Coluna Drigo’s Garage – História do BMW V12

Oi, pessoal! Esta é mais uma postagem da Drigo’s Garage! Espero que tenham gostado do artigo da semana passada, sobre o motor PSA ES V6. Se ainda não tinham visto, aproveitem pra ler! https://www.carpointnews.com.br/novo/?p=58660

O mais legal quando você começa a escrever sobre algo é que você faz muita pesquisa, aprende muita coisa. Por exemplo, hoje eu vou falar sobre uma família de motores que gosto muito, que são os BMW V12. Mas eu quis abordar o tema desde a raiz, voltando no tempo, até antes da 1ª Guerra Mundial.
A postagem seria apenas sobre os motores automotivos, mas eu também gosto muito de aviões e a própria BMW está intimamente ligada à aviação: para aqueles que não sabem, seu logotipo representa uma hélice girando (partes brancas) com o céu azul ao fundo, como pode-se ver na foto de abertura deste artigo. Ir mais fundo no estudo sobre esses motores me fez aprender mais sobre o passado da engenharia e feitos gloriosos de grandes exploradores e pioneiros da aviação.
Bom, sem mais delongas, vamos pegar nossa máquina do tempo e voltar quase 100 anos no passado!
Nossa história começa em 1918, último ano da 1ª Guerra Mundial, quando o engenheiro alemão Max Friz iniciou o desenvolvimento do motor aeronáutico BMW IV, sucessor do IIIa, o primeiro do tipo produzido pela companhia e que iria pavimentar a história de sucesso da marca. Com 6 cilindros em linha, 22,9 litros de deslocamento, comando de válvulas no cabeçote (OHC) e 2 válvulas por cilindro, a potência máxima era de 300 cv na decolagem e 250 cv em cruzeiro contínuo, valores muito bons para a época.

BMW IVa preservado

Em 17 de junho de 1919, o aviador pioneiro Franz-Zeno Diemer voou um biplano DFW F37 equipado com este motor e, 89 minutos após decolar do aeródromo de Oberwiesenfeld, Alemanha, estabeleceu um recorde mundial não oficial de 9.760 m (32.021 pés) de altitude. Tal performance foi possível devido ao motor estar equipado com um gaseificador de alta temperatura. Diemer afirmou na época que “poderia ter voado muito mais alto, mas não havia oxigênio suficiente”. A BMW classificou o feito como recorde mundial, mas o mesmo não foi oficializado porque a Alemanha não era membro da FAI (Fédération Aéronautique Internationale; em inglês, The World Air Sports Federation). A FAI é a organização oficial responsável por manter registros dos recordes mundiais de atividades aeronáuticas, incluindo balonismo, aeromodelismo, veículos aéreos não tripulados (VANT) e também para o voo espacial humano.

Logotipo da FAI

As forças armadas alemãs tinham grande interesse num motor de 12 cilindros e a BMW ganhou o contrato oficial de desenvolvimento em 1924. Era esperado um propulsor capaz de rivalizar com os similares franceses (Renault 12 Kb) e britânicos (Napier Lion V), ambos com potências acima de 450 cv.

A base para este novo motor foi o BMW IV, que foi expandido de acordo com um conceito já planejado em 1919 com o uso de outra bancada de cilindros montada num ângulo de 60°. O desenvolvimento, sob a direção de Max Friz, foi concluído em 1925. Em 8 de fevereiro de 1926, o novo motor, nomeado BMW VI, obteve o ensaio de homologação no Centro Aeroespacial Alemão (DVL) em Berlim-Adlershof e foi, por conseguinte, aprovado para instalação em aeronaves alemãs, com a produção em série se iniciando logo depois.

BMW VI. Foto obtida de um manual de 1940

BMW VI no Museu Alemão de Tecnologia (Deutsches Technikmuseum), em Berlim

Vista lateral

O VI tinha duas versões, diferenciadas pelas taxas de compressão.
A primeira, com compressão média (6,0:1), gerava 580 cv a 1.530 rpm em cruzeiro contínuo, podendo chegar a 635 cv a 1.590 rpm (por 30 minutos) ou 690 cv a 1.650 rpm (por apenas 5 minutos), sendo estes dois modos limitados a situações de emergência pelo aumento das rotações e desgaste acelerado dos componentes.
A segunda, com compressão alta (7,3:1), gerava 585, 645 e 700 cv às mesmas rotações e pelo mesmo tempo, mas tinha um modo extra, capaz de alcançar até 750 cv a 1.700 rpm, por apenas 1 minuto!

Ambas as versões possuíam 46,9 litros de deslocamento, diâmetro dos pistões de 160 mm, mas duas medidas de curso: os pistões da bancada direita possuíam 190 mm de curso, enquanto os da esquerda tinham 199 mm! Isso era devido ao uso de bielas de comprimento diferente.
Motores com muitos cilindros em várias bancadas, tais como os de layout V12, têm muitos moentes (pino onde as bielas são afixadas no virabrequim) para pouco espaço disponível no comprimento do virabrequim. Este é um compromisso difícil de ser resolvido e sua consequência muitas vezes pode levar a motores serem considerados como falhas (Sunbeam Arab e Rolls-Royce Vulture, por exemplo).
A solução mais simples, quase universal em motores de carro de rua, é usar bielas simples, fazendo com que os cilindros de ambos as bancadas compartilhem um moente. Isto requer que as bronzinas sejam mais estreitas, aumentando a carga sobre as mesmas e o risco de falha em um motor de alto desempenho. Isso também significa que os cilindros opostos não estão exatamente em linha uns com os outros.
Em determinados tipos de motores, bielas mestra/escrava são usadas em vez do tipo simples. A biela principal leva um ou mais anéis aos quais são fixados ​​os extremos muito menores de bielas escravas de outros cilindros. Alguns projetos de motores em “V” usam uma biela mestra/escrava para cada par de cilindros opostos. Uma desvantagem disso é que o curso da biela escrava é ligeiramente menor que o da mestra, o que aumenta a vibração do motor, catastroficamente no caso do Sunbeam Arab.

Ilustração dos pistões e bielas mestra/escrava do BMW VI, também obtida do manual

Ilustração do conjunto virabrequim/bielas do BMW VI, obtida do mesmo manual de 1940
Apesar dessa peculiaridade, o BMW VI era considerado extremamente econômico e muito confiável. Tamanha era a confiabilidade que a Lufthansa usou hidroaviões Dornier Do J Wal (alemão para “Baleia”) equipados com esse motor em suas rotas de correio aéreo para o Atlântico Sul, de Stuttgart para Natal, no Brasil (!).
Um fato interessante a se destacar: 2 exemplares deste hidroavião foram usados pelo navegador e explorador polar norueguês Roald Amundsen em sua expedição ao Ártico, em 21 de maio de 1925; no entanto, as aeronaves (ID’s N24 e N25) usavam motores Rolls-Royce Eagle IX, também V12. A 250 km do Pólo Norte, o N25 teve de pousar devido a problemas de motor. O N24 pousou próximo, mas ficou tão danificado que teve de ser abandonado, ou seja, só 1 exemplar conseguiu voltar.

Dornier Do J N-25 de Roald Amundsen em Svalbard, pouco antes da decolagem em 21 de maio de 1925

Dornier Do J N-25 de Roald Amundsen voando acima do Fiorde de Oslo (Oslofjord), na Noruega, trajeto de Horten a Oslo, em 5 de julho de 1925

De 18 a 26 de agosto de 1930, o alemão Hans Wolfgang von Gronau realizou um vôo transatlântico usando o mesmíssimo Dornier Wal “N25” que Amundsen havia voado. Para esta nova empreitada, o avião foi repotencializado com motores BMW VI, recebeu novo registro (D-1422) e novos equipamentos: instalação de um sistema radiotelefônico, uma bússola solar ao lado das habituais bússolas magnéticas e também uma bússola a indução terrestre, para permitir navegação próxima do pólo magnético.
Depois de um vôo exploratório para a Islândia em 1929, ele obteve sucesso na rota aérea sobre o Atlântico norte, partindo de List, em Sylt (Alemanha), seguindo pelas Ilhas Faroé (Dinamarca), através da Islândia, Groenlândia, Terra Nova e Labrador (Canadá) e, finalmente, chegando a Nova Iorque (EUA), num trajeto de 4.670 milhas (7.520 km) realizado em 47 horas totais de vôo. De lá, eles retornaram à Alemanha em um navio a vapor da companhia Hamburg America Line/HAPAG.

Wolfgang von Gronau sendo recebido em Nova Iorque, em 1930

De 8 de agosto a 7 de setembro de 1931, ele repetiu este vôo com um novo avião, o Do J II, “a baleia de 8 toneladas”, construído na Alemanha, desta vez atravessando o gelo interior da Groenlândia e visitando Chicago. A nova máquina, de identificação D-2053, possuía uma evolução do BMW VI, o VII, e foi nomeada Grönland Wal, “Baleia da Groenlândia”. Como no ano anterior, um navio a vapor da HAPAG trouxe a “baleia” de volta para a Alemanha.

Em 21 de julho de 1932, von Gronau saiu para outra viagem, desta vez uma volta ao mundo (!), e novamente com a “Baleia da Groenlândia”, além de uma tripulação de três pessoas. Ele retornou 111 dias depois, em 10 de novembro, depois de ter decolado de List rumo ao oeste, cruzando a Islândia, Groenlândia, Canadá, Ilhas Aleutas, Alasca, Ilhas Curilas, Japão, China, Filipinas, Indonésia, Malaca (Malásia), Birmânia, Sri Lanka, Índia , Irã, Iraque, Chipre, Grécia e Itália, finalmente aterrissando no Lago de Constança, na fronteira da Alemanha com a Áustria e a Suíça, depois de ter coberto mais de 44.000 km (27.000 mi).

Bom, voltando aos motores…

O VI foi o primeiro motor em “V” de grande produção da marca. Foi ainda mais desenvolvido nos anos seguintes, como BMW VII e IX, embora estes tenham tido muito menor uso, em parte pela Grande Depressão de 1929, que obrigou os fabricantes a reduzirem os custos.
As duas bancadas de 6 cilindros do IV eram aparafusadas a um único cárter de alumínio fundido e com um ângulo de 60° entre as mesmas. A produção em série se iniciou em 1926, após a aprovação do tipo ser concedida. A partir de 1930, depois de 1000 motores já terem sido entregues, a Alemanha foi novamente autorizada a construir aviões militares. A súbita demanda adicional fez com que os números de produção aumentassem rapidamente. Em 1933, o VI foi usado para as primeiras experiências da BMW com injeção direta de combustível, sendo nomeado 106A/D. O VI também foi colocado em uso incomum como unidade de força para o carro ferroviário experimental Schienenzeppelin, ou “Zeppelin dos trilhos”, capaz de alcançar 230 km/h!
Muitas versões do BMW VI foram desenvolvidas, mais uma prova da confiabilidade de um motor com o qual a empresa contribuiu fundamentalmente para o desenvolvimento do transporte aéreo alemão. Pelo menos 9.200 unidades foram fabricadas entre 1926 e 1938. O motor foi produzido sob licença na União Soviética sob a supervisão de Mikulin, como o M-17. No Japão, a Kawasaki Heavy Industries o produziu sob licença como o Kawasaki Ha-9.
Seu sucessor, o BMW VII, que também foi usado no segundo Do J II de von Gronau, é essencialmente o VI com uma caixa de engrenagens de redução no hélice, na razão de 0,62:1, permitindo que o motor funcione em rotações mais altas e gere maior potência, enquanto ainda mantém o hélice girando na faixa de rotações de maior eficiência; o VI usava um sistema direto, sem engrenagens ou correias para transmitir a potência do motor para o hélice. Infelizmente, isso também acarretou um aumento de peso do conjunto, de 546 para 615 kg. Uma mudança menor foi o movimento dos magnetos da parte de trás das bancadas dos cilindros para a frente, o que permitiu acesso mais fácil para manutenção (mudanças semelhantes ao seis cilindros BMW V original levaram ao modelo VIII). A carcaça do virabrequim era oferecida em liga de alumínio ou Elektron, uma liga de magnésio.
Agora eram 3 opções de taxa de compressão:
– Baixa (5,5:1), pra até 600 cv a 1.565 rpm;
– Média (6,0:1), pra até 750 cv a 1.650 rpm;
– Alta (7,3:1), pros mesmos valores da 6,0:1.
O VII também foi usado nas versões monomotor do famoso avião de transporte Junkers Ju-52.

BMW VIIa

Junkers Ju-52/1m monomotor. Este avião foi o único de apenas cinco exemplares construídos a ser operado pela Canadian Airways Ltd. de 1931 a 1943 e pela Canadian Pacific Airlines de 1943 a 1947.

Réplica do exemplar acima, convertida de um Ju-52/3m trimotor, no Royal Aviation Museum of Western Canada, em Winnipeg, Manitoba (Canadá); foto de 2006

O VII foi usado em testes com superalimentação que levaram à criação do IX. Empregando um compressor radial, os técnicos conseguiram extrair até 800 cv a 1.780 rpm desta versão, mas infelizmente não há muito mais informações a respeito.

No geral, o VI foi o workhorse da BMW no segmento aeronáutico, tendo equipado várias aeronaves de diferentes tipos. A versão soviética, Mikulin M-17, superou o VI original numa proporção de quase 3 pra 1, tendo sido produzidas 27.534 unidades e equipado aviões e até mesmo tanques (BT-7, T-28 e T-35)!
Além destes, também houveram outros motores V12, mas nem de longe alcançaram a popularidade do VI:
* V – 2 BMW III unidos pelo virabrequim, diâmetro x curso de 150 x 180 mm (na ordem), deslocamento de 38,2 litros, potência na faixa de 360 a 420 cv; equipou as aeronaves Albatros L-73 e L75, além do Rohrbach Ro VII Robbe.
* 112 – supõe-se que foi um protótipo movido a diesel; não consegui encontrar mais informações a respeito.
* 116 – Inicialmente conhecido como XII, diâmetro x curso de 130 x 130 mm, deslocamento de 20,7 litros, uso de compressor radial, taxa de compressão de 6,5:1, potência de 620 cv; desenvolvimento cessou em 1937.
* 117 – Inicialmente conhecido como XV, diâmetro x curso de 155.6 x 158 mm, deslocamento de 36 litros, uso de compressor radial, taxa de compressão de 6,5:1, potência de 905 cv a 2.320 rpm; usava sistema de injeção de combustível. Assim como o 116, o desenvolvimento cessou em 1937. Nota-se uma tendência downsizing já nessa época, visto que o 117  era 10,9 litros menor, mas conseguia 105 cv a mais que o mais potente derivado do VI, o IX.

Após isso tudo, em 1939, a 2ª Guerra teve início com a invasão da Polônia pela Alemanha, e a BMW focou em outros tipos de motor, como os radiais e até mesmo turbojatos e foguetes, usados em projetos avançados da Alemanha Nazista.

Como curiosidade: há alguns anos, o Museu de Carros e Tecnologia de Sinsheim, Alemanha, completou a construção/restauração de um carro de corrida antigo. Apelidado BMW Brutus Experimentalfahrzeug (“Veículo Experimental”), ele combina o chassi de um caminhão de bombeiros American-LaFrance, de 1907, com um motor BMW VI de até 750 cv a 1.700 rpm e uma caixa de 3 marchas com transmissão às rodas traseiras por corrente (!). Freios? Apenas no eixo traseiro. Tremendamente grande e pesado, ainda assim consegue passar dos 200 km/h mantendo baixíssimas rotações…uma tarefa para poucos bravos. E ainda é capaz de fazer um churrasquinho! https://www.youtube.com/watch?v=2pcRRk0msas

Teste do Top Gear com o Brutus: https://www.youtube.com/watch?v=wJn7LHE83cc

Haja coragem para pilotar esse monstro a 200 km/h…

Aerodinâmica? Que nada; o ar que saia da frente!

Consumo? Em litros por km rodado! rsrs

Bom, pessoal…espero que tenham gostado dessa primeira parte. Semana que vem nós continuamos a falar sobre os V12 BMW!

Até lá!

Fontes:
https://en.wikipedia.org/wiki/BMW_V
https://de.wikipedia.org/wiki/BMW_VI
https://en.wikipedia.org/wiki/BMW_VII
https://en.wikipedia.org/wiki/BMW_116
https://en.wikipedia.org/wiki/BMW_117
https://en.wikipedia.org/wiki/Wolfgang_von_Gronau
https://en.wikipedia.org/wiki/Dornier_Do_J
http://www.royalaviationmuseum.com/1022/junkers-ju-52-cf-arm/
http://sinsheim.technik-museum.de/en/brutus