Двигатели BMW модульной конструкции

Двигатели BMW модульной конструкции

Создатели моторов сегодня работают не только над повышением их мощности: им вменено в обязанность экономить деньги и сокращать вредные выбросы. Инженеры BMW Group придумали для этого новый путь.

Для укрепления и развития фирменной концепции Efficient Dynamics по производству динамичных и одновременно экологичных автомобилей в BMW Group разработали концепцию модульного конструирования двигателей.

Новое семейство Efficient Dynamics engine family базируется на едином цилиндре объемом 500 см куб., предназначенном для бензиновых и дизельных рядных силовых агрегатов с тремя, четырьмя и шестью цилиндрами. Получается, в будущем конструкторы-мотористы смогут складывать нужный двигатель из стандартных цилиндров, как из кубиков.

Число идентичных единиц системы ГРМ VANOS разных типоразмеров увеличится втрое. Это один из многих узлов, которые будут общими для 3-х, 4-х и 6-цилиндровых моторов семейства.

По кубикам

Прежде всего, разработчики сформулировали стратегически-концептуальные принципы новинок: экологичность и высокая эффективность, достигаемые за счет тщательно рассчитанной термодинамики, эффективного турбонаддува и снижения потерь на трение.
Определены и общие архитектурные принципы, по которым отныне будут конструироваться перспективные моторы марки. Это непременно алюминиевый картер, одинаковые диаметр цилиндра, расстояние между центрами цилиндров и болтами крепления головки, одинаковое покрытие стенок цилиндров, центральное расположение форсунки, однотипные балансирные валы, схожее расположение выхлопного коллектора и системы цепного привода ГРМ (со стороны маховика). С каждого цилиндра бензинового мотора будет сниматься 30–50 кВт (41–68 л. с.) мощности и 60–100 Нм крутящего момента. Каждый цилиндр дизеля должен отдавать, соответственно, 20–40 кВт (27–54 «лошадки») и 75–100 Нм момента. Выходит, что 2,0-литровый мотор сможет выдавать мощность в диапазоне 160–272 л. с. и до 400 Нм крутящего момента! Это весьма впечатляющие цифры.

Затем мотористы постарались унифицировать как можно больше узлов и деталей. На всех силовых агрегатах будет применяться технология TwinPower Turbo, объединяющая в себе одну из фирменных систем газораспределения (VANOS, Valvetronic, VTG), высокоточный непосредственный впрыск (бензин) или систему Common Rail третьего поколения (дизель) и турбонаддув – классического типа с одиночной турбиной, сдвоенный Twin Turbo или Twin Scroll Turbo с двумя турбинами различных диаметров.

Унификация направлена вглубь: даже если по объективным причинам не удастся сделать какие-то узлы для разных моторов абсолютно идентичными, отдельные детали в них все равно будут одинаковыми. Например, общий объем идентичных сборочных единиц в системе ГРМ VANOS увеличится в три раза. Имеется в виду, что бензиновые и дизельные моторы могут получить общие стандартизированные масляные фильтры и топливные насосы, приводимые посредством ременной передачи. В целом конструкторы обещают, что бензиновые и дизельные двигатели будут иметь порядка 40% общих деталей. «Кооперация» между агрегатами с одним типом топлива достигнет 60%.

Любая из модификаций мотора BMW EfficientDynamics Family – для массовых серийных машин, топовых «заряженных» версий и различных гибридов – будет строиться на основе отработанных модульных конструкций.

Из одного «унифицированного» цилиндра можно собирать 3-, 4- и 6-цилиндровые силовые агрегаты. Такое «масштабирование» дает возможность применять моторы семейства во всех линейках моделей BMW Group.

Производство двигателей различных типов на одной линии или одном заводе – это более полная, эффективная загрузка производственной линии и более высокая гибкость по отношению к рыночным колебаниям.

Интерфейс для мотора

Разработав концепцию унифицированных моторов, авторы новой баварской «коммунальной» политики подумали и о том, как их «стандартизированные» детища будут сопрягаться с самыми различными автомобилями производства компании. Для этого они постарались сделать максимально идентичным так называемый интерфейс двигателя. Имеются в виду не только одни и те же точки подвески и углы наклона силового агрегата, но и общее для всех моторов и кузовов расположение компонентов систем охлаждения, впуска и выхлопа, климатической установки. В результате предпринятых мер компоновщики получают на 50% меньше вариантов интерфейсов сопряжения «мотор–кузов», нежели теперь.

О том, насколько глубоко продумана система «общего» интерфейса, говорит тот факт, что одни и те же бензиновые и дизельные моторы предполагается устанавливать как на заднеприводные BMW (продольно), так и на переднеприводные Mini (поперечно). Похоже также, что под компактные 3- и 4-цилиндровые агрегаты будет создана новая модель BMW с поперечным расположением двигателя.

Одна из основ нового семейства моторов – технология BMW TwinPower Turbo. Данная турботехнология базируется на трех китах: одной из систем изменения фаз газораспределения (Vanos, Valvetronic, VTG), непосредственном впрыске (высокоточный инжектор или Common Rail 3-го поколения для дизелей) и одном из видов наддува (Single turbo Twinscroll turbo и Twin turbo).

И когда же?

Представляя автомобильному миру свою новую концепцию модульных силовых агрегатов, мотористы BMW Group в заключение обратили внимание на сегодняшнюю производственную линейку компании. И в самом деле, многие из упомянутых «объединяющих» конструкционных новаций уже внедрены в жизнь. Например, у всех дизелей BMW и Mini – это и алюминиевые блоки цилиндров, и турбонаддув, и Common Rail с непосредственным впрыском. А технология TwinPower Turbo используется как на 4- и 6-цилиндровых дизелях, так и на таких же бензиновых моторах. Очень похоже на то, что до объявленной всеобъемлющей унификации остался всего один шаг. Тому есть еще одно весомое подтверждение – 300 миллионов евро инвестиций, уже приготовленных к 2012 году, когда начнется переналадка производственных мощностей на двух моторных заводах BMW Group.

Для чего все это нужно BMW Group – компании, которая не производит бюджетных автомобилей и которой вроде бы не стоит особо заботиться об экономии и дешевизне? Конечно, крупные тиражи однотипных узлов сократят их стоимость, что в итоге положительно отразится и на цене конечного продукта – автомобиля. С другой стороны, благодаря «общей» номенклатуре деталей возрастут гибкость производства и кооперация между отдельными предприятиями одного концерна. Например, завод, до сего дня выпускающий дизели, сможет безболезненно переключаться на выпуск бензиновых агрегатов – например, в случае изменения рыночной конъюнктуры. Но баварские стратеги смотрят еще дальше. Так, они подсчитали, что меньшая номенклатура изделий позволит тщательнее следить за качеством производимых деталей, облегчит и удешевит их модернизацию и создание новых версий. Еще один момент – применение компонентов массового производства на малотиражных машинах (особо мощных или, напротив, бюджетных версиях, гибридных модификациях) сделает их розничную цену более доступной. А это уже факторы социально значимые.

Игорь Широкун Фото BMW Group

Уважаемый посетитель! Мы физически не можем отвечать на каждый комментарий..
Для того, чтобы Вы могли самостоятельно (или с помощью ближайшего автосервиса) устранить неисправности дизеля, мы разработали ОнлайнДиагностику. Это интерактивное руководство, которое содержит все известные причины неисправностей дизельных двигателей и указывает пути достижения правильной работы конкретного двигателя.

Приглашаем вас воспользоваться ОнлайнДиагностикой прямо сейчас!

Модульная платформа MQB с поперечным расположением двигателя

Концерн Volkswagen выпускает автомобили марок Audi, Seat, Skoda и Volkswagen на базе модульной платформы с поперечным расположением двигателя, или сокращенно MQB. В последние годы все предприятия концерна готовились к этому событию. По всему миру тысячи инженеров концерна Volkswagen и ещё многие тысячи инженеров компаний-поставщиков участвовали в одном из крупнейших проектов по созданию модульной платформы, которая применяется для всех сегментов от Polo до Passat, обеспечивая надёжное будущее концерна Volkswagen. С этой целью на протяжении последних лет шла оптимизация по всем направлениям, важным для потребителей и общества и сегодня, и в будущем — это эффективность, безопасность, комфорт, дизайн и удовольствие от управления автомобилем.

Благодаря смещению передних колёс на 40 мм вперёд достигается особая гармония пропорций и дизайна, что дополняется улучшением использования пространства салона, так называемой компоновки. В отличие от традиционных платформ модульный принцип, выражающийся, например, в возможности изменения колёсной базы или колеи, оставляет дизайнерам различных автомобилей гораздо больший простор, в том числе, для создания эмоциональных нишевых моделей.

Такие меры как разработка абсолютно новых семейств двигателей с низким уровнем выброса СО2, стандартно оснащаемых системой Start-Stop и системой рекуперации, создание первой в мире системы активного отключения цилиндров для четырёхцилиндровых двигателей, соответствие стандарту Евро-6 и предложение двигателей на газе (CNG) значительно снижают нагрузку на окружающую среду. От внедрения MQB, в конечном итоге, выиграют многие миллионы новых клиентов. Так, MQB позволит снизить объём выброса СО2 более чем на один миллион тонн в год.

Кроме того, благодаря продуманному сочетанию материалов и применению самых современных конструктивных принципов MQB разворачивает спираль набора массы в обратную сторону. Например, Golf: несмотря на колоссальный прогресс в сфере комфорта и безопасности автомобиля масса будущего поколения Golf останется на уровне Golf IV (выпускавшегося с 1997 по 2004 год). Больше удовольствия за рулём, меньше расход топлива.

Благодаря модульному принципу стали доступны 20 инновационных решений в сфере безопасности, ассистирующих и информационно-развлекательных систем, ранее применявшихся только в моделях более высокого класса. Это создает преимущества не только для тех, кто приобретёт новый автомобиль, но и для других участников движения. Так, например, с внедрением MQB в стандартную комплектацию автомобилей компактного класса вошла полезная новинка — новая система предотвращения вторичных столкновений. То же относится и к широкому ассортименту ассистирующих систем, которые появились и в компактном классе. Большой объём производства моделей на платформе MQB позволяет ожидать значительного снижения числа ДТП с вторичными столкновениями в реальных дорожных условиях. В дополнение к новым системам активной безопасности MQB повышает пассивную безопасность всех моделей благодаря улучшению расположения энергопоглощающих зон.

Модульный принцип коснулся и всех систем информации и коммуникации. У водителя есть доступ к функциям, которые ранее предлагались только в автомобилях более высоких классов или не были известны в принципе. Так, например, благодаря сенсорному экрану, поверхность которого создана на базе инновационных технологий, водитель сможет интуитивно просто управлять нужными функциями даже во время движения. Для этого инженерами Volkswagen специально разработаны датчики приближения по принципу „Look and Feel“, используемому новейшими смартфонами и планшетными ПК.

Модульный принцип позволяет сделать самые современные технологии, обеспечивающие устойчивое развитие, доступными и для покупателей новых автомобилей в развивающихся странах. Наибольший позитивный эффект для общества в целом создают, прежде всего, инновации, повышающие безопасность всех участников движения во всём мире и разработки, позволяющие снизить загрязнение воздуха во всех странах. Высокая гибкость продуманных модульных систем позволяет лучше учитывать потребности региональных рынков.

Всё это обеспечивает успех концерна с учётом экономических и экологических аспектов. Благодаря большому числу автомобилей, потребителей и поставщиков концерна Volkswagen в Европе и в мире новая модульная платформа, кроме того, внесёт вклад в успешное решение важных общественных задач настоящего и будущего.

Модульный двигатель. Устройство модульных двигателей

Пожалуй, сегодня всем ясно, чтомодульные двигатели обеспечивают высокий КПД. А сколько таких цилиндров — три, четыре, шесть — все равно…

Можно заказать кузов любого цвета, если он черный. Вот промышленный подход времен Ford Т. А сто лет спустя с той же меркой подходят к силовым агрегатам: двигатель может быть любым, но обязательно с удельным объемом 500 см3 на цилиндр. Для целых семейств новых моторов этот объем выбирают практически все ведущие автопроизводители, оправдываясь не только соображениями технического и производственного характера, но и стремлением к повышению эффективности производства и экономичности двигателей.

На модульные двигатели ставку делают Volvo, Jaguar -Land Rover, BMW. Инженеры Volvo продвинулись на этом пути дальше других: у бензиновых и дизельных двигателей нового семейства Drive-E (все они четырехцилиндровые, объемом 2 л) множество общих деталей, включая блок цилиндров. Одно семейство закрывает все потребности модельного ряда марки, оно заменило старые пяти-, шести- и восьмицилиндровые агрегаты.

Англичане так далеко пока не пошли, от V6 и V8 не отказались. Однако новые двухлитровые двигатели семейства Ingenium станут ставиться не только на Jaguar ХЕ, но и на другие модели.

Правда, двухлитровый четырехцилиндровый мотор не всегда идеальное решение. Когда гамма слишком широка, одним объемом, само собой, не обойтись, и не только потому, что это противопоказано с точки зрения эффективности. Но при этом от «идеального» удельного объема — поллитра на цилиндр — никто и не подумает отказываться.

Базовый модуль (те самые 500 см3) можно взять за основу и сделать на его базе три конструкции: трех-, четырех-и шестицилиндровую, рабочим объемом, соответственно, 1500, 2000 и 3000 см3. При этом бензиновую и дизельную версии независимо от системы питания и рабочего объема легко будет собирать на одной линии.

1. ВСЕ РАДИ СЕМЬИ!
2. Все ради кпд
3. Бензин и дизель
4. 2000 см3 дизель

ВСЕ РАДИ СЕМЬИ!

Постепенно придется отказаться от сегодняшнего разнообразия. В частности, сказать «прощай» бензиновым атмосферникам объемом 1100, 1400, 1600, 1800, 2000 и 2200 см3. Сегодняшний императив — упрощение производственной гаммы. Это подразумевает и сокращение числа вариантов рабочего объема, что, правда, ни в коей мере не ограничит выбор в части желаемых значений мощности.

Здесь заслуживает внимания подход Volvo: все двигатели четырехцилиндровые, двухлитровые, но за счет применения той или иной системы наддува модификаций по мощности вполне достаточно. Так, если ставится турбина, мощность доводится до 250 л.с, турбина в паре с нагнетателем обеспечивают уже больше 300 л.с, а две турбины плюс нагнетатель с электроприводом доводят мощность агрегата до Д50 «лошадок».

Такой подход в первую очередь интересен производителям со средними объемами. Колоссы же — GM, Toyota, Volkswagen — ежегодно производят десятки миллионов силовых агрегатов. Они обойдутся менее радикальными решениями.

Все ради кпд

Возможность сборки разных двигателей на одной производственной линии несет в себе множество преимуществ. В первую очередь, постоянные затраты сокращаются, а производство становится более гибким. Это, в свою очередь, позволяет подстраиваться к часто непредсказуемым колебаниям спроса. Какие автомобили продаются лучше -дизельные или бензиновые? Для завода, принявшего новую идеологию, ответ не будет иметь значения. Фактор важный, потому что при загрузке ниже 70% любое моторное производство приносит лишь убытки.

Цилиндры объемом Д50-500 см3 обеспечивают двигателю максимально высокий термодинамический КПД. Именно такие цилиндры позволяли в свое время выпускать атмосферные бензиновые моторы, обеспечивавшие наилучший баланс расхода и характеристик, вроде 1,8-литровых агрегатов Alfa Romeo 70-80-х годов прошлого века. Еще острее проблема встала с введением ограничений по С02: в будущем году средний выброс всех моделей одного производителя будет ограничен 130 г на километр, а в 2021 году — до 95 г/км.

Одна из причин, почему цилиндры объемом порядка 500 см3 считаются идеальными — удачное соотношение площади стенок камеры сгорания и ее объема. С увеличением этого соотношения страдает термодинамика, поскольку тепло, образующееся при сжигании такого дорогого сегодня бензина, бесполезно тратится на нагрев стенок камеры. Обычно это происходит в двигателях с цилиндрами меньшего объема, в том числе очень ярко проявляется в литровых трехцилиндровых моторах, где на каждый цилиндр приходится по 330 см3.

Другой пример: сегодня автопроизводители отказываются от шестицилиндровых моторов объемом 2,0 л, и снова по той же причине — низкий КПД. Однако переход от трех цилиндров к двум (900-1000 см3) ведет к тому, что двигатель начинает работать грубо и в конструкции приходится использовать 6а-лансирный вал и двойной маховик.

Ну а в плане механического КПД полулитровые цилиндры позволяют ограничить потери как на трение, так и насосные потери на впуске и выпуске.

2000 см3 бензин

Выбранные Volvo для бензиновых двигателей семейства Drive-E обозначения Т5 и T6 могут ввести в заблуждение: независимо от цифры цилиндров все равно четыре. Мощный алюминиевый блок достался им от дизелей того же семейства Drive-E. Такое решение позволяет, не думая о проблемах с прочностью, снять с двухлитрового мотора небывалую мощность: 450 «лошадок». Двигатели, уже запущенные в серию, развивают, соответственно, 2Д5 л.с. (модификация с турбиной) и 306 л.с. (турбина и нагнетатель).

Бензин и дизель

Группа Jaguar — Land Rover работает над новым семейством двигателей Ingenium. Переход на модульные двигатели будет осуществляться постепенно: в течение ближайших двух лет ежеквартально будут появляться новые модификации. С конвейера завода в Вест-Мидландз, где развертывается производство, новый двигатель будет сходить каждые 36 секунд. Бензиновые и дизельные версии, все объемом 2000 см3, имеют очень много общего, и в первую очередь алюминиевый блок с тонкостенными чугунными стаканами. Бензиновые моторы будут оснащаться системой непосредственного впрыска и двумя противовращающимися балансирными валами.

Модификаций будет две: одна — 200 л.с. и 280 Нм, другая — 240 л.с. и 340 Нм. Дизели оборудованы вариаторами фаз газораспределения (со стороны выпускного коллектора), задача которых — обеспечить быстрый прогрев катализатора SCR. Дизельных версий тоже будет две — 163 л.с. и 380 Нм или 180 л.с. и 430 Нм.

2000 см3 дизель

Семейство разработанных в Швеции двигателей Drive-E включает несколько четырехцилиндровых дизелей объемом 2,0 л. Они пришли на смену пятицилиндровым 2,4-литровым агрегатам. По характеристикам новые двигатели ближе к «шестерке», но их масса и габариты меньше, плюс они выбрасывают в атмосферу меньше С02. Сегодня дизель производится в двух модификациях: с одной турбиной изменяемой геометрии (180 л.с.) и с двумя турбинами (225 л.с).

Совместно со специалистами своего поставщика -компании Denso — инженеры Volvo разработали систему впрыска Common Rail i-Art: она обеспечивает давление 2500 бар, причем каждая форсунка оборудована датчиком, передающим информацию о фактическом давлении впрыска.

ОДК отработала технологию модульного ремонта авиадвигателей РД-33МК

Фото: Антон Тушин

Объединенная двигателестроительная корпорация Госкорпорации Ростех успешно отработала на практике восстановление авиационных двигателей РД-33МК по технологии модульного ремонта в условиях эксплуатации, что значительно повышает ее эффективность и экономичность. Технология восстановления двигателя РД-33МК на территории аэродромного базирования без возврата на предприятие-изготовитель разработана на «ОДК-Климов».

Модульный ремонт был успешно проведен непосредственно на точке базирования авиапарка одного из эксплуатантов двигателей РД-33МК. Для выполнения восстановительного ремонта технические службы Московского машиностроительного предприятия имени В.В. Чернышева поставили оснастку и расходные материалы непосредственно на точку базирования. Совместная бригада, состоявшая из специалистов ММП имени В.В.Чернышева и «ОДК-Климов», восстановила двигатель, применив сразу несколько техник модульного ремонта. Работа занял 10 дней, после чего двигатель снова стал эксплуатироваться заказчиком.

Результатом совместных действий стало подтверждение возможности в короткие сроки восстанавливать двигатели самолетов МиГ-29 с помощью технологии модульного ремонта.

«Мы развиваем свои компетенции, чтобы быстрее вводить в эксплуатацию новые двигатели, удешевить ремонт и максимально быстро поставить на самолет исправный мотор», – рассказал управляющий директор ММП имени В.В.Чернышева Амир Хакимов.

«Наши заказчики очень высоко оценили оперативность и технологичность выполненных работ. Отдельной положительной оценки удостоились слаженные действия бригады наших специалистов», – отметил технический директор ММП имени В.В.Чернышева Игорь Стешенко.

Турбореактивный двигатель РД-33МК предназначен для истребителей МиГ-35 и МиГ-29К/КУБ. Он оснащен современной цифровой системой автоматического управления и производится на ММП имени В.В. Чернышева, разработчиком выступает предприятие «ОДК-Климов».

Достоинствами РД-33МК являются: низкий удельный расход топлива, высокая газодинамическая устойчивость во всем диапазоне режимов работы, высот и скоростей полета, в том числе при применении ракетного и пушечного вооружения, отсутствие ограничений по управлению самолетом в полете. В конструкцию двигателя внедрены решения, снижающие тепловую и оптическую заметность, применена антикоррозионная защита узлов газовоздушного тракта. Кроме того, в РД-33МК предусмотрена возможность работы на взлетном чрезвычайном режиме.

Благодаря РД-33МК самолет, в частности, может осуществлять взлет с палубы авианесущих кораблей, эффективно выполнять боевые задачи в условиях жаркого климата.

События, связанные с этим

Уфимские моторы: испытание временем

ОДК представляет на МВМС разработки в области морского газотурбостроения

ОДК отработала технологию модульного ремонта авиадвигателей РД-33МК

«Вечные двигатели» и их создатели. Сергей Изотов

«Вечные двигатели» и их создатели. Павел Соловьев