موتور S۶۳ یکی از معروف‌ترین و پرتوان‌ترین پیشرانه‌های ۸ سیلندر در خودروسازی است که تکنولوژی خلاصه‌شده در آن منجر به ایجاد چنین جایگاهی برای آن شده است. در ادامه با ما همراه باشید تا به صورت تخصصی و فنی ساختار موتور S۶۳ را بررسی کنیم.

آغاز S۶۳ با N۶۳

موتور N۶۳ که از سال ۲۰۰۸ میلادی توسط مهندسان ب‌ام‌و طراحی و ساخته شد، دارای ساختار ۸ سیلندر با آرایش وی-شکل در دو حجم موتور ۳۹۸۲ سی‌سی و ۴۳۹۵ سی‌سی است. قطر سیلندر در این موتور ۸۹ میلی‌متر و کورس پیستون ۸۰ میلی‌متر و ۸۸.۳ میلی‌متری است. نکته بسیار مهم این‌که موتور N۶۳ دارای بلوک (بدنه) و سرسیلندر تمام‌آلومینیومی بوده و زاویه قرارگیری پیستون‌ها ۹۰ درجه‌ای است. از سوی دیگر این پیشرانه در سال‌های ۲۰۱۲، ۲۰۱۶ و ۲۰۱۸ میلادی دستخوش تغییرات و به‌روزرسانی توسط مهندسان قوای محرکه ب‌ام‌و قرار گرفت.

در سال ۲۰۱۲ به‌روزرسانی فنی N۶۳ منجر به تولید مدل N۶۳TU و N۶۳B۴۴۰۱ شد. این به‌روزرسانی شامل افزودن سیستم ولوترونیک (ونوس‌های دوبل)، تغییرات و اصلاحاتی در توربوشارژ، طراحی سوپاپ OCV جدید، پیستون‌های سبک‌وزن، شاتون و میل‌لنگ فورج‌شده، اضافه شدن سیستم بازگشت روغن از ناحیه سرسیلندر و قالپاق سوپاپ، طراحی جدید نشستن سوپاپ دود در جایگاه طراحی خود، اصلاحات سیستم سوخت‌رسانی و اضافه شدن یک مبدل خنک‌کننده دوم برای موتور و گیربکس می‌شود.

به‌روزرسانی فنی دوم در سال ۲۰۱۶ میلادی صورت گرفت تا درنهایت منتج به تولید دو موتور N۶۳TU۲ و N۶۳B۴۴۰۲ شد. تغییراتی که در این دو موتور اعمال شده، استفاده از توربوشارژرهای دوقلو (تویین-اسکرول-توربو)، مبدل حرارتی نسل جدید برای خنک‌کاری بهتر روغن‌موتور و توربوشارژ و خنک‌کننده جدید در میان سیلندرها به‌شکل V جهت افزایش طول عمر موتور است.

جدیدترین و سومین به‌روزرسانی فنی روی این مدل در سال ۲۰۱۸ انجام شد. درنهایت دو مدل N۶۳B۴۴M۳ و N۶۳B۴۴T۳ به تولید رسید. در هر دو مدل سیستم خنک‌کننده توسط روغن برای میل‌لنگ و سرسیلندر دستخوش تغییرات قرار گرفت و منجر به‌بهبود خنک‌کاری موتور نیز شد؛ همچنین سیستم جرقه‌زنی و سیستم سوخت‌رسانی کمی با تغییرات مواجه شدند.

در مدل N۶۳B۴۴T۳ سیستم سوخت‌رسانی با فشار بالا یعنی ۵ هزار psi، انژکتورهای جدید، توربوهای دوقلو بزرگ (تویین-اسکرول-توربو) بزرگ‌تر، بازطراحی مانیفولد ورودی هوا و به‌روزرسانی سیستم خنک‌کننده و رادیاتور موتور ارتقا یافته‌اند تا راندمان موتور را افزایش و استهلاک را به‌خوبی کاهش دهد.

ناگفته نماند که موتور N۶۳ و نسخه های-پرفورمنسی آن S۶۳ نخستین پیشرانه ۸ سیلندر ب‌ام‌و هستند که دارای سیستم پاشش سوخت مستقیم داخل سیلندرهاست.

اولین طراحی منحصربه‌فرد توسط ب‌ام‌و

ب‌ام‌و در موتور N۶۳ انقلابی در زمینه طراحی موتورهای با آرایش وی-شکل انجام داد. آن هم استفاده از طرح hot-vee است. این طرح برای نخستین‌بار توسط فراری برای موتور خودروهای مسابقه‌ای این خودروساز مطرح شد. اما ب‌ام‌و نخستین کمپانی خودروساز بود که این طرح جذاب را به خودروهای جاده‌ای آورد.

موتور hot-vee به این منظور است که یک موتور توربوشارژ با آرایش وی دارای یک یا چند توربوشارژ بین سیلندرها یا قسمت وی ردیف سیلندرهاست.

به‌عبارت ساده‌تر موتور وی-شکل دارای یک فضای خالی است. در موتور با طرح hot-vee توربوشارژ در این بخش قرار می‌گیرد و این طراحی به دلیل کوتاه‌تر شدن مسیر ورودی هوا به توربوشارژ و کاهش لگ یا تاخیر توربوشارژ است. زیرا در این نوع ساختار موتور وی مسیر هوای کوتاه‌تر را از توربوشارژ از طریق یک اینترکولر تامین و منجر به کاهش تاخیر در توربو نیز می‌شود.

به‌طور کلی موتور وی با طرح hot-vee از طریق دو اینترکولر هوا به آب خنک می‌شود؛ زیرا این اینترکولرها نسبت به اندازه‌شان، نسبت به یک اینترکولر بزرگ هوا به هوا، راندمان بیشتری دارند.

در واقع این ایده برای جانمایی بهتر و عملکرد دقیق‌تر موتور در نظر گرفته شده که مزایای بسیاری نیز دارد. همچنین جالب است بدانید که مانیفولد ورودی در موتورهای ۸ سیلندر وی اتمسفریک فاقد ساختار hot-vee در فضای خالی وی قرار گرفته و مانیفولد خروجی در خارج نصب می‌شود. اما در موتور وی-شکل با ساختار hot-vee مانیفولد اگزوز و توربوشارژ بین ردیف‌های سیلندر در داخل موتور یعنی فضای خالی وی تعبیه شده و مانیفولدهای ورودی در خارج موتور قرار گرفته‌اند.

این طرح در حقیقت عرض موتور را کاهش و طول مسیر اگزوز را از خروجی مانیفولد اگزوز تا توربوشارژ کم می‌کند. همچنین در این طرح باید از اینترکولرهای هوا به آب استفاده شود؛ بر این اساس دریچه گاز نیز عملکرد بهتری خواهد داشت.

ساختار فنی موتور S۶۳ ب‌ام‌و

ب‌ام‌و برای این‌که بتواند با رقبای سرسخت خود همچون مرسدس‌‎بنز، پورشه، آئودی، دوج و فورد به‌رقابت بپردازد، نیاز داشت تا یک موتور ۸ سیلندر وی-شکل های-پرفورمنسی (با عملکرد بالا) را نیز داشته باشد.

درنهایت یک سال پس از طراحی و تولید نخستین مدل N۶۳ یعنی در سال ۲۰۰۹ میلادی موتور ۸ سیلندر با آرایش وی-شکل دارای زاویه ۹۰ درجه‌ای را ساخت. این موتور از ساختار بلوک (بدنه) سیلندر و سرسیلندر تمام‌آلومینیومی، پیستون، شاتون و میل‌لنگ فورج برخوردار است. موتور S۶۳ که نسخه های-پرفورمنسی N۶۳ است، تنها در یک حجم موتور یعنی ۴۳۹۵ سی‌سی به‌تولید رسیده است.

موتور S۶۳ دارای پارامترهای فنی از جمله طراحی چهار سوپاپ به ازای هر سیلندر (درمجموع ۳۲ سوپاپ)، مکانیزم دومیل سوپاپ‌رو DOHC، قطر سیلندر ۸۹ میلی‌متری، کورس پیستون ۸۸.۳ میلی‌متری، مکانیزم منحصربه‌فرد سیستم تایمینگ متغیر سوپاپ‌های ب‌ام‌و ولوترونیک (ونوس‌های دوبل)، سیستم پاشش سوخت مستقیم داخل سیلندرها و استفاده از سیستم پرخوران منحصربه‌فرد ب‌ام‌وی (تویین-اسکرول-توربو) است.

این اساس این مدل توانایی تولید قدرت از ۵۴۷ اسب‌بخار در ۶۰۰۰ آرپی‌ام (دور در دقیقه) تا ۶۱۷ اسب‌بخار قدرت در ۶۷۰۰ آرپی‌ام را دارد. همچنین می‌تواند گشتاور ۶۸۰ نیوتون‌متری در ۵۶۵۰ آرپی‌ام (دور در دقیقه) تا ۷۵۰ آرپی‌ام در ۵۸۰۰ آرپی‌ام تولید کند.

در مدل ب‌ام‌و M۵ CS موتور S۶۳ در چهار نسخه S۶۳B۴۴o۰ ، S۶۳B۴۴T۰ ، S۶۳B۴۴T۲ و S۶۳B۴۴T۴ روی محصولات های-پرفورمنسی و تمام‌اسپرت ب‌ام‌و نصب شده است.

ناگفته نماند که نسبت تراکم در مدل S۶۳BBT۰ به دلیل طراحی محفظه احتراق ایده‌آل و کاهش فضای احتراق به ۱۰ به یک و یا در نسخه S۶۳B۴۴o۰ به ۹.۳ به یک رسیده است.

همچنین در هر دو مدل نامبرده‌شده بوست توربو (فشار اضافی هوا ورودی به‌سیلندر) ۱.۳ تا ۱.۵ بار (bar) است. همچنین در تمام مدل‌های S۶۳ حداکثر سرعت موتور یا ردلاین بین ۶۸۰۰ آرپی‌ام تا ۷۵۰۰ آرپی‌ام (دور در دقیقه) است.

تکنولوژی‌ خلاصه‌شده باواریایی در S۶۳

آن‌چه موتور S۶۳ ب‌ام‌و را در کلاس ۸ سیلندرهای وی-شکل متمایز می‌سازد، ابتدا حجم موتور آن یعنی ۴.۴ لیتری و در نهایت بهره گرفتن از تکنولوژی پرخوران توربوهای دوقلو است. به‌عبارت دیگر دو رقیب هموطن باواریایی‌ها یعنی مرسدس‌بنز و آئودی از پیشرانه ۸ سیلندر ۴ لیتری بهره می‌گیرند؛ اما محصولات اسپرت ب‌ام‌و از موتور ۸ سیلندر ۴.۴ لیتری تویین-توربو برخوردار است.

موتور S۶۳ دارای تکنولوژی تویین-اسکرول-توربو است که یک توربو کوچک‌تر وظیفه دارد تا در دور موتورهای ۱۰۰۰ تا ۲۷۰۰ آرپی‌ام (دور در دقیقه) میزان هوای پرخوران را به سیلندرها برساند.

در این تکنولوژی از یک توربوشارژر بزرگ‌تر نیز بهره گرفته شده که هوای پرخوران فشرده را در دور موتور ۲۷۰۰ آرپی‌ام (دور در دقیقه) به بالاتر به سیلندرها می‌رساند. همچنین از سیستم تایمینگ متغیر هوشمند منحصربه‌فرد ب‌ام‌و یعنی ولوترونیک (ونوس‌های دوبل) با سیستم پاشش مستقیم سوخت داخل سیلندرها برخوردار بوده که توان و گشتاور بالاتری را ارائه می‌دهد.

S۶۳ به‌لطف تغییرات در الگوریتم پروگرامینگ ECM نیز نسبت به N۶۳ حدود ۱۰۰ اسب‌بخار و حدود ۱۰۰ نیوتون‌متر گشتاور بالاتر نیز فراهم می‌آورد. در موتور S۶۳ از سنسورهای متعددی طراحی شده که سیستم ونوس‌های دوبل، عملکرد توربوهای دوقلو و باز و بسته شدن سوپاپ‌ها را به ECM گزارش می‌دهد تا بر اساس آن، با اوانس و ریتادر کردن و کاهش یا افزایش بوست توربو توان و گشتاور چشمگیری را به وجود آورد.

هماهنگی با موتور الکتریکی و ساختار هیبریدی

جالب است بدانید که ب‌ام‌و موتور S۶۳ را با تغییرات زیاد و البته کوپل شدن با موتور الکتریکی از سال ۲۰۲۲ میلادی به بعد، به تولید رسانده که نام آن را S۶۸ گذاشته است. در نسل جدید سوپرسدان سریع جسور ب‌ام‌و یعنی M۵ G۹۰ از موتور S۶۸ که دارای ساختار فنی ۸ سیلندر با آرایش وی-شکل و حجم موتور ۴۳۹۵ سی‌سی با تکنولوژی تویین-توربوشارژ است، بهره گرفته شده است.