Naftový šestiválec M51: vířivá komora, kompresní poměr 22:1 a řízení DDE 2.1

Do řady E34 se v roce 1991 dostal naftový M51, litinový řadový šestiválec s vířivou komorou a kompresním poměrem 22:1. Podle vlastní tiskové dokumentace BMW byla jeho silnější, stopětikilowattová verze v době uvedení nejsilnějším naftovým motorem své objemové třídy na světě.

Co se v roce 1991 změnilo

Druhou generaci naftového šestiválce ukázalo BMW na frankfurtském autosalonu v roce 1991, tedy osm let po prvním naftovém voze značky. Firemní materiál 30 years of BMW diesel engines vyjmenovává, co je na ní nové: řetězem poháněný vačkový hřídel, hrníčková zdvihátka s hydraulickým vymezováním ventilové vůle, spalovací prostory ve tvaru písmene V v dnech pístů a nově navržená olejová vana. Upravené řízení DDE a oxidační katalyzátor patřily k sériové výbavě obou výkonových verzí, obě přeplňované turbodmychadlem.

Princip spalování zůstal stejný jako u předchůdce. Wikipedie k tomu doplňuje, že blok je litinový, hlava hliníková, ventily jsou dva na válec a palivo dodává elektronicky řízené rotační čerpadlo Bosch VP37. Vyrábělo se ve Steyru v Horním Rakousku od července 1991 do února 2000.

Vířivá komora znamená nepřímé vstřikování

Vířivá komora je způsob, jak dostat naftu do válce oklikou. Podle popisu nepřímého vstřikování je to kulovitá dutina v hlavě, oddělená od válce tečným kanálkem; při stlačení do ní vejde zhruba polovina vzduchu a roztočí se, hoření začne tam a teprve pak se přelije zpátky do válce. Táž stránka připomíná i běžný provozní důsledek: motor s nepřímým vstřikováním potřebuje k nastartování zastudena žhavicí svíčky a bez nich se leckterý za chladu nerozjede vůbec.

S tím souvisí i kompresní poměr 22:1. U prvního naftového BMW s týmž poměrem popisuje firemní materiál tepelné zatížení a vysoký spalovací tlak jako hlavní věci, kterým se musela konstrukce podřídit: kliková skříň z šedé litiny, chlazení podélným průtokem s vodními prostory mezi válci a zvláštní krycí deska, která snese síly od šroubů hlavy. M51 litinový blok podědil.

Výkon, moment a co k nim patří

Celý rozsah rodiny je 85 až 105 kW a 222 až 280 N·m, suchá hmotnost 132 kg. V řadě E34 to znamená dvě verze: 525td s 85 kW a 222 N·m při 1 900 otáčkách a 525tds se 105 kW a 260 N·m při 2 200 otáčkách. Výkonu obě dosahují až při 4 800 otáčkách, takže užitečné pásmo mezi vrcholem momentu a vrcholem výkonu je široké přes dva a půl tisíce otáček.

Rozdíl mezi td a tds není jen v papírovém výkonu. Mezichladič stlačeného vzduchu dostala jen silnější verze a u E34 sedí pod chladičem. Označení na víku kufru tedy rovnou říká, jestli tam ten výměník má být. BMW k chlazení plnicího vzduchu připisuje nižší tepelné zatížení, nižší spotřebu a méně oxidů dusíku ve výfukových plynech.

Firemní tabulka k modelu 525tds z roku 1991 uvádí nejvyšší rychlost 207 km/h, zrychlení na stovku za 11,0 s, pohotovostní hmotnost 1 480 kg a 42,0 kW z litru objemu. Po první technické revizi, kterou tabulka verzí datuje rokem 1996, nahradilo řízení DDE 2.1 novější DDE 2.2 a moment stoupl na 230, respektive 280 N·m; Wikipedie k tomu píše, že hlavní přínos byl v momentu při nižších otáčkách. Od roku 1998 se u stopětikilowattové verze posunul vrchol výkonu z 4 800 na 4 600 otáček. Verze pro řadu E36 zůstaly u DDE 2.1 všechny.

K oleji uvádí Wikipedie s odkazem na přehled schválených jakostí, že BMW původně povolovalo více viskozitních tříd podle klimatu, například 10W-40 nebo 15W-40. Konkrétní předpis pro daný vůz patří vzít z dílenské dokumentace, ne z článku.

Kde si čísla odporují

Objem motoru není v obou pramenech stejný. Wikipedie uvádí 2 497 cm³ při vrtání 80 mm a zdvihu 82,8 mm, tisková dokumentace BMW 2 498 cm³ při vrtání 80,0 mm a zdvihu 83,0 mm. Když si obě dvojice rozměrů přepočítáme, vyjde z prvních 2 497 cm³ a z druhých 2 503 cm³ – číslo, které BMW uvádí, tedy nesedí ani na jeho vlastní rozměry. Ten přepočet je náš, ve zdrojích není.

Druhý rozpor je uvnitř jediného dokumentu. Text firemního materiálu píše u nové páté řady průměrnou spotřebu 7,2 l na 100 km, tabulka technických dat téhož dokumentu u 525tds 7,0 l. Tabulka u svého čísla uvádí tehdejší metodiku DIN Euromix, text metodiku nepíše. S dnešními údaji se srovnávat nedá ani jedno.

Proti předchůdci M21

Starší M21 se vyráběl v letech 1983 až 1991, měl 2 443 cm³ (vrtání 80 mm, zdvih 81 mm), stejný kompresní poměr 22:1 a také vířivou komoru. Vycházel z benzinového M20 a vačkový hřídel poháněl ozubený řemen. Výkon 63 až 85 kW, moment 152 až 220 N·m, mezichladič žádný.

Rozdíly, které pozná i majitel: řetěz místo řemene, hydraulické vymezování ventilové vůle, které M21 nemá, a u silnější verze mezichladič. V řadě E34 na sebe obě generace přímo navazují – do roku 1991 se prodával 524td s M21D24 o 85 kW a 220 N·m, pak ho vystřídalo 525tds. Slabší 525td přibylo až po něm.

Benzinovou stranu téhož vozu jsme rozebírali zvlášť: u šestiválce M50TU jde o těsnění pístku jednoduchého VANOSu, u osmiválce M60 o vrstvu Nikasil a síru v benzinu.

Kde všude M51 jezdí

Uvnitř BMW to jsou 325td a 325tds řady E36, 525td a 525tds v E34 a pak v E39 a konečně 725tds řady E38 od roku 1996; konec 725tds klade heslo o motoru do roku 2000, heslo o E38 do roku 2001. Sedmá řada se naftového motoru dočkala až tady: BMW ve svém přehledu označuje 725tds z roku 1996 za první naftový model sedmičky, takže starší E32 žádný naftový motor nedostala.

Motor se ale prodával i ven. Jezdí v Range Roveru P38A z let 1995 až 2001 a jako X25DT v Opelu Omega B z let 1994 až 2001, kde má 96 kW a 250 N·m už při 1 400 otáčkách.

Nástupcem je M57, představený v roce 1998. Vířivou komoru už nemá: firemní přehled u něj popisuje čtyři ventily na válec a přímé vstřikování systémem common rail.

Zdroje

• BMW M51 na anglické Wikipedii – rozměry, verze, roky výroby, čerpadlo VP37, řízení DDE
• BMW M21 tamtéž – údaje o předchůdci
• BMW 5 Series (E34) tamtéž – naftové verze řady a umístění mezichladiče
• 30 years of BMW diesel engines, BMW Media Information 07/2013 (PDF) – popis druhé generace, technická data 525tds, přehled letopočtů

Oba podklady jsou anglicky; čísla jsou z nich přepsaná a ověřená proti sobě, formulace jsou naše.