BMW/개발 및 생산 엔진

 

1. BMW의 엔진 관련 주요 기술과 특징
2. 엔진 네이밍 체계
3. 승용차용 엔진
4. 포뮬러 1용 엔진
4.1. 4기통
4.2. 6기통
4.3. V8
4.4. V10
5. 항공기용 엔진
6. BMW의 엔진이 들어간 다른 브랜드의 차량들


1. BMW의 엔진 관련 주요 기술과 특징

  • VANOS - 가변 밸브 타이밍의 BMW식 방식으로, 솔레노이드로 제어되는 유압에 의해 플런저를 앞뒤로 움직이면 나선형 스플라인을 따라 캠샤프트와 스프로킷의 각도가 변하는 방식이다. 1998년 M52 엔진까지는 흡기캠에만 싱글바노스가 들어갔으며 이후 모든 엔진의 흡기/배기캠에 더블바노스를 적용하고 있다.
  • 밸브트로닉(Valvetronic) - 가변 밸브 리프트의 BMW식 방식으로, 서보모터로 편심 캠을 구동하면 편심 캠의 위치에 따라 밸브의 개폐량이 달라지는 방식이다. 2000년대 중반부터 이것과 더블바노스가 조합되어 적용되고 있으며, 바노스 없이 밸브트로닉만 쓰이는 경우는 없다.
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  • 니카실/알루실 - 일찍부터 선구적으로 알루미늄 블록으로 경량화를 추구하던 중에 나온 기술로, 알루미늄 블록에 별도의 철제 라이닝을 박아넣는게 아니라 표면 코팅으로 경도를 세라믹 수준으로 끌어올리는 기술이다. 니카실(Nik-A-Sil)이 먼저 나왔는데, 니켈-알루미늄-실리콘 합금이란 뜻으로, 사실 BMW의 고유기술은 아니고 NSU가 반켈엔진을 개발하던 시절 로터 끝 에이펙스 실의 마모를 해결하려고 개발한 기술인데 로탁스[1]에서 왕복 피스톤 엔진의 실린더에 처음 적용했다. 그러나 저개발국가 등지에서 고유황 연료를 쓰면서 황산화물에 코팅이 벗겨지는 현상이 발생하자 대체기술로 개발된 것이 알루미늄+실리콘+구리 합금 코팅인 알루실(AluSil)이다. BMW 차량들은 1996년 이전에는 니카실을 썼고, 1996~1998년 사이에 점차 알루실로 변경해갔다. 참고로 한국에서는 다행히 1994년부터 탈황시설을 갖추기 시작해서 기사 니카실이라도 상태 좋은 블록이 많다.
  • DISA - 가변흡기 기술로, 흡기 유로의 길이를 실제로 변환시키지 않고도 동일한 효과를 내도록 흡기 매니폴드를 전/후단으로 나눠 구성하고 중간의 밸브를 통해 유로 방향을 바꾸는 방식이다. (아래 그림 참고) DISA를 닫고 있으면 흡기 유로가 길어지는 효과(다른 기통에서 반사된 맥동파가 돌아오는 유로가 길다)가 나오고, 열면 흡기 유로가 짧아지는 효과가 나온다.
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  • 가솔린 직분사 - BMW 특유의 기술이라 할 건 없으나, N53/N54 엔진부터 직분사와 터보의 조합으로 비약적인 출력 향상을 달성했다. 그러나 초기형 N53/N54는 고압펌프(HPFP) 불량으로 리콜이 이뤄졌다.
  • 워터인젝션 - 과급엔진의 연소실 온도를 낮춰 피스톤의 냉각 및 질소산화물 억제를 목적으로 물을 분사하는 기술로, 기술자체는 2차대전때 항공기 엔진에 적용되었을 정도로 오래되었으나 양산 승용차에 적용하는 것은 처음이다. BMW M4 GTS에 간접분사 방식이 처음 선보였으며 앞으로 3기통 엔진에 연소실 직접분사 방식으로 적용할 예정이라 한다. 동영상
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  • 엔진의 배치 - BMW의 모든 세로배치 직렬 엔진은 차량의 우측으로 기울여 배치된다. 또한 무게배분을 중시하여 승객석 격벽에 가능한 가깝게 배치한다.

2. 엔진 네이밍 체계

BMW의 엔진 명칭은 M00(B/D)00의 형식으로 지어진다. 가령 M30B34라면 M30이 엔진의 고유 형식명, B는 휘발유(Benzin, 독일어로 휘발유), 34는 3.4L 배기량을 의미한다. 2000년대에 밸브트로닉이 들어가면서 M대신 N을 쓰기 시작했고, 또 최근 2015년 정도부터는 N 대신 B를 쓰면서 B38/B48/B58의 모듈러 블록을 사용하고있다. BMW M모델에 들어가는 고성능 엔진은 S를 쓴다.
간혹 M52TUB28, M57TU2D30 처럼 TU라는 글자가 보이는데 이는 Technical Update 라고 해서 기존 엔진에 기술적인 개량이 더해진 경우를 의미한다.
본 문서에서는 출시 순서대로 풀네임 대신 엔진의 대표명인 앞 세글자만 기재하며, 디젤엔진은 볼드체로 표기한다.

3. 승용차용 엔진


3.1. 3기통

  • B37 - 3기통 디젤엔진.
  • B38 - 4기통 N13을 대체

3.2. 4기통

  • BMW 딕시/309 시절의 OHV 4기통 - 엔진에 별도의 명칭은 없었고, 1920년대부터 영국 오스틴 모터 컴퍼니으로부터 라이센스를 받아 생산함
  • M10 - 최초의 독자개발 4기통 엔진. 1987년 M40이 나올 때 까지 장수하며 350만대 가량이 생산됨
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  • M12 - M10 엔진을 기반으로 폴 로쉐가 설계한 DOHC 및 터보차져를 적용한 모터스포츠용 엔진. F1 브라밤팀의 BT49(1981년), BT52(1983년)에 탑재되어 넬슨 피케가 주행하였고 챔피언을 차지한다. 발전과 개량을 거듭해 종국에는 1500cc로 1300마력을 내는 괴수가 되었다.
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  • S14 - E30 M3에 들어간 M엔진, 독립4스로틀 DOHC. 2.0L(극소수의 E30 320is)/2.3L(E30 M3 일반버전 및 Evo1/2)/2.5L(Evo3) 배기량이 있었다.
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  • M40 - SOHC, 모트로닉 전자식 연료분사 채용.
  • M41 - 간접분사 예연소실 방식. M51에서 실린더 2개를 잘라낸 4기통 디젤이라 M51과 부품이 상당수 호환된다.
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  • M43 - SOHC, 1991년부터 2002년까지 11년동안 장수생산됨. 최후기 M43TU는 1.9L로 배기량 확대 및 DISA 적용.
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M43B18엔진(E36 318i)
M43TUB19엔진(E46 318i)
  • M42/M44 - DOHC, M42와 M44는 외형상 비슷하나 M42는 단조크랭크의 1.8L이며, 후속인 M44는 1.9L로 배기량이 확대되고 ASC 작동을 위한 세컨더리 스로틀이 적용됨
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M42B18엔진(E30 318is)
M44B19엔진(E36 318is)
[image] M47엔진(프리랜더 TD4 탑재형)
  • N40/N42 - VANOS와 밸브트로닉, 카운터웨이트 밸런스샤프트 적용.
[image] N42B20엔진
  • N46 - N42의 후속, 기술적 특징은 N42와 별 차이 없고 내구성 강화 위주로 개선이 이뤄졌다. 2007년에 N46N으로 개선된 후 일부시장에서 2015년까지 계속 판매됨.
    • N45 - N46을 기반으로 밸브트로닉을 빼고 저가형으로 개발한 엔진으로, N45B16이 116i와 316i에 탑재되어 유럽 일부지역에만 판매. 고회전형으로 세팅한 모터스포츠용 엔진인 N45B20S(아래사진)는 2006년 한해동안만 생산되어 소수의 E90 320si에 탑재됨
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  • N47 - BMW의 주력 디젤엔진으로, F10 520d, E90 320d등에 장착. 초기형은 타이밍체인 절손 문제로 리콜받았다. VGT터빈을 사용하며 전륜/후륜엔트리모델은 가렛제, 후륜모델은 미쓰비시제이다.
[image] N47D20 엔진
  • N43 - N45와 N46의 후속, 더블바노스는 그대로 적용되지만 밸브트로닉이 없고 대신 직분사가 적용되었다. 대한민국을 포함한 일부지역에서는 N43을 투입하지 않고 계속해서 N46을 단종시키지 않고 생산 판매함
  • N13 - 트윈스크롤 터보 적용, 가로/세로 배치 모두 가능한 형식으로 미니 및 F20 1시리즈, F30 3시리즈에 장착, 2015년에 단종 후 B38 3기통 엔진으로 대체됨
  • N20 - 트윈스크롤 터보 적용, N46및 N52/N53 6기통 엔진을 대체하여 F10 528i, F30 320i등에 탑재됨
    • N26 - N20의 SULEV 버전(캘리포니아 등 SULEV 법규 적용지역 전용)
  • B47 - N47의 후속 2.0L 디젤엔진. BMW 차량 연쇄 화재 사고의 주인공
  • B48 - N20의 후속 터보 가솔린. 2019년 현재 BMW의 주력 4기통 가솔린 엔진이다.
    • B46 - B48을 기반으로 미국 일부 주의 환경규제에 맞춰 촉매와 세팅을 손본 엔진. 스펙은 그대로이나 배기가스 저감을 위해 극초반 반응 속도가 살짝 굼떠졌다는 평이 있다. 참고로 2019년 현재 국내에 들어오는 4기통 가솔린 차량에는 대부분 본 엔진이 달려 나온다.

3.3. 6기통

직렬 6기통만 있으며 V6는 개발하지 않았다.
  • M78 - 1933년 개발, BMW의 첫 직렬6기통 엔진.
  • M20 - 일명 '베이비 식스'
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M20B25엔진
M20 엔진의 실린더헤드를 들어낸 모습
  • M21 - BMW의 첫 6기통 디젤엔진, E28 524d/td에 첫 탑재.
  • M30 - 일명 '빅 식스'
[image] M30B30엔진
  • M102/M106 : M30의 터보 버전, E23 745i에 적용
  • M88 - M30의 DOHC 버전으로, 사실상 M엔진이며 S38의 전신에 해당
    • M88/1 - E21 M1에 장착
    • M88/2 - 레이싱카 전용
    • M88/3 - E24 M635csi, E28 M5, E23 745i(남아프리카공화국 수출형)
[image] M88/3B35엔진
  • S38 - 첫 정식 6기통 M엔진으로 M88의 개량형이다. 3.6L(전기형)/3.8L(후기형) 배기량으로 E34 M5에 장착
  • M50/M50TU - '실키 식스'의 시작, M50TU는 VANOS를 첫 적용한 엔진. 배기량은 2.0L / 2.5L 두종류
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M50B25엔진
M50TUB25엔진
  • S50 - E36 M3에 장착. 유로버전 엔진은 독립 6스로틀, 더블VANOS 적용, 북미수출형은 배출가스 규제로 미적용
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S50B30 유럽버전
S50B30 북미수출형
  • M51 - M21의 후속 디젤엔진. 배기량은 2.5 한가지만 나왔으며, E34,E36,E38 E39 및 오펠 오메가 B1 에도 탑재되었다.
  • M52/M52TU - 알루미늄 블록 채용, M52TU는 더블VANOS 및 DISA 적용
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M52엔진
M52TU 엔진
  • S52 - 배기량 3.2L, 미국/캐나다 전용 E36 M3 후기형 및 E36/7 M로드스터, M쿱에 장착
[image] S52B32 엔진
  • M54 - M52TU와 외관이 유사하나 M52TU대비 경량화된 피스톤, 원가절감된 피스톤 오일링[3], 배기량 확대의 차이가 있음
    • M56 - M54의 SULEV 버전(캘리포니아 등 SULEV 법규 적용지역 전용) [2]
    • S54 - E46 M3 및 E36/7 M로드스터/M쿱, E85/E86 M로드스터/M쿱에 장착
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M54B25엔진
M56엔진
S54엔진
  • M57 - M51의 후속 디젤엔진, 커먼레일 적용
  • N52 - 밸브트로닉이 적용된 첫 6기통 엔진. 전동 워터펌프와 전자식 써모스탯이 적용된 것이 또다른 특징. 2.5L와 3.0L 두가지 배기량이 있으며, 북미형의 경우 배기가스 규제 탓에 210마력으로 디튠된 3.0L 버전이 325i나 525i에 탑재되었다.
  • N53 - 밸브트로닉 대신 가솔린 직분사가 적용된 NA엔진. BMW역사상 마지막 자연흡기 직렬6기통 엔진으로 남았다. 북미와 캐나다 등 고유황유가 사용되는 지역에는 판매되지 않았다. 구조가 N52와 유사하고 밸브커버마저 N52랑 똑같아 외견상 구분이 힘들다.
  • N54 - M54를 베이스로 개발되었으며, 밸브트로닉은 제외되었고 가솔린 직분사 및 트윈터보가 적용됨. 5년 연속 올해의 엔진상 수상 및 3년연속 워즈 올해의 엔진상 수상
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  • N55 - 직분사 및 트윈스크롤 터보 적용
    • S55 - F80 M3 및 F82/F83 M4에 탑재되며, 출력 디튠 버전이 F87 M2에 장착된다.
  • N57 - M57의 후속 디젤엔진, VGT 및 피에조 인젝터 적용. M50d 버전 차량들의 경우 3개의 터보차져를 사용
  • B57 - N57의 후속 디젤엔진, 터보를 4개까지 장착함.
  • B58 - 트윈스크롤 터보 직분사, N55를 대체. F30 340i 등 M퍼포먼스 라인업에 적용

3.4. 8기통

  • OHV V8(M502~M507) - BMW 501, 502, 507, 노이에 클라세 3200CS 쿠페에 탑재
  • M60 - BMW의 본격적인 현대식 V8 엔진의 시작. 알루미늄 니카씰 블록, 듀얼 타이밍 체인, DOHC, 3.0L / 4.0L
  • M62/M62TU - 배기량 3.5L / 4.4L / 4.6L(알피나 설계 생산)으로 확대, 알루씰 블록, 싱글 타이밍 체인, M62TU는 전자식 스로틀바디와 VANOS 적용
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M62B44엔진
M62TUB44엔진
  • S62 - E39 M5, E52 Z8 에 장착
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  • M67 - BMW의 첫 V8디젤, E38, E65 7시리즈 디젤버전에 탑재되었다. 2009년에 후속없이 단종되었다.
  • N62 - 밸브트로닉이 채용된 V8, 엔진 자체는 단종되지 않고 모건 에어로8에 탑재되고 있다.
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N62엔진 전기형(3.6/4.4L)
N62엔진 후기형(2005년 이후, 4.0/4.8L)
  • S65 - S54의 후속으로 BMW의 마지막 자연흡기 V8엔진. E92 M3에 탑재. 단종 후 6기통 S55 엔진으로 대체됨
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  • N63 - 트윈터보 가솔린으로, 실린더 뱅크 사이에 터보가 위치함. 2012년, 2016년에 각각 업데이트(TU)가 이뤄짐
    • S63 - 터보 배치와 셋팅을 바꿔 출력을 올림. E70 X5M, E71 X6M, F10 M5, F12/F13 M6, F85 X5M, F86 X6M, F90 M5에 탑재
BMW 싱글 타이밍체인에 치명적인 문제가 있는데, 일부에 스프라켓을 생략하고 플라스틱 가이드로 타이밍체인을 유도하기 때문에 이 가이드가 마모되면 밸브타이밍이 어긋나면서 예고없이 피스톤이 밸브를 때리는 불상사가 일어난다. 연식이 있는 차들의 경우 바로 전손으로 이어지는 시한폭탄같은 문제인데, 예방하기 위해선 미리미리 교체하는 수 밖에 없다. 그런데 교체 자체도 정말 힘들고 어렵다. 수냉식 얼터네이터, 바노스문제와 함께 OLD BMW 유지를 힘들게 하는 요인 중 하나. 질려버려서 6기통으로 스왑해버리기도 한다.

3.5. 10기통

  • S85 - BMW의 처음이자 마지막 V10엔진으로, 다른 어떤 BMW의 엔진들과도 호환부품이 없는 오리지널 M엔진이다. 10개 독립스로틀바디, 쿼드바노스가 적용되었으나 밸브트로닉은 빠졌다. E60 M5, E63/E64 M6에 장착됨.
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3.6. 12기통

  • M70 - M20 직렬6기통 엔진 2개를 붙여서 개발했다고 전해진다.[4] E32 750i/iL 및 E31 850i/ci에 장착. 뱅크각 60도, 압축비 8.8:1
    • S70 - M70의 M모터스포츠 버전, E31 850csi에 장착.
[image] S70B56엔진
  • S70/1(E31 M8 프로토타입에 장착)
  • S70/2(맥라렌 F1에 장착되는 엔진으로, 폴 로쉐가 S70의 엔진블럭을 기반으로 6.1L로 배기량을 확대하고 S50엔진의 DOHC 더블바노스 적용 실린더헤드 두개를 올리는 방식으로 설계함)
  • S70/3(모터스포츠용, V12 LMR 및 E53 X5 LM에 탑재)
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S70/1 엔진
S70/2엔진
S70/3 엔진
  • M73 - 외형상 M70과 유사하나 배기량 5.4L로 확대, 롤러 로커암 채용, E38 750i, E31 850ci후기형 및 롤스로이스 실버세라프에 장착
  • N73 - 세계최초의 직분사 V12 엔진, E65/66 760Li 및 롤스로이스 팬텀에 장착
[image] N73B60엔진
  • N74 - 트윈터보, 직분사 채용. 배기량은 6.0/6.6/6.8L 3종류로, F01/F02 760i 및 롤스로이스 고스트, 레이스에 장착 2016년에 6.6L는 N74B66TU로 업데이트 하고 M760Li에 탑재했으나 배기가스 규제때문에 M760 라인업 자체를 단종시킬 예정.
[image] N74B66엔진(롤스로이스 버전)

3.7. 16기통

  • 골드피쉬 V16 - 시험삼아 M70의 엔진블록을 이용해 만들어본 16기통 엔진으로 E32 차체를 베이스로 '골드피쉬'라는 컨셉카를 만들었다. 양산은 당연히 안되었으며 롤스로이스의 V16 엔진이 이 엔진을 바탕으로 개량된 것일 거라는 추측도 있다.
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4. 포뮬러 1용 엔진


4.1. 4기통


4.2. 6기통


4.3. V8


4.4. V10


5. 항공기용 엔진

  • IIIa - 수냉식 직렬 6기통 엔진. 1917년 개발되어 포커 D.VII에 탑재.
  • 132 - 성형 9기통 공랭식 엔진. Fw 200에 4개 탑재, Ju 52 후기형에 3개 탑재.
  • 801 - 성형 14기통 공랭식 엔진. 포케불프 Fw190 A형에 탑재되었으나 공냉식 엔진의 숙명과도 같은 고공에서 냉각 부족에 의한 성능문제로 D형부터는 융커스의 수냉식 엔진으로 교체된다.
  • 003 - 1940년 개발한 터보제트 엔진. Me 262와 Ta-183에 탑재할 목적으로 개발했으나 결국 융커스 엔진이 탑재되었고, "국민전투기" He 162에 탑재.[5]
  • 109-558 - 전쟁말기에 개발한 액체연료 로켓엔진.

6. BMW의 엔진이 들어간 다른 브랜드의 차량들

BMW가 소유중이거나, 소유했던 브랜드인 알피나, 롤스로이스, 로버 그룹(로버, MG, 미니, 랜드로버)등은 제외
- 이륜차
  • 페라브스 에코모빌
- 삼륜차
  • GG 타우러스
  • 그리너럴 - 스콜피온

- 노면전차

[1] Rotax, 경비행기 엔진으로 유명한 오스트리아의 엔진전문 메이커, BMW 모토라드에 F650용 단기통 엔진을 설계 및 납품하기도 했다[2] SULEV는 캘리포니아를 비롯한 미국 내 4개주의 자동차 배출가스 법규로 Super Ultra Low Emission Vehicle이라는 규제이고 이 규제를 맞추려고 엔진을 하나 새로 개발했다. M54엔진을 토대로 몇가지 변경을 가했는데, 스모그펌프와 EGR 장착, 고압 연료펌프(연료탱크 내장형)와 6홀 미립화 인젝터 적용, 전용의 마그네슘 밸브커버 장착이 있다.[3] 3피스 구조에서 2피스 구조로 바뀌었으며, 이것 때문에 주행거리 많은 M54 엔진이 엔진오일을 먹는다.[4] 그래서 DME(ECU)도 각 뱅크별로 1개씩 총 2개 탑재되어 있다[5] 일본 제국에서도 도면을 받아 카피 시도를 했었다. J9Y 킷카 참조

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