BMW:n loistavan V12-moottorin kehitys

Kun BMW:n V12-moottorin horisontin loppu on mahdollisesti näköpiirissä – ehkä pian mallivuoden 2023 jälkeen – ajattelimme, että voisi olla sekä hyödyllistä että mielenkiintoista palauttaa mieleen V12-moottorin historia, joka tuli markkinoille hieman yli 30 vuotta sitten, 1980-luvun lopulla. BMW:n V12-moottorin tarina ei ole yhtä kiehtova kuin V8:n tai kehutun rivikuutosmoottorin tarina, mutta paljon on muuttunut sen jälkeen, kun M70 V12 -moottori alun perin esiteltiin, ja mitä tulee moottorikokemusten laajaan valikoimaan, V12-mallit ympäri maailmaa ovat edelleen yksi erikoistuneimmista ja halutuimmista. Vaikka päästömääräykset kaikkialla maailmassa vaikuttavat osaltaan tämän erinomaisen moottoriarkkitehtuurin loppumiseen, ainakin mitä tulee muiden kuin superautojen saatavuuteen, myös vankka V8 on syyllinen.

Vaikka V12-moottoreiden kehitys ei ole edennyt kovinkaan paljon viimeisten kymmenen-kahdenkymmenen vuoden aikana, V8-moottoreiden rajoja koetellaan edelleen: BMW:n omat 4,4-litraiset N63- ja S63-moottorit sekä AMG:ltä ja Audilta saatavat samankaltaiset nelilitraiset kuumat moottorityyppiset yksiköt näyttävät saavuttavan uusia tehotasoja jokaisessa sukupolvessa tai jokaista mallivuotta kohti. Toisaalta, kun Mercedes on käyttänyt samaa M279 SOHC-kaksoisturbo-kolmiventtiilistä yksikköä vuodesta 2003 lähtien, BMW:n nykyinen suorasuihkutettu N74-moottori on myös melkoisen vanhahtava, sillä se on ollut tuotannossa vuodesta 2008 lähtien.

Yksi mahdolliseksi hopeareunukseksi voidaan pitää sitä, että ultrapremium-segmentin kilpailijat, kuten Ferrari ja Lamborghini, näyttävät sitoutuneen V12-moottoreihin ainakin lähitulevaisuudessa – ja BMW:n oma ylempään kärkeen kuuluva Rolls-Royce on merkittävä tekijä siinä, miksi N74-moottori säilyy pidempään kuin Mercedeksen V12 ja Audin W12.

M70 (1987-1996)

BMW:n V12-henkilöautojen sukupuu alkaa M70:stä, jonka tuotanto alkoi vuonna 1987. Vaikka M70 syntyi omana ainutlaatuisena mallinaan, sen perusteet voi ehkä parhaiten kuvitella pariksi 2,5-litraiseksi M20-kuutosmoottoriksi, jotka on yhdistetty kampiakselilla. BMW:n ensimmäinen V12-työntekijä on melko yksinkertainen – ainakin jälkikäteen ajateltuna – yhden yläpuolisen nokka-akselin sylinterirakenne, ja sylinteripankkien välissä on yhteensä 24 venttiiliä, jotka on jaettu 60 asteen kulmassa.

M70:n ja M20:n välillä on kuitenkin joitain keskeisiä eroja, ja niihin kuuluvat muun muassa Alusilista valmistettu lohko, edistyksellisemmät massan-ilmanvirtauksen anturit ilmavirtamittareiden sijasta ja hammashihnan sijasta käytetyt hammasketjut. Joitakin muita melko tärkeitä ominaisuuksia ovat drive-by-wire-kaasuläppä ja hydrauliset venttiilien nostimet, joista jälkimmäiset olivat osasyynä siihen, että BMW alun perin leimasi uuden kaksitoistasylinterisen moottorin huoltovapaaksi.

M70 on kenties mielenkiintoisin V12-moottori tässä jaottelussa, kiitos alkuperäisestä suunnitelmasta syntyneiden erilaisten variaatioiden joukon. Viisilitrainen M70B50 oli ensimmäinen versio, ja se saapui vuonna 1988 tarjoten 295 hevosvoimaa 5 300 kierroksella minuutissa ja 332 paunaa vääntöä 4 100 kierroksella 6 000 kierroksen kierrosluvun kierroslukualueella. 1992 tuli markkinoille S70B56, joka oli rajoitettu erä (tarkalleen ottaen 1 510 kappaletta) 5:stä.6 litran mallia, joka oli tarkoitettu yksinomaan mallistoa kärkkyvään – ja ehkä vielä ylittämätöntä – E31 850CSi:hen ja joka kehittää 375 hevosvoimaa 5 300 kierroksella minuutissa ja 406 paunaa vääntöä 4 000 kierroksella minuutissa.

M73 (1993-2002)

M73 on M70:ään verrattuna suhteellinen jalkamerkintä kehitystyössä, mutta se on kuitenkin mainitsemisen arvoinen. Vuosina 1993-2002 valmistettua M73:aa, jonka viimeinen vuosi oli omistettu Rolls-Roycelle, valmistettiin samanaikaisesti M70:n kanssa – tarkemmin sanottuna S70B56:n kanssa, joka oli varattu nimenomaan 850CSi:tä varten. Päivitetty yksikkö toi kuitenkin mukanaan useita tärkeitä edistysaskeleita, joiden summa auttoi siirtämään BMW:n V12-moottorin nykyaikaan.

Periaatteessa ilmeisimmin iskutilavuus kasvoi viidestä litrasta 5,4 litraan, mikä saatiin aikaan siten, että iskutilavuus kasvoi yhden ja iskutilavuus neljä millimetriä. Aiempaa SOHC-kaksiventtiilistä sylinteripäärakennetta jatkettiin, mutta moottorinohjaus kehittyi, ja osa käytti vanhempaa kahden Boschin ECU:n asennusta ja osa luotti yhteen Siemensin ohjausyksikköön. M73TUB54-moottori tuli vuonna 1998 E38 750i -mallin konepellin alle, mutta vuonna 1999 päästöjä koskeva lainsäädäntö pakotti lisäämään lisää hallintalaitteita, kuten lämmitettävän katalysaattorin, vesijäähdytteisen vaihtovirtageneraattorin ja säädettävän termostaatin. Sekä alkuperäisen että päivitetyn mallin teho oli 322 hevosvoimaa 5 000 kierroksella minuutissa ja vääntömomentti 361 paunaa 900 kierroksella.

N73 (2003-2016)

Massiivinen teknologinen muutos seurasi N73:n mukana, kun se tuli tuotantoon vuoden 2003 aikana. Se oli maailman ensimmäinen sarjavalmisteinen V12-moottori, joka käytti polttoaineen suoraruiskutusta, ja siinä käytettiin myös uutta tekniikkaa, joka ylitti sen välittömän seuraajan tekniikan, mukaan lukien kaksois-VANOS ja Valvetronic-ruiskutuksen säätö, joista jälkimmäinen puuttuu silmiinpistävästi nykyisestä kaksoisturbo N74 V12:sta. BMW:n sovelluksissa tilavuus on kuusi litraa, vaikka N73B68 – itse asiassa 6¾-litrainen tilavuusversio – valmistettiin samanaikaisesti Rolls-Royce Phantomiin.

Kuusilitraiset versiot tulivat vaikuttavilla tehdasarvoilla, jotka olivat 439 hevosvoimaa 6 000 kierroksella minuutissa ja 443 paunan vääntömomentti 3950 kierroksella minuutissa. 6¾-litrainen versio on huomattavasti tehokkaampi, erityisesti vääntömomentin osalta, sillä se tarjoaa 453 hevosvoimaa 5 350 kierroksella minuutissa ja 531 paunaa jalansijaa huipussaan 3 500 kierroksella.

N74 (2008-Nykyaika)

Kaikki tämä tuo meidät N74-moottoriin, BMW:n nykyiseen (ja kenties viimeiseen) henkilöautojen V12-moottoriin. Vuodesta 2008 lähtien valmistettua ja mallivuodesta 2009 lähtien saatavilla ollutta N74-moottoria edustaa kaikkien BMW:n moottoreiden tehohuippua, vaikka se onkin viime aikoina alkanut jäädä yhä mahtavamman S63 V8:n varjoon. N74-moottorista on neljä erilaista versiota, joiden iskutilavuus vaihtelee mutta tekniikka on pitkälti identtistä.

Vertailtuna edeltäjäänsä N73-moottoriin N74-moottorissa käytetään samaa suorasuihkutuksella varustettua DOHC VANOS-mallia, mutta siinä ei käytetä Valvetronicia (BMW:n tavaramerkki, joka tarkoittaa muuttuvaa venttiilien nostoa), vaan sylinteripankkien muodostaman V:n muodon ulkopuolelle asennettuja kaksoisturbiineja. Vielä tärkeämpää on, että N74 oli myös ensimmäinen BMW:n moottori, joka yhdistettiin kahdeksanvaihteiseen ZF-automaattivaihteistoon, jonka versiot ovat edelleen laajalti käytössä.

N74:n ensimmäinen ja yleisin versio, kuusilitrainen N74B60, jota käytettiin yksinomaan F01- ja F02-sarjan 7-sarjalaisissa, tuottaa 536 hevosvoimaa 5250 kierroksella minuutissa ja 553 paunan vääntömomentin 1 500:n ja 5000:n kierroksen väliltä. Seuraavana on 6,6-litrainen N74B66, joka oli varattu yksinomaan Rolls-Roycen mallisovelluksiin; tämän yksikön teho vaihtelee 563, 593 ja 624 hevosvoiman välillä 5 250 tai 5 600 kierroksella minuutissa minuutissa, ja vääntöä on saatavilla joko 575, 590 tai 620 paunaa jalkaa minuutissa 1 500 kierroksesta 5 500 kierrokseen minuutissa.

N74-moottori päivitettiin vuonna 2016 uutta G11-sarjan 7-sarjaa, tarkemmin sanottuna lippulaivasedan M760Li xDrive M Performance -mallia varten. Tämä päivitetty yksikkö on nimeltään N74B66TU, ja se tuottaa huikeat 600 hevosvoimaa 5 500 kierroksella minuutissa ja 590 paunaa vääntöä samanlaisella kierrosalueella kuin edellä mainitut. Näiden lukujen ansiosta V12-lippulaiva spurttaa nollasta sataan tehtaan ilmoittamassa 3,6 sekunnin ajassa – todella vaikuttavaa, mutta vuoden 2020 Alpina B7 on juuri päihittänyt sen, sillä sen voimanlähteenä toimii N63-moottorin hierottu versio, joka mahdollistaa huippunopeuden, joka on yli 200 kilometriä tunnissa. Nykyinen Seven on kuitenkin juuri nyt keskellä LCI:tä, ja lainattujen lukujen mukaan N74B66TU:n vääntömomentti on noussut 627 paunaan jalkaa.

Ja on olemassa vielä toinenkin tehokkaampi versio: N74B68. Kuten edellisessä N73B68:ssa, iskutilavuus on identtinen, 6 749 kuutiosenttimetriä – tai 6¾ litraa, kuten Rolls-Royce mieluummin sanoo – ja vaikka 563 hevosvoiman teho 5 250 kierroksella minuutissa ei ole suurin, sen uskomaton vääntömomentti, 664 pound-feet, ylittää koko malliston muun osan reilusti. Tätä moottoria käytetään nykyisin Rolls-Royce Phantom VIII:ssa ja Cullinanissa.

S70/2 (McLaren F1, 1993-1998)

Olisimme huolimattomia, jos jättäisimme mainitsematta kaikkien aikojen kuuluisimman BMW:n V12-moottorin, McLaren F1:n voimanlähteenä käytetyn S70/2:n. Ehkä erikoisin moottori, jota BMW on koskaan valmistanut, S70/2 jätettiin pois parhaiden BMW-moottoreiden listoiltamme muiden historiallisesti merkittävien tai muuten helpommin saavutettavien yksiköiden hyväksi, joista monilla meistä on todellista kokemusta – mutta totuus on kuitenkin se, että S70/2 ansaitsee osion (tai paremminkin kokonaisen artikkelin), joka on omistettu yksinomaan sille.

S70/2:n kehitystyötä johti, vaikkakin löyhästi, M70:n pohjalta edesmennyt Paul Rosche, jonka ansioksi on luettu muitakin merkittäviä moottoreita, kuten M31, S14 ja M88. McLaren F1:n V12-moottorissa on monia samoja perustavanlaatuisia käytäntöjä, jotka tekivät näistä moottoreista loistavia – samoin kuin samanaikaisissa tai myöhemmissä malleissa, kuten S50B32:ssa ja myöhemmin S62B50:ssä. Tavallista M70-moottoria pidemmälle meneviin kehityskohteisiin kuuluu siirtyminen DOHC-sylinterirakenteeseen, jossa on neljä venttiiliä per venttiili, mutta jossa ajoitusta ohjaa kaksinkertainen VANOS. Sekä moottorin päät että lohko ovat alumiiniseosta, ja sylinteriporat on päällystetty Nikasil-pinnoitteella, kun taas tietyt sisäiset komponentit on valmistettu magnesiumista. (Metalleista puheen ollen, McLaren F1:n hiilikuiturunko on suojattu, sillä moottoritila on vuorattu heijastavalla kultakalvolla, joka painaa yhteensä kuusitoista grammaa). Jokaiselle sytytystulpalle on oma sytytyskela, mikä oli tuohon aikaan suhteellisen uusi seikka, ja kutakin palotilaa ruokkii pari polttoainesuuttimia, joista toinen on tarkoitettu matalille kierroksille ja toinen korkeille kierroksille, ja näiden kahden välillä on saumaton siirtymä.

Kaiken tämän tekniikan ansiosta moottorin teho on 618 hevosvoimaa 7400 kierroksella minuutissa minuutissa ja vääntömomentti 5600 kierroksella minuutissa, kun taas punaisen kierroksen raja saapuu 7500 kierrokseen minuutissa. Moottorivoimaa tarjoavan S70/2:n ansiosta McLaren F1 pysyi maailman nopeimpana sarjatuotannossa olevana maantieautona pidempään kuin lähes mikään muu kilpailija. S70/2 V12 osoittautui myös luotettavaksi ja tehokkaaksi kilpa-ajovoimanlähteeksi, jonka ansiosta F1 GTR voitti Le Mansin vuonna 1995. Toinen melko tärkeä asia on se, että vaikka nopeammat autot ovat sittemmin syrjäyttäneet McLaren F1:n valtaistuimelta, kaikki myöhemmät seuraajat ovat turvautuneet pakkoinduktioon, kun taas McLaren F1:n S70/2 hengittää itsestään – todellinen todiste BMW M:n insinööritaidosta.-Alex Tock