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Alt 28.09.2006, 19:15     #4
Hermann   Hermann ist offline
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Die Motoren.

Gesteigerter Fahrspaß bei verbesserter Wirtschaftlichkeit – auch die komplett neu entwickelten Motoren für den MINI Cooper und den MINI Cooper S läuten einen Generationswechsel ein. Beide 1,6 Liter-Vierzylinder entstammen einer mit Knowhow aus dem Motorsport konstruierten Triebwerksfamilie, die mit zahlreichen innovativen Detaillösungen aufwartet. Der Saugmotor des neuen MINI Cooper leistet 88 kW/120 PS, das Turboaggregat des MINI Cooper S eindrucksvolle 128 kW/175 PS. Im ersten Halbjahr 2007 ergänzt der MINI One mit einem 70 kW/95 PS starken 1,4 Liter-Motor die Modellpalette. Darüber hinaus wird in Zukunft auch beim neuen MINI modernste Turbodiesel-Technik zur Verfügung stehen.

Die Einführung der komplett neu konstruierten Benzinmotoren ist für MINI nicht nur der Schlüssel zu gesteigerter Fahrdynamik, sondern auch ein bedeutender Schritt auf dem Weg zur Umsetzung der Selbstverpflichtung der europäischen Automobilindustrie, bis 2008 die CO2-Emissionen im Flottendurchschnitt auf 140 g/km zu senken. „Mit der neuen Triebwerksfamilie ist es gelungen, anspruchsvolle und technisch aufwändige Motorentechnologie in das Segment der Klein- und Kompaktfahrzeuge zu übertragen“, sagt Erich Sonntag, Projektleiter Antrieb bei der Entwicklung des neuen MINI. „Unser Kernziel lautete effiziente Dynamik. Mit anderen Worten: verbesserte Fahrleistungen bei gleichzeitig gesenktem Verbrauch.“

MINI Cooper S: Turbomotor mit Benzin-Direkteinspritzung.

Besonders eindrucksvolle Leistungsdaten kennzeichnen den 1,6 Liter-Turbomotor, der im neuen MINI Cooper S zum Einsatz kommt. Eine Höchstleistung von 128 kW/175 PS und eine spezifische Leistung von 80,1 kW/Liter Hubraum sind Werte, mit denen der aus Leichtmetall gefertigte Vierzylinder Maßstäbe in seiner Klasse setzt. Die Höchstleistung liegt bei 5 500 min–1 an. Das maximale Drehmoment des Motors beträgt 240 Nm, das im Drehzahlbereich zwischen 1600 und 5 000 Touren praktisch konstant zur Verfügung steht. Beim Beschleunigen wird das Drehmoment mittels kurzfristiger Erhöhung des Ladedrucks (Overboost) sogar auf 260 Nm angehoben.

Entsprechend dynamisch zieht der neue MINI Cooper S durch. Den Standardsprint von null auf Tempo 100 erledigt er in 7,1 Sekunden. Die Beschleunigung von 80 auf 120 km/h, wie sie beispielsweise für einen Überholvorgang benötigt wird, ist in 5,5 Sekunden absolviert. Als Höchstgeschwindigkeit erreicht der neue MINI Cooper S 225 km/h.

Zu den Qualitäten des neuen Motors gehört es, neben eindrucksvollen Fahrleistungen auch eine hohe Effizienz zu realisieren. So begnügt sich der neue MINI Cooper S beim Durchschnittsverbrauch nach EU-Testzyklus mit moderaten 6,9 Litern pro 100 Kilometer Fahrstrecke.

Modernste Antriebstechnik sorgt für Höchstleistung und Effizienz.

Das neue Turbotriebwerk steht – ähnlich wie die Saugmotor-Variante im MINI Cooper – für modernsten Motorenbau. Die vier Ventile pro Zylinder werden von zwei obenliegenden Nockenwellen, reibungsoptimierten Rollenschlepphebeln und hydraulischen Ventilspiel-Ausgleichselementen gesteuert. Die Auslassventile sind mit Natrium gefüllt, um den bei einem Turbomotor höheren Kühlbedarf zu decken. Die Einlassnockenwelle verfügt über eine stufenlose Phasenverstellung, mit der die Ventilsteuerzeiten der momentanen Leistungsanforderung angepasst werden. So wird ein Optimum an Leistung und Drehmoment bei gleichzeitig niedrigen Verbrauchs- und Emissionswerten erreicht.

Den Kraftstoff erhält der Turbo-Vierzylinder über eine Direkteinspritzung nach dem Common-Rail-Prinzip. Eine für alle Zylinder gemeinsame Edelstahl-Speicherleitung (englisch: common rail) wird von einer Hochdruckpumpe am hinteren Ende der Einlassnockenwelle mit hohem Druck gefüllt. Seitlich im Zylinderkopf positionierte Einspritzventile befördern den Treibstoff aus dem Speicher in Bruchteilen von Sekunden in exakt dosierten Portionen direkt in den Brennraum. Vier Ventiltaschen und eine mittig angeordnete Brennraummulde auf jedem Kolben sorgen für optimale Ladungsschichtung des homogenen Benzin-Luft-Gemischs ( = 1,0). Die Kolben, die in gusseisernen Buchsen laufen und auch durch die für einen Turbomotor vergleichsweise hohe Verdichtung von 10,5 : 1 thermisch stark beansprucht werden, sind spritzölgekühlt.

Spontane Kraftentfaltung dank Twin-Scroll-Turbolader.

Für eine Premiere in seinem Fahrzeugsegment sorgt der neue MINI Cooper S mit dem Twin-Scroll-Turbolader. Sein Bauprinzip ermöglicht einen besonders spontanen Leistungsaufbau. Im Abgaskrümmer und im Turbolader sind die Kanäle von jeweils zwei Zylindern voneinander getrennt. Diese Anordnung führt durch die Reduzierung des Abgasgegendrucks bei niedrigen Drehzahlen dazu, dass die Dynamik der pulsierenden Gassäulen im Krümmer besser genutzt wird. Dieser Effekt begünstigt das Ansprechverhalten des Turboladers. Seine Laderschaufeln kommen schon bei niedrigeren Motordrehzahlen optimal in Schwung.

Der Ladedruck, der über ein als Wastegate bezeichnetes Überdruckventil auf 0,8 bar begrenzt wird, baut sich schon bei einer Drehzahl von 1400 min–1 auf. Das für aufgeladene Motoren herkömmlicher Art typische Turbo-Loch ist daher beim Beschleunigen mit einem MINI Cooper S praktisch nicht mehr zu spüren. Sein 1,6 Liter-Turboantrieb zeigt ein Ansprechverhalten, das an einen deutlich hubraumstärkeren Saugmotor erinnert. „Das Bestreben, mit kleinen und verbrauchsgünstigen Motoren die Leistungen größerer Triebwerke zu realisieren, wird als Downsizing bezeichnet“, erläutert Antriebsprojektleiter Erich Sonntag. „Mit einer spezifischen Leistung von etwa 110 PS pro Liter Hubraum ist der Turbomotor des neuen MINI ein gutes Beispiel dafür.“

Der Motor des MINI Cooper: Kompakt, kraftvoll, sparsam.

Mit seinem ebenfalls 1,6 Liter großen Saugmotor bringt der neue MINI Cooper fulminanten Fahrspaß mit vorbildlicher Wirtschaftlichkeit in Einklang. Seine Höchstleistung von 88 kW/120 PS erreicht dieser Antrieb bei 6 000 Touren. Doch schon bei 2 000 min–1 steht ein Drehmoment von 140 Nm zur Verfügung, das Maximum von 160 Nm wird bei 4 250 min–1 erreicht. Durch das breite nutzbare Drehzahlband kombiniert das kompakte Triebwerk optimalen Fahrspaß mit günstigem Verbrauch. Der neue MINI Cooper beschleunigt in 9,1 Sekunden aus dem Stand auf 100 km/h, die Höchstgeschwindigkeit liegt bei 203 km/h an. Das durchzugskräftige Vierzylinder-Triebwerk ermöglicht die Beschleunigung von 80 bis 120 km/h – zum Beispiel bei einem Überholvorgang – in 9,4 Sekunden. Im EU-Testzyklus begnügt sich der neue MINI Cooper mit einem Benzinverbrauch von durchschnittlich 5,8 Litern je 100 Kilometer.

VALVETRONIC Technologie stand Pate.

Zu den innovativen Technikdetails des Vierzylinders gehört die vollvariable Ventilsteuerung, die auf Basis der einzigartigen VALVETRONIC Technologie der BMW Group entwickelt wurde. Bei dieser Ventilsteuerung werden Hub und Öffnungsdauer der Einlassventile in Sekundenbruchteilen der jeweiligen Leistungsanforderung angepasst. Dazu wirkt die Nockenwelle nicht direkt über einen Schlepphebel auf das Ventil, sondern über einen weiteren Zwischenhebel. Dessen Drehpunkt wird über eine elektromotorisch betriebene Exzenterwelle verstellt. Je nach Stellung des Umlenkhebels variiert der Hub der Einlassventile stufenlos zwischen 0,2 und 9,5 Millimeter. Die Umstellung von Minimal- auf Maximalhub geschieht innerhalb von etwa 300 Millisekunden.

Zusätzlich zur variablen Steuerung des Ventilhubs auf der Einlassseite werden die Steuerzeiten auf Einlass- und Auslassseite drehzahlabhängig gespreizt. Die Verstellung erfolgt ebenfalls stufenlos, auch diese Umstellung geschieht im Bedarfsfall innerhalb von 300 Millisekunden. Diese enorme Reaktionsgeschwindigkeit wird durch einen leistungsfähigen 32-Bit-Computer realisiert, der Teil der Motorsteuerung ist.

Variabler Ventilhub und drehzahlabhängige Nockenwellensteuerung bewirken gemeinsam eine Optimierung von Drehmomentverlauf und Leistungsabgabe. Bereits im niedertourigen Betriebsbereich stellt der Motor des neuen MINI Cooper ein hohes Drehmoment zur Verfügung und im oberen Drehzahlbereich wird spürbar mehr Leistung erzeugt als bei herkömmlichen Motoren. Darüber hinaus sorgen beide Technologien für einen deutlich reduzierten Kraftstoffverbrauch – je nach Streckenprofil um bis 20 Prozent. Im EU-Testzyklus liegt die Einsparung bei rund 12,5 Prozent. Ein weiterer Vorteil ist die von der Kraftstoffqualität unabhängige Funktionsweise. Sie ist ein bedeutendes Kriterium für einen weltweit agierenden Hersteller wie MINI.

Neue Triebwerksfamilie mit Technologie aus dem Motorsport.

Die neuen Motoren von MINI Cooper und MINI Cooper S entstehen im BMW Group Motorenwerk Hams Hall (Großbritannien). Im Vergleich zum Vorgängermodell sind beide um 180 Grad gedreht eingebaut, die Auslass-Seite liegt nun vorne. Im Grundmotor gleichen sich Saug- und Turbobenziner in vielen Bereichen. Beiden Triebwerken gemeinsam sind der Zylinderabstand von 84 Millimetern, die Bohrung von 77 Millimetern, der Hub von 85,5 Millimetern und damit der Hubraum von 1598 Kubikzentimetern. Die zweiteilige Bedplate-Konstruktion des Kurbelgehäuses stellt eine aus dem Motorsport stammende Technologie dar. Zylinderblock und Lagergehäuse sind aus einer Aluminiumlegierung gegossen. Die Integration des Kettenkastens in das Gehäuse führt zu einer Gewichtsersparnis, verbessert die Akustik und reduziert den Bauteileaufwand.

Die Nockenwellen der beiden Motorvarianten sind gebaut. Im Gegensatz zum konventionellen Gussverfahren werden dabei Nockenringe aus hochfestem Edelstahl auf die eigentliche Welle aufgeschrumpft. Anschließend werden die Nocken mit einer Genauigkeit von 1∕1000 Millimeter feingeschliffen. Auch die Exzenterwelle der Phasenverstellung wird in diesem Verfahren gefertigt, was zur weiteren Gewichtsreduzierung beiträgt.

Zum Leichtbaukonzept, das bei der Entwicklung der neuen MINI Motoren zur Anwendung kam, gehört auch die Reduzierung der Reibungsverluste. So sind die Kurbelwellen beider Antriebseinheiten gewichtsoptimiert konstruiert und außerdem mit speziellen Lagerschalen und vergleichsweise kleinen Lagerzapfen – Durchmesser: 45 mm – versehen. Generator und Klimakompressor werden jeweils von einem einzigen Poly-V-Riemen angetrieben. Den Antrieb der Wasserpumpe übernimmt dagegen ein Reibrad. Beide Maßnahmen verhelfen den Motoren des neuen MINI zu einer besonders kompakten Bauart. Sie gehören zu den kürzesten Vierzylinder in ihrer Hubraumklasse.

Eine Neuheit im Segment des MINI ist die Ausstattung der Motoren mit einer volumenstromgeregelten Ölpumpe. Diese über eine Kette angetriebene Pumpe fördert stets nur die Ölmenge, die vom Motor tatsächlich benötigt wird. Der Leistungsbedarf der Nebenaggregate wird so um rund 160 Watt reduziert, bei 6 000 min–1 werden rund 1,25 kW gewonnen und der Kraftstoffverbrauch reduziert sich um etwa ein Prozent. Einen ähnlichen Effekt hat die abschaltbare Wasserpumpe des Kühlmittelkreislaufs. Sie wird erst angetrieben, wenn der Motor seine Betriebstemperatur erreicht hat. Dadurch wird in der Warmlaufphase Treibstoff gespart, außerdem erreicht der Katalysator schneller die für eine optimale Wirkung nötige Temperatur.
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Viele Grüße Hermann

"Nur wer für den Augenblick lebt, lebt für die Zukunft"Heinrich von Kleist
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