Motores BMW 4 cilindros

  Muitos enxergam apenas os motores BMW 6 cilindros, ou de maior número de cilindros, devido a tradição da BMW nesses motores (principalmente os 6 cilindros)...  Mas muitos esquecem que a BMW possui excelente motores 4 cilindros, capazes de gerar alta potência específica com durabilidade e simplicidade na preparação.

  Farei uma cronologia dos motores BMW 4 cilindros que marcaram a história de desenvolvimento da BMW nessa gama de motores:


Motor M10:

Foto: Divulgação

Foto: Divulgação

  O motor M10 foi desenvolvido pelo Alex Von Falkenhausen, um brilhante engenheiro que tinha com hobbye competições automobilísticas e motocicletas trial.
No começo da década de 60, a BMW necessitava um novo motor, para equipar a nova geração de veículos que iria surgir (como por exemplo: 1502, 1602 e 2002...). Necessitavam de um motor com capacidade cúbica reduzida, com foco em economia e dimensões compactas (em um carro com motor longitudinal, um bloco baixo e curto permite uma frente mais recuada e de ângulo mais fechado, possibilitando melhor cx). Dizem que foi requisitado ao Alex um motor de apenas 1.300cc, mas ele entregou um motor com capacidade cúbica inicial de 1.500cc.

  A grande sacada, é que o Alex foi visionário.. dentro das dimensões de bloco que podia trabalhar, ele fez uma base para o molde de fundição com distância entre cilindros e base para virabrequim capazes de até 95mm de diâmetro de pistões e curso de até 88mm respectivamente(apesar do foco dele ser dimensões ainda menores, pois tinha como target extrair 2 litros com uma configuração super-quadrada).

  Com isso, a BMW foi capaz de criar os modelos 1802 e 2002, incluindo a versão sobrealimentada desse último, que no começo da década de 70 foi capaz de extrair 170hp(@5.800rpm) de potência com 2 litros de deslocamento volumétrico.
Como referência, em plena década de 90, o Tempra Turbo com os mesmos 2 litros e gerenciamento eletrônico (o 2002 Turbo utilizava injeção mecânica de combustível, sem qualquer tipo de gerenciamento eletrônico da mistura e atraso de avanço por pressão positiva, por isso usava apenas 6,9:1 de taxa de compressão), rendia 165hp.  

  Porém, o 2002 Turbo foi muito criticado devido o enorme turbo lag da turbina KKK utilizada na época, na qual tinha rotor de inércia considerável e dimensões consideráveis da carcaça do compressor e da caixa quente. O comportamento lembra muito um turbo adaptado, com entrada repentina de pressão positiva acima dos 3.000rpm e um crescimento abrupto da curva de torque e potência, permitindo até sobre-esterço quando se enchia a turbina em curvas.

  O motor M10 também foi sucesso na versão naturalmente aspirada, no qual em pistas rendeu mais de 220hp com carburadores horizontais, inclusive em versões de rua preparada pela Alpina na época.  

  Mesmo sendo um motor antigo, o motor M10 tem algumas vantagens estruturais que ainda o preserva no ranking de bons motores a se preparar nos dias atuais (incrível como um projeto tão antigo é capaz de render "frutos" consideráveis em dias atuais):

-Distância entre cilindros de 100mm, que permite uso de pistões até 95mm de diâmetro com segurança, permitindo assim configurações super-quadradas sem comprometer a capacidade cúbica como em motores de cilindros próximos (a velha escolha: cursar o vira para ganhar cc e perder giro ou encurtar o vira para ganhar giro e perder cc???)
-Fundição de bloco com reforço estrutural de fábrica, permitindo uso de PME´s absurdas no interior dos cilindros sem gerar problemas de trincas
-O cabeçote do M10, mesmo sendo OHC (over head camshaft), possui dutos de admissão em ângulo para menor restrição do fluxo e câmaras hemisféricas, além de já ser cross flow (admissão do lado oposto ao escape)
-Mancais reforçados

  Portanto, mesmo sendo um motor antigo, ainda é uma ótima base para preparação.

  Abaixo o spec do motor M10 na configuração do 2002 Tii (há dezenas de variações do motor M10, por isso, o spec abaixo é apenas uma referência dessas):
Spec M10 da 2002 Tii
Diâmetro dos pistões: 89mm
Curso do virabrequim: 80mm
Capacidade cúbica: 1990cc
Taxa de compressão: 9,5:1
Potência: 130hp @ 5.800rpm
Torque: 18kg.f/m @ 4.500rpm

Motores M40:

Foto: Divulgação

  Apesar de eficiente e ter equipado várias gerações de BMW,  o M10 provavelmente não preenchia todas as necessidades de um 4 cilindros atual, pois a grande distância entre cilindros da mesma forma que traz benefícios para futuros acréscimos de capacidade cúbica, traz a desvantagem do bloco de maior dimensão e peso, que se torna inútil quando se deseja um motor de menor capacidade cúbica (ou seja, você tem um bloco longo e pesado e não usufrui desse volume de fundição quando seu desejo é puco deselocamento volumétrico).
  Sendo assim, o 4 cilindros de menor dimensão surgiu na forma do M40. Com distância entre cilindros de apenas 92mm, era um motor compacto e originou assim as versões 1.6 litro e 1.8 litro das primeiras E30 316i(99hp*) e 318i(116hp*), que já contemplavam a tão necessária injeção eletrônica. Possuia ainda cabeçote de comando simples e apenas 8 válvulas.
O M40 inaugurou também o cárter de alumínio aletado, que o intuito não é de alívio de massa, mas sim dissipação de calor do óleo lubrificante.
*A potência pode variar conforme spec do local a ser exportado

Motores M42/M44:

Foto: Divulgação

  O M42 é basicamente o M40 com cabeçote multiválvulas e coletor de admissão variável. Apesar do berço não ter sido as pistas (como o S14, que será comentado abaixo), o cabeçote do M42 possui câmaras pentroof e válvulas de admissão de 33mm e escape 30,5mm (mesmas medidas do 6 cilindros M50) que se torna uma ótima base para preparação, com excelente volume de porta, propagação de chama rápida nas câmaras (permitindo trabalhar com alta taxa de compressão e avanço de ignição com risco de detonação contido).
  Nas primeiras versões do M42 as hastes de válvulas ainda eram de 7mm, posteriormente migrou para 6mm em algumas versões e 100% 6mm no M44. E obviamente, quantor menor a espessura da haste de válvula, menor é a restrição ao fluxo.
  O M44 é uma evolução do M42, no qual teve a cilindrada aumentada de 1.8 litro para 1.9 litro através de maior curso e diâmetro nos pistões, e também a modificação na atuação do coletor de admissão variável que passou a mudar a passagem dos dutos 600rpm antes que o M42, melhorando a distribuição de torque em baixo e médio regimes. Portanto, a mudança do M42 para o M44 não foi aumento de potência, mas sim a distribuição da mesma por toda a curva, aumentando sua percepção nas faixas de giro que realmente interessam ao proprietário comum. Como equipou carros relativamente pesados, como a E36, um motor com má distribuição de torque e potência em baixo e médio regime, é negativamente percebido com frequência por qualquer usuário.
  O M44 também já conta com sensor de massa ao invés do sensor do tipo VANE, que é extremamente restritivo e menos preciso que sensor de massa. Teve mudança em todo valvetrain, utilizando molas de válvulas cônicas (que atuam com menor pressão em baixo lift e progressão de pressão conforme aumenta o levante, igual o valvetrain dos M52/S52) e também adotou balancins roletados para reduzir atrito.
  Porém, teve a desvantagem de migrar do virabrequim forjado de 8 contra-pesos para o virabrequim fundido de 4 contra-pesos. Apesar do segundo ser mais leve, para preparações o primeiro seria ideal em termos de balanceamento dinâmico e rigidez estrutural. Por isso a parte de baixo do M42 é a preferida para preparação.

  Com opção de preparação aspirada, é possível aumentar a capacidade cúbica do M42/M44 para quase 2 litros utilizando pistões de 86,4mm (pistões da M3 3.2-S52 americana) e virabrequim de M42. Mas há ainda a opção de stroker utilizando o virabrequim da versão M47 diesel (88mm de curso). A vantagem nesse caso é a melhor distribuição de torque em baixo regime e ganho de capacidade cúbica, porém, se perde em balanceamento dinâmico, além de piorar r/l e aumentar velocidade média dos pistões. Então, é preciso estudar o foco da preparação antes de partir para um stroker.
Também é uma ótima base para preparação sobrealimentada, com conjunto móvel capaz de resistir PME (pressão média efetiva) consideráveis, tendo exemplos com mais de 300hp rodando no exterior ainda nos pistões e bielas originais.

  Specs M42B18
Diâmetro dos pistões: 84mm
Curso do virabrequim: 81mm
Capacidade cúbica: 1796cc
Taxa de compressão: 10:1
Potência: 140hp @ 6.000rpm (spec de 1992)
Torque: 17,5kg.f/m @ 4.500rpm

  Specs M44B19
Diâmetro dos pistões: 85mm
Curso do virabrequim: 83.5mm
Capacidade cúbica: 1896cc
Taxa de compressão: 10:1
Potência: 138hp @ 6.000rpm
Torque: 18kg.f/m @ 4.300rpm

Motores da divisão Motorsport:


Motor S14:

Foto: Motor S14B23, rebored e stroked pela KolberCrank. Virabrequim da versão Evolution, pistões forjados de liga especial e válvulas de S38B38. (Foto de propriedade KolberCrank)

  Nascido para as pistas, o irmão menor do S38 foi um sucesso na DTM a bordo da M3 E30, competindo de forma acirrada com a Mercedes EVO e seu 4 cilindros de cabeçote Cosworth.
  O S14 de pista tinha algumas preciosidades que o modelo de rua não foi contemplado, como sistema de cárter seco e throttle bodies do tipo slide (ou seja, quando 100% abertas, a restrição em cada runner de admissão era nula, ao contrário das borboletas convencionais que o flap e o eixo da mesma sempre restringirá uma parte da área de fluxo do runner mesmo quando 100% aberto).
  A potência estimada no S14 de pista em seu último ano de desenvolvimento foi de 370hp, ultrapassando os 9.000rpm de pico. Considerando 2,5 litros de deslocamento volumétrico, o S14 rendia nada mais nada menos que 148hp/litro, isso naturalmente aspirado.. na pressão atmosférica..sem qualquer sobrealimentação. Como referência, o Gol 1.0 Turbo precisou de sobrealimentação para atingir 112hp/litro. Seria o mesmo que tirar o turbo e ainda fazê-lo render 36hp mais.
  Mesmo assim, as versões do S14 de rua possui grande proximidade ao motor de pista, com conjunto de partes móveis capazes de sustentar rotação elevada sem risco de quebras e cabeçote de alta vazão nos dutos de admissão e escape (principalmente a versão EVO, que possuia dutos de admissão de maior vazão, além de válvulas maiores).  
Infelizmente, no Brasil esse motor é raríssimo e adaptação do cabeçote de S14 no bloco de M10 também não é tão simples e viável. Portanto, quem tem um S14 em mãos, tem uma jóia rara capaz de gerar alta potência sem apelar para sobrealimentação.


Specs S14 M3 E30
Diâmetro dos pistões: 93.4mm
Curso do virabrequim: 84mm
Capacidade cúbica: 2302cc
Taxa de compressão: 10,5:1
Potência: 195hp @ 6.750rpm
Torque: 23,5kg.f/m @ 4.600rpm

Specs S14 M3 E30 EVO I
Diâmetro dos pistões: 93.4mm
Curso do virabrequim: 84mm
Capacidade cúbica: 2302cc
Taxa de compressão: 10,5:1
Potência: 200hp @ 6.750rpm
Torque: 24,4kg.f/m @ 4.750rpm

Specs S14 M3 E30 EVO II
Diâmetro dos pistões: 93.4mm

Curso do virabrequim: 84mm
Capacidade cúbica: 2302cc
Taxa de compressão: 11:1
Potência: 220hp @ 6.750rpm
Torque: 25kg.f/m @ 4.750rpm

Specs S14 M3 E30 EVO III
Diâmetro dos pistões: 95mm
Curso do virabrequim: 87mm
Capacidade cúbica: 2467cc
Taxa de compressão: 10,2:1
Potência: 238hp @ 7.000rpm
Torque: 24,5kg.f/m @ 4.750rpm
 

  A versão Motorsport do motor M42 surgiu para competir na STW alemã, teve modificações expressivas para atingir uma performance invejável de 310hp de potência naturalmente aspirado.
  Utilizava borboletas individuais na admissão, tuchos mecânicos e sistema de cárter seco.  O limitador de giros por regra do regulamento era limitado a 8.500rpm, por isso, não se sabe até que ponto era possível a BMW aumentar ainda mais a eficiência volumétrica desse motor, mas que mesmo limitado a esse giro, atingiu impressionantes 155cv/litro.
Isso mostra o quanto o M42 pode ser preparado mesmo mantendo a admissão atmosférica.


Specs S42 - estimados
Diâmetro dos pistões: 86.5mm
Curso do virabrequim: 85mm
Capacidade cúbica: 1998cc
Taxa de compressão: 12:1
Potência: 310hp @ 8.000rpm

 

 

Matéria produzida pela KolberCrank. Proibida a reprodução total ou parcial.