BMW M5 E60. Двигатель и коробка передач BMW M5.

Почему для двигателя BMW М5 выбрана именно схема V10? Не маркетинг ли это? Ведь еще про 400-сильный двигатель V8 на предыдущей BMW M5 было известно, что он мог бы развивать 500 сил.

— Нет, идея сделать V10 родилась у нас, инженеров, — комментирует Хельмут Химмель, двигателист отделения М. — Конечно, когда об этом узнали маркетологи, они были обеими руками за. Но главным для нас было, как и в Формуле-1, найти оптимум для высокооборотного мотора большого рабочего объема. Восемь цилиндров — мало: поршни слишком крупные, и их инерция мешает росту оборотов. Двенадцать — слишком много: мотор получается длиннее и тяжелее, возрастают механические потери на трение. Оптимум — это V10. Просто мы пришли к тому же решению, что и мотористы Формулы-1...

А как быть с дисбалансом? Ведь мотор V10 — это изначально несбалансированная схема, в которой силы и моменты от вращающихся масс неуравновешены. И на холостом ходу в салоне М5 легкие вибрации от двигателя ощутимы.

— Да, это так, — неохотно признается Химмель. — Добиться равномерности вспышек в цилиндрах мотора V10 можно только с углом развала блока в 72° или со сложным коленвалом с разнесенными шатунными шейками, но в этих схемах нельзя уравновесить даже момент инерции первого порядка, самый значительный. Поэтому мы выбрали угол развала в 90° и неравномерные вспышки (90°-54°-90°-54°...). Причем последовательность зажигания по цилиндрам подобрана так, чтобы моменты инерции первого порядка были наибольшими — потому что в таком моторе их можно полностью компенсировать противовесами коленвала, что мы и сделали. Зато свободные моменты второго и более высших порядков при этом невелики, и это избавило от необходимости ставить балансирный вал...

Интересно, стал бы Химмель с коллегами трудиться над мотором V10, если бы знал, что в 2004 году FIA предложит Формуле-1 перейти на схему V8?

Почти все технические решения знакомы по другим моторам отделения M. Индивидуальные дроссельные заслонки, система «двойного» изменения фаз bi-VANOS (впервые появилась на моторе М3 в 1995 году), масляное охлаждение поршней из специальных форсунок, два дополнительных откачивающих маслонасоса с электронным управлением, которые обеспечивают циркуляцию масла при больших боковых и продольных перегрузках... Принципиальное отличие от предыдущих двигателей — только новая система управления Siemens MS S65: три 32-битных процессора, 200 миллионов операций в секунду! И новые свечи NGK, которые одновременно служат датчиками ионизации в цилиндрах — как это делает Saab в двигателях с системой управления Trionic.

В итоге двигатель получился очень мощным (101 л.с. с литра рабочего объема) и высокооборотным. Из безнаддувных моторов по литровой мощности его превосходят только двигатели таких машин, как BMW M3 (106 л.с./л), Porsche Carrera GT (107 л.с./л), Ferrari Enzo (110 л.с./л), Honda S2000 (120 л.с./л). По высокооборотности BMW M5 тоже в приличной компании — Ferrari Enzo и F430, Porsche Carrera GT, Honda S2000, Mazda RX-8.

Но расплата за это — увы, не столь мощная тяга на низких и средних оборотах. Причем добиться ее не помог даже bi-VANOS. Одна из причин этого — нормы токсичности Euro 4.

— Чтобы уложиться в Euro 4 и в новые американские нормы LEV II, нейтрализаторы нужно было «повесить» как можно ближе к двигателю, — рассказывает Химмель. — Тогда они быстрее прогреваются. Но в итоге выпускные патрубки получились слишком короткими, настроенными на высокооборотный резонанс. Когда мы делали предыдущий двигатель V8, эта проблема перед нами еще не стояла...

Высокооборотный двигатель агрегатирован со «сверхскорострельной» коробкой передач. Это уже третье поколение «роботизированных» механических трансмиссий BMW отделения М — после первой SMG на BMW M3 в 1997 году и после улучшенной версии SMG II на нынешней М3.

— Знаете, в чем секрет быстродействия коробки? — с гордостью спрашивает Клаус Шмидт, специалист по трансмиссиям отделения M GmbH. — В том, что она с самого начала проектировалась только для гидравлического механизма переключения. Как устроена обычная «механика»? Перемещая рычаг, мы сперва выводим одну шестерню из зацепления, потом включаем другую... А в коробке BMW М5 оба действия происходят одновременно — как если бы мы одной рукой «выдергивали» из зацепления вилку первой передачи, а второй рукой в это же время «втыкали» третью! По сравнению с коробкой SMG II на BMW M3 время переключения сократилось с 80 мс до 65 мс!

А что думает Шмидт по поводу трансмиссий конкурентов — преселективной коробки DGS с двумя сцеплениями (Volkswagen/Audi) и семиступенчатого мерседесовского «автомата» AMG Speedshift? Для меня, к примеру, образцом идеального баланса между комфортом и скоростью переключений по-прежнему остается DSG. К тому же в DSG поток мощности при смене передач не прерывается, а в SMG сцепление размыкается, пусть и на короткое время.

— Это не совсем так, — пытается убедить меня Шмидт. — Давайте посмотрим, как выглядит кривая изменения крутящего момента в зависимости от времени.

Он берет со стола блокнот и рисует простенький график:

— Это — переключение со второй на третью передачу. Наша коробка тратит на это 65 миллисекунд. Коробка типа DSG тратит на синхронное размыкание одного сцепления и замыкание второго примерно столько же. Но там сцепления «мокрые», они работают в масле и поэтому проскальзывают — в том числе и некоторое время после переключения. В итоге процесс «передачи» крутящего момента растягивается примерно до 100 мс, а потери тяги при этом у SMG III и DSG оказываются сопоставимыми...

А что насчет трансмиссии DSG с двумя сухими сцеплениями: над такой коробкой, к примеру, работает фирма LuK?

— Я говорил с их инженерами неделю назад, — скептически поджимает губы Шмидт. — Знаете, какой момент способна передать их коробка? Не более 200 Нм. При большей тяге сцепления начинают изнашиваться слишком интенсивно. Кроме того, наша коробка может переключиться сразу на любую из передач, а преселективная трансмиссия DSG — только на ту передачу, что выбрана заранее...

Насчет «прямых» переключений — это действительно так, я проверял. Например, еду по трассе в режиме Drive, никуда не тороплюсь. В окошечке комбинации приборов горит цифра 7 — коробка экономит топливо, выбирая высшую передачу. Хочу ускориться. Нажимаю на газ почти до пола — и Drivelogic тут же «опускается» до шестой передачи. Но если надавить на педаль до щелчка срабатывания датчика «кик-дауна», то в окошке выскочит цифра «4» — коробка перейдет с седьмой сразу на четвертую.

И еще про одно преимущество SMG III Шмидт почему-то не упомянул — про скорость трогания с места. В отличие от DSG, никакой задержки: нажал на газ — и диски сцепления уже сомкнуты! Особенно быстро BMW M5 трогается с места в режиме двигателя P500 Sport, который обостряет реакции на педаль газа. Автомобиль начинает движение буквально одновременно с первым касанием акселератора!

Но как быть с комфортом? Ведь BMW M5 — это все-таки дорожный автомобиль, и жесткие рывки при сменах передач многих будут просто утомлять. К примеру, мерседесовский «автомат» 7G-Tronic на автомобилях AMG работает мягче — и тоже, как SMG III, может переключаться «напрямую» на четыре передачи «вниз».

— У «автоматов» нет будущего, — уверенно заявляет Шмидт. — В перспективе самая актуальная тема — это экономия топлива, сокращение выбросов СО2. А в «автомате» стоит гидротрансформатор, из-за которого эффективность трансмиссии не поднимется выше 91%. Даже если мерседесовцы заменят гидротрансформатор «мокрыми» фрикционами, КПД вырастет только до 94%. У DSG эффективность чуть выше — 96%. А у SMG III — 98%. Поэтому мы видим будущее именно за такими коробками. А знаете, чем еще хороша трансмиссия типа SMG — с автоматизированным сухим однодисковым сцеплением? Например, вы едете по скользкой дороге и резко сбрасываете газ. Как помочь вам избежать заноса? От подтормаживания колес пользы в такой ситуации немного. Но с SMG возможен такой трюк — при сбросе газа электроника быстро размыкает сцепление, на десятые доли секунды. Вы этого даже не заметите! Но «игра» сцеплением помогает смягчить тормозной момент на задних колесах и избежать их срыва в скольжение. А еще помогает наш новый «М-дифференциал». Во всех предыдущих «эмках» стояли обычные механические дифференциалы с 25-процентной блокировкой. А новый дифференциал оснащен встроенным устройством на основе силиконовой жидкости, как в вискомуфтах. При пробуксовке одного из колес (достаточно разницы в 40 об/мин) диски начинают прокручиваться, жидкость между ними «твердеет», расширяется, и это давление передается на пакет фрикционов, который блокирует дифференциал вплоть до 100-процентного «жесткого» состояния...

Здорово. Но на то, чтобы «М-дифференциал» вышел на «стационарную» блокировку, требуется время. Мне показалось, что уверенно управлять заносом можно только в установившемся режиме. Например, когда «эмка» просто описывает круги с дымом от горящей резины вокруг задних колес. Делает это она с невероятной легкостью...

К Шмидту осталось только два вопроса. Первый — почему инженеры отделения М отказались от «активных» рулевого управления и стабилизаторов поперечной устойчивости? Ответ краткий:

— Мы считаем, что это просто не нужно такой солидной машине, как BMW M5...

И последний вопрос: почему тормозные диски сделаны из чугуна, а не из модных «композитов», как предлагают Porsche и Mercedes?

— С «керамическими» дисками слишком много проблем. Во-первых, они хрупкие, причем трещины незаметны при осмотре и могут проявиться только при интенсивном торможении. Во-вторых, при работе они нагреваются примерно до 1000°С, и это создает проблемы для остальных компонентов тормозной системы. А в-третьих, есть проблемы с эффективностью в холодном состоянии...

Это верно: я тут же вспомнил Mercedes McLaren SLR с его неудобными тормозами. И про проблемы с «керамикой» на Porsche. А нареканий на тормоза BMW M5 я пока не слышал. И, думаю, не услышу. Во всяком случае, огромные диски на BMW М5 обеспечивают сверхнадежное замедление! Не зря главным полигоном для BMW всегда служит Северная петля Нюрбургринга, где на многих других машинах тормоза «кончаются» уже на первом круге...