آشنایی با موتور M20 کمپانی BMW

در قسمت قبل با موتور فوق‌العادهٔ M10 آشنا شدید. حال به نسخه‌ای دیگر از سری موتورهای ام می‌پردازیم. موتور M20 یک موتور شش سیلندر خطی تک میل‌سوپاپ (SOHC) است که در سال‌های ۱۹۷۷ تا ۱۹۹۳ تولید می‌شد. M20 یک موتور ۱۲ سوپاپ بود که برای هر سیلندر ۲ سوپاپ در نظر گرفته شده بود.

برخلاف موتور M10 در موتور M20 از تسمه تایمینگ بجای زنجیر استفاده شده است. نسخه‌های اولیهٔ این موتور کاربراتوری بودند اما سری‌های آخر به سیستم انژکتوری ساخت بوش مجهز شدند.

این موتور با حجم‌هایی از ۱۹۹۱ سی‌سی تا ۲۶۹۳ سی‌سی تولید می‌شد. اولین نکته در خصوص آن قطر سیلندر ۹۱ میلی‌متری آن است که از قطر حدود ۱۰۰ میلی‌متری موتور M10 کوچک‌تر است. این موتور نخستین بار در سال ۱۹۷۷ در اتاق E21 کد ۳۲۰,323i و در اتاق E12 کد 520i عرضه شد. پس از مدتی نسخهٔ ۲.۵ لیتری نیز در اتاق E30 کد 325i عرضه شد و در سال ۱۹۸۸ نیز در اتاق سری پنج E34 با کد 525i عرضه شد. حجیم‌ترین موتور M20 دارای حجم ۲.۷ لیتر بود که در سال ۱۹۸۱ در اتاق E28 کد 525e عرضه شد.

طراحی
دلیل استفاده از تسمه تایم در موتور M20 کاهش هزینه بوده است. برای اطمینان از کارکرد نرم و دوام بالای موتور، برای میل‌لنگ و میل‌سوپاپ ۷ عدد به رینگ تعبیه شده است. بلوک آلومینیومی موتور M20 تا زمان عرضهٔ موتور M52 در بیست سال بعد همچنان مورد استفاده قرار می‌گرفت. در وهلهٔ نخست این موتور تنها با یک کاربراتور چهار دهانه از برند Solex عرضه می‌شد. دیگر اقدامی که برای پایین نگه‌داشتن قیمت این موتور انجام گرفت، استفاده از میل‌لنگ ریخته‌گری شده بجای میل‌لنگ فورج‌کاری شده است.

نسخهٔ ۱.۸ لیتری نیز قرار بود تولید شود ولی هیچ‌گاه تولید نشد. تولید این موتور با نسخه دو لیتری کاربراتوری آغاز شد و ۲.۳ لیتری انژکتور جترونیک آغاز شد. در سال‌های بعد مدل ۲ لیتری هم با انژکتورهای جترونیک تولید شدند. در سال ۱۹۸۳ سیستم انژکتوری جترونیک مدل ۲.۳ لیتری با سیستم دیگری بنام ال جترونیک جایگزین شد که این تغییر سبب افزایش قدرت آن از ۱۳۹ اسب بخار به ۱۵۰ اسب بخار شد. برخلاف سیستم انژکتوری قبلی که یک ماژول الکترونیک بود سیستم جدید دارای یک سنسور اکسیژن در کاتالیزور بود و اطلاعات را به واحد کنترل موتور ارسال می‌کرد. در سال ۱۹۸۶ مدل 520i نیز مجهز به کاتالیزور شد. اما در آن زمان کاتالیزورها اجباری نبودند و اجباری شدن استفاده از کاتالیزورها تا اوایل دههٔ نود طول کشید.

مشهورترین مدل M20 نسخهٔ ۲.۵ لیتری آن بود که اولین بار در اتاق E30 کد 325i استفاده شد. این موتور به سیستم مدیریت موتور Motronic کمپانی بوش مجهز بود و تقسیم‌کنندهٔ جرقهٔ آن در انتهای سرسیلندر قرار داشت. همچنین خبری از وکیوم آوانس و دیگر قسمت‌های رنج‌آور موتورهای قبلی در آن نبود و تمامی امور مربوط به زمان جرقه‌زنی در واحد کنترل الکترونیکی انجام می‌گرفت. این سیستم جدید ابداعی بوش از یک میکرو پروسسور به‌عنوان مغز اتومبیل استفاده می‌کرد ولی سیستم قبلی جترونیک تنها یک ماژول الکترونیکی بود. دلیل این که 325i می‌توانست قدرت بیشتری از 320i تولید کند همین سیستم جدید بود. به دلیل زیاد بودن قطر سیلندرها در مدل‌های ۲.۵ و ۲.۷ لیتری، فضایی بین آن‌ها برای خنک کاری وجود نداشت، دلیل آن نیز این بود که در اوایل تصمیم بر این بود که حداکثر سایز این موتور ۲.۳ لیتر باشد. اما با وجود این افزایش حجم موتور به‌راحتی از پس این شرایط برآمد.

نسخهٔ Eta
در خلال بحران نفتی در سال ۱۹۷۴ ب‌ام‌و اقدام به طراحی ی نسخه‌ای خاص از موتور M20 تحت عنوان Eta کرد. در زمانی که هنوز موتورهای توربو دیزل خیلی جا نیفتاده بودند عرضهٔ این موتور را باید اقدامی هوشمندانه از سوی ب‌ام‌و ارزیابی کرد. در این موتور که عملکرد آن بیشتر به موتورهای دیزل شبیه است سعی شده بود با تغییراتی ضمن محدود کردن دور موتور دستیابی به گشتاور را در دور پایین‌تری میسر کرد. از تمهیداتی که ب‌ام‌و برای این کار اندیشید، یکی استفاده از فنر سوپاپ‌ها با سفتی کمتر که برای موتورهای با دور موتور پایین مناسب هستند؛ دیگری کاهش تعداد به رینگ‌های میل‌لنگ و میل‌سوپاپ برای دستیابی به اصطکاک کمتر در موتور و همچنین استفاده از رینگ پیستون‌های کوچک‌تر اشاره کرد.

دیگر مشخصهٔ این موتور مانیفولد هوای طولانی‌تر نسبت به مدل معمولی بود.[ توضیح مترجم: هرقدر مسیر هوا در مانیفولد طولانی‌تر باشد عملکرد موتور در دورهای پایین بهبود میابد و هر قدر این مسیر کوتاه‌تر باشد عملکرد موتور در دورهای بالا بهتر می‌شود. بنابراین سازندگان بسته به مشخصاتی که برای موتور خودرو تعریف می‌کنند اقدام به طراحی مانیفولد می‌کنند. البته امروزه برخی خودروها مانند ب‌ام‌و و تویوتا از سیستمی در مانیفولد خود استفاده می‌کنند که می‌تواند بسته به دور موتور مسیر هوا را تغییر داده و آن را از مسیر طولانی‌تر یا کوتاه‌تر به سیلندرها بفرستد، بدین ترتیب موتور از عملکردی مناسب چه در دورهای بالا و چه در دورهای پایین برخوردار خواهد بود. ]

حداکثر دور این موتور به ۴۵۰۰ دور بر دقیقه می‌رسد. موتور Eta چندان گزینهٔ هیجان‌انگیزی برای رانندگی نبود ولی برای طی مسافت‌های طولانی یک موتور بسیار خوب بود. این موتور بین تمامی نسخه‌های M20 کمترین اسب بخار بر هر لیتر را تولید می‌کرد ولی درعین‌حال نسبت گشتاور به هر لیتر موتور از دیگر نسخه‌ها بالاتر بود. سرانجام این موتور در سال ۱۹۸۱ در ایالات‌متحده و در سال ۱۹۸۳ در اروپا عرضه شد.

در جدول زیر مشخصات مدل‌های مختلف موتور M20 را می‌توانید مطالعه کنید.

ایرادات و مشکلات
یکی از ایرادات این موتور استفاده از تسمه تایم است. تسمه تایم تنها با بالا رفتن کیلومتر کارکرد فرسوده نمی‌شود بلکه گذشت زمان نیز می‌تواند آن‌ها را فرسوده کند. معمولاً عمر مفید تسمه تایم ب‌ام‌و کمتر ۵ سال است. در صورت نیاز به تعویض نیز با توجه به کمبود جای دست، بهتر است رادیاتور از خودرو خارج شود تا بتوان به‌راحتی روی خودرو کار کرد. دیگر ایراد M20 نیاز به تنظیم دستی سوپاپ‌ها است که پیشنهاد شده هر ۳۰ هزار مایل یک‌بار انجام شود. ایراد دیگر نیز نشتی در سوپاپ است که معمولاً اتفاق می‌افتد. در موتور M20 باید همواره مراقب دمای آب نیز باشید چراکه داغ شدن غیرعادی موتور می‌تواند سبب ترک برداشتن سرسیلندر و یا آسیب به مجراهای آب در سرسیلندر شود. تولیدات اولیهٔ موتور M20 دارای ضعف در پیچ‌های سرسیلندر بودند اما این ایراد در نسخه‌های بعدی برطرف شد، هرچند سازنده پیشنهاد کرده است که با هر بار بازکردن سرسیلندر تمامی پیچ‌ها را نیز باید با پیچ نو تعویض کرد.

منابع:
wikipedia
unixnerd.demon