalování nebo brzdění. Tím je akumulátor dobíjen, aniž by byl za tím účelem odebírán motoru výkon. To znamená úsporu paliva. Během zrychlování pak zůstává alternátor zpravidla odpojen. Kromě zvlášť účinné výroby proudu vede tato technika také k tomu, že při zrychlení je k dispozici více hnací síly, což zvyšuje dynamiku jízdy.