A BMW dízelmotorok 30 éve (1. rész)

2013-08-08 16:58

A BMW dízelmotorok 30 éve (1. rész)

Dízelmotor BMW-ben? A nyolcvanas évek elején aligha volt elképzelhető kombináció a márka legtöbb rajongója számára. Akkoriban ugyanis a dízelmotorok még igencsak hangos és sportosnak egyáltalán nem nevezhető erőforrások voltak, amelyek mellett csakis viszonylag magas hatásfokuk, illetve ebből adódó takarékos üzemük szólt. Az olajválság hatására azonban már 1975-ben felmerült a BMW háza táján is a dízeltechnika gondolata, amelyből három év múltán született sorozatgyártásra érett konstrukció. Annyi mindenesetre már a kezdetektől egyértelműnek számított, hogy egy BMW dízelnek egészen különleges tulajdonságokkal kell rendelkeznie. A kihívás így abban állt, hogyan sikerül a dízelek jellemző gazdaságosságát és hosszú élettartamát érzékeny gázadási reakciókkal és kulturált járással ötvözni. A BMW tervezői ennek szellemében már a kezdetekkor a soros, hathengeres felépítés, illetve az örvénykamrás hengerfej és a turbófeltöltés mellett döntöttek. Az új erőforrásnak a BMW 5-ös sorozat limuzinjában kellett bemutatkoznia. A nagy eseményre 1983 tavaszán került sor, amikor a sajtó a Frankfurti Autószalonról (IAA) hírül adta: a márka első dízelmodelljeként bemutatkozott a BMW 524td, amely kategóriája világszerte legerősebb tagjaként a vezetés élményének egészen újszerű és különösen gazdaságos formájának előfutáraként jelent meg.

Pontosan kilencven esztendővel azelőtt indította be egy Rudolf Diesel nevű mérnök „ideális hőerőgépe” első prototípusát. Működési elve, nevezetesen a levegőt az égéstérben magas nyomás segítségével oly mértékig felhevíteni, hogy a befecskendezett üzemanyag magától begyulladjon, eleinte csupán elméletben hangzott meggyőzően. Gyakorlati megvalósítása komoly ráfordításokat és rengeteg munkát igényelt, ám Rudolf Diesel egyiket sem sajnálta találmányától. S megérte: forradalmian újszerű hajtásrendszere végül sikerrel fejlődött sorozatgyártásra alkalmassá, majd 1898-ban már az első dízelmotor-gyár is megkezdhette működését. Az új aggregát hajókban, mozdonyokban és teherautókban indult világszerte hódító útjára.

Indulás Steyrben: az új motor új gyárban készül

A BMW modellekben való alkalmazásig mindenesetre hosszú út vezetett. A dízelmotor melletti első döntést követően a német gyártó először az osztrák Steyr-Daimler-Puch AG-vel alapított közös vállalatot dízel erőforrások fejlesztésére, gyártására és értékesítésére. Ennek eredményeképpen a felső-ausztriai Steyr városában 1979-ben közös motorgyár nyitotta meg kapuit. Az együttműködés már három év után véget ért, s a BMW végül megvásárolta partnere üzletrészét, Steyrben 1983-tól közös gyártósoron készültek a BMW 5-ös sorozat benzines és dízelmotorjai.

A BMW 524td erőforrását egy soros, hathengeres benzines konstrukció műszaki alapjain fejlesztették ki. A hasonlóságok így az alapfelépítésre, az olajellátás rendszerére és a fogasszíj- hajtású egyetlen vezérműtengely működtette felülfekvő szelepvezérlésre terjedtek ki. Annak érdekében azonban, hogy megfeleljenek a dízel égésfolyamatból adódó különleges követelményeknek, s természetesen az első ilyen BMW-motor számára megfogalmazott célkitűzéseknek, minden további technikát újra kellett tervezni. Ennek során elsősorban a tekintélyes hőterhelés, illetve a 22,0:1 sűrítési arányból adódó, magas égési csúcsnyomás állt a középpontban. A szürkeöntvény forgattyúházat hosszirányú átáramoltatással, a hengerek közötti vízterekkel hűtötték a tervezők, tetején pedig olyan fedőlapot alkalmaztak, amely feltudta venni a hengerfej-csavarokban ébredő jelentős erőket. A különösen nagy szilárdságú acélból kovácsolt főtengely geometriája hosszabb löketet biztosított. A dugattyúkat, hajtókarokat és főtengely-csapágyakat konstrukciójuk és anyagválasztásuk tekintetében szintén a magas terhelés alatt is maximális megbízhatóság és tartósság jegyében dolgozták át. A kenőolaj-ellátás feladatát nagyteljesítményű fogaskerekes szivattyú vette át.

A könnyűfém hengerfej a benzinmotorokból átvett keresztirányú áramlású konstrukcióját a szelepátmérők növelésével elért teljesítményfokozás és a nagyobb áramlási keresztmetszetekkel dolgozták át. A BMW saját fejlesztésével korszerűsített örvénykamrás égésfolyamat nagyban hozzájárult a megemelt teljesítményszint mellett is kedvező üzemanyag-fogyasztás, illetve zajszint eléréséhez. A BMW 524td erőforrását emellett gyorsindítási rendszerrel is felszerelték, amely jelentősen lerövidítette a dízeleket akkoriban jellemző hosszas előizzítást.

Közvetlen vonóerő és magas literteljesítmény a turbófeltöltésnek köszönhetően Mivel a fejlesztési célkitűzések között a kedvező üzemanyag-fogyasztási és károsanyag- kibocsátási értékek mellett a márkára jellemző sportosság és rendkívül kulturált járás is szerepelt, a motortervezők már a kezdetekkor a turbófeltöltés mellett döntöttek. A hatásfok növelésére az impulzusfeltöltés a hathengeres motoroknál optimálisan adott lehetőségeit is kihasználták. Ennek során három-három henger kipufogógázait külön-külön vezették a feltöltő turbinakerekére, különösen dinamikus reakciókat biztosítva a feltöltő-rendszer számára. A BMW első dízelmotorjában dolgozó turbófeltöltő már 1.500-as percenkénti fordulatszámtól szállított, 0,8 bar maximális töltőnyomását 2.200, a motor 210 newtonméteres forgatónyomatéki csúcsát pedig 2.400 percenkénti fordulatnál érte el. E megoldással a magas forgatónyomaték-szintet a kényelmes, kevés sebességváltás jellemezte vezetés szolgálatába állíthatták, már az alacsony üzemanyag-fogyasztású részterhelési tartományokon is magas sebességet érve el.

A 2.443 köbcentiméterből produkált 85 kW/115 LE teljesítménnyel, illetve az ebből adódó 34,8 kW/47,3 LE literteljesítménnyel olyan értékek születtek, „amelyeket korábban elképzelhetetlennek tartottak a dízelek számára” – amint a BMW az 1983-as frankfurti világpremier során is hangsúlyozta. E kvalitásaival a BMW 524td egy csapásra a „világ leggyorsabb sorozatgyártású dízelmodelljévé” lépett elő. Álló helyzetből 12,9 másodperc is elegendőnek bizonyult a 100 kilométer/órás tempóig, de a 180 kilométer/órás végsebesség is több mint figyelemreméltónak számított akkoriban a dízelautók körében. A szaksajtó a feltöltött hathengeres „szívet melengető temperamentumáról” írt és „folyamatosan rendelkezésre álló vonóerejét” méltatta. Az „auto, motor und sport” magazin kiváló akusztikai tulajdonságait is kiemelte: „Üzemmeleg állapotában a dízel immár alig különböztethető meg a benzinestől, oly csendesen és simán dolgozik előttünk a turbós motor.” Még inkább meggyőzőnek bizonyult azonban átlagos üzemanyag-fogyasztása, amely az akkori ECE-szabvány szerint mindössze 7,1 literre adódott 100 kilométerenként.

Kiválóan sikerült dízel-premierjével a BMW maradéktalanul megfelelt mindazon magas elvárásoknak, amelyekkel korántsem csupán hazájában szembesült. Már röviddel a steyri termelés beindítását követően az amerikai egyesült államokbeli Ford konszern kötött megállapodást a BMW-vel dízelmotorok szállításáról. Úgy tűnt, az Amerikai Egyesült Államokban is elérkezett a takarékosabb és sportosabb erőforrások ideje. A Ford többek között Lincoln Continental csúcsmodelljét is felszerelte a „good old Germany” sportos dízelével, ám az Amerikai Egyesült Államok piaca továbbra is a benzineseket részesítette előnyben. Egészen másként alakult azonban a fejlődés Európában: 1973 és 1982 között Nyugat-Németország útjain négyről 15 százalékra, míg Franciaországban, Belgiumban és Olaszországban még ennél is nagyobb mértékben nőtt a dízelmodellek aránya. A BMW pedig immár azon gyártók közé tartozott, akik intenzíven gyorsították a dízel-boom folyamatát. Már 1986-ra közel minden harmadik Németországban forgalomba helyezett 5-ös BMW-t turbódízel erőforrás hajtott, a BMW 524td mindössze négy év alatt a modellsorozat legkedveltebb tagjává lépett elő.

Még takarékosabb: atmoszférikus motorváltozat – a BMW 3-as számára is

A BMW 524td a BMW és a dízelmotorok számára egyaránt kétségkívül mérföldkőnek számított. A rendkívül pozitív visszajelzések alapján egyértelművé vált, hogy a dízelmotor hosszú távon is fontos szerepet tölthet be a BMW termékpalettáján, s jelentősége a jövőben tovább nő majd. A Steyrben működő, új termelési helyszínén a BMW így nem csupán e motorok gyártására, hanem további fejlesztésére is berendezkedett. A fejlesztési központ vezetője a magyar Dr. Anisits Ferenc volt. Vezetésével a modellpaletta bővítésére 1985-ben a BMW 3-as sorozat első dízel tagja is bemutatkozott. A BMW 324d számára a soros hathengeres aggregát atmoszférikus változatát készítették el a motorfejlesztők, amely 86 LE teljesítményt és 152 newtonméter maximális forgatónyomatékot kínált. A teljesen burkolt erőforrás a márkára jellemző csendes és kulturált járásával, valamint igen kedvező üzemanyag- fogyasztásával tűnt ki. E technikával a 3-as Limousine álló helyzetből 16,1 másodperc alatt gyorsított fel a 100 kilométer/órás tempóra, az ECE-szabvány szerinti hármas átlagfogyasztás pedig 6,9 literre adódott 100 kilométerenként.

E következetesen a takarékosság szempontjai szerint kifejlesztett erőforrás rövidesen a BMW 5-ös sorozatban is megjelent. A BMW 524d az 1986-os Genfi Autószalonon mutatkozott be, majd elsősorban Franciaországban és Olaszországban aratott nagy sikert. Ezzel párhuzamosan, 1987-ben a turbófeltöltésű dízel is megérkezett a BMW 3-as palettájára. A BMW 524td és BMW 524d, illetve a BMW 324td és BMW 324d formájában így olyan dízel-kvartett állt a vásárlók rendelkezésére, amely különösen gazdaságos formában kínálta számukra a vezetés élvezetes élményét.

A BMW rövidesen már a dízelmotorok károsanyag-kibocsátásának csökkentése területén is vezető szerepet töltött be. BMW 524td és BMW 324td modelljeit már 1989-től dízel- katalizátorral szerelte fel, digitális dízel-elektronikája (DDE) segítségével teremtve meg a kipufogógázok hatékony katalizátoros utánkezelésének műszaki feltételeit. A világ első, dízelmotorok számára kifejlesztett elektronikus szabályzása a befecskendezés és az égésfolyamat felügyelete, illetve irányítása feladatait látta el, lehetőséget kínálva ezzel a kipufogógázok katalitikus tisztításához szükséges hőmérsékletszabályzásra is.

A DDE 1987-ben, a BMW 5-ös sorozat aktuális modellváltására jelent meg a BMW 524td, illetve ezzel párhuzamosan a BMW 324td modellekben. Első ízben állt ezzel rendelkezésre immár a dízelmotorok számára is olyan rendszer, amely a befecskendezéses benzinmotorok számítógép-szabályzású motormenedzsmentjének felelt meg, s amelynek alapvető működési elve mind a mai napig használatos. A mechanikus rendszerekkel összevetve jóval pontosabb motorszabályzás a hajtásrendszer üzemanyag-fogyasztására és a károsanyag-kibocsátására, valamint teljesítmény-karakterisztikájára és akusztikai tulajdonságaira is igen kedvező hatást gyakorolt.

A DDE szabályzóegysége a gázpedálállás, a sebesség, a motorfordulatszám, emellett a fékrendszer, a tengelykapcsoló és a légkondicionáló berendezés működése, valamint a levegő, a hűtőfolyadék és az üzemanyag hőmérséklete, illetve a befecskendező-szivattyú adagolóelemének állása és a töltőnyomás érzékelőinek és kontaktkapcsolóinak adatait dolgozta fel. Két nagyteljesítményű mikroprocesszora vetette össze a regisztrált információkat a meghatározott ideális elméleti értékekkel, majd számította ki a másodperc tört része alatt az optimális üzemhez szükséges változtatásokat és állítási mértékeket. Az egyes hengerek befecskendezésének kezdete és mennyisége, illetve a töltőnyomás és a kipufogógáz- visszavezetés így mindenkor egymással pontos összhangban alakulhatott. A lehető legalacsonyabb üzemanyag-fogyasztás és károsanyag-kibocsátás melletti optimális teljesítményszint így éppoly pontosan és megbízhatóan szabályozhatóvá vált, mint a motorindítás hőmérsékletfüggő befecskendezési mennyisége. A DDE hatékonyan előzte meg a motor túlhevülését is, emellett alacsony fordulatszámú, mégis egyenletes alapjáratot is biztosított. A jövőbe mutató technikához hibadiagnosztikai rendszer, valamint a károsanyag- kibocsátást minimalizáló hidegindítási szabályzás is tartozott. 1989-ben a BMW 324d atmoszférikus motorja is megkapta a digitális dízel-elektronika rendszerét.

Share/Save