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Alt 28.02.2007, 19:43     #12
Hermann   Hermann ist offline
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Dynamik und Effizienz in perfekter Harmonie: Die neuen Reihensechszylinder-Benzinmotoren mit Direkteinspritzung (High Precision Injection) im Magerbetrieb.

Mehr Fahrdynamik, Gewichtsoptimierung und ein immer geringerer Kraftstoffverbrauch – das sind die Ziele, die von den BMW Motorenentwicklern unter dem Leitmotiv der effizienten Dynamik verfolgt werden. Deshalb bietet jede neue Motorengeneration technologische Fortschritte, die auch in der Fahrpraxis unmittelbar spür- und messbar sind. Jetzt ist die Benzin-Direkteinspritzung reif für den Einsatz im Reihensechszylinder-Motor von BMW. Mit der High Precision Injection stellt BMW die erste Direkteinspritzung der zweiten Generation vor, die es ermöglicht, auch im Alltagsbetrieb deutliche Verbrauchseinsparungen ohne jegliche Leistungseinbußen zu realisieren. Im Reihensechszylinder-Saugmotor wird sie als Magerdirekteinspritzung betrieben und bewirkt eine zusätzliche Verbrauchsminderung gegenüber dem bereits sehr effizienten Motor mit vollvariablem Ventiltrieb, auf dem der neue Antrieb basiert.

Deutlich wird dieser Fortschritt etwa am Beispiel des neuen BMW 530i, der dank seines Reihensechszylinder-Motors mit High Precision Injection eine gegenüber dem Vorgängermodell um 10 kW gesteigerte Leistung und zugleich einen um 12 Prozent reduzierten Verbrauch aufweist. Damit unterscheidet sich die High Precision Injection deutlich von der Benzin-Direkteinspritzung der ersten Generation, die bei BMW aus guten Gründen nie zur Verbrauchsminderung eingesetzt wurde. Außerdem bleiben die typischen Qualitäten des weltweit innovativsten und technisch anspruchsvollsten Reihensechszylinder-Motors – dynamische Leistungsentfaltung, hohe Drehfreude und vorbildliche Laufruhe – uneingeschränkt gewahrt. Mit einer Leistung von 200 kW/272 PS und einem maximalen Drehmoment von 320 Newtonmetern setzt sich der neue Motor mit High Precision Injection an Spitze der von BMW in Serienfahrzeugen eingesetzten 3,0 Liter-Reihensechszylinder. In einer zweiten Variante wird der neue 3,0 Liter-Motor mit einer Leistung von 160 kW/218 PS und einem maximalen Drehmoment von 270 Newtonmetern angeboten.

Faszinierende Dynamik, überzeugende Wirtschaftlichkeit.

Die neu entwickelten Antriebseinheiten sind als Saugmotoren auf so genannten Magerbetrieb ausgelegt. Dies bedeutet, dass der Benzinanteil im Kraftstoff-Luft-Gemisch extrem sparsam dosiert werden kann, weil die direkt neben den Zündkerzen positionierten Piezo-Injektoren für eine besonders präzise Einspritzung ohne Streuverluste sorgen. Zugleich ist es den Motorenentwicklern von BMW gelungen, die überzeugende Effizienz mit faszinierender Performance zu kombinieren. Die Motoren können in der Fahrpraxis zuallererst mit der für BMW typischen Dynamik begeistern – und später mit auffällig günstigen Verbrauchswerten auch an der Tankstelle überzeugen. Somit erfüllen sie in beiden Bereichen die mit dem Leitmotiv der effizienten Dynamik verknüpften Anforderungen.

Die Vorteile beim Fahren und beim Tanken sind es, die den neuen Antriebsaggregaten zu ihrer Überlegenheit gegenüber der ersten Generation der Benzin-Direkteinspritzung verhelfen. Bisher konnten die mit dieser Technologie verbundenen Hoffnungen auf einen deutlich geringeren Kraftstoffkonsum in der täglichen Fahrpraxis nicht erfüllt werden. Für BMW war dies der Grund, auf den Einsatz der Benzin-Direkteinspritzung der ersten Generation zu verzichten. Ihre systembedingten Defizite lagen vor allem darin, dass Verbrauchsvorteile nur in einem schmalen Lastbereich bei niedrigen Drehzahlen erzielbar waren. Dies wurde von den Motorenentwicklern von BMW bereits frühzeitig erkannt. Deshalb nahmen sie die Herausforderung an, eine alternative Lösung für möglichst günstige Verbrauchswerte zu entwickeln. Im Jahre 2001 stellte BMW die drosselfreie Laststeuerung VALVETRONIC vor. Sie hat auf Anhieb – zuverlässig und auch im Praxisbetrieb messbar – zu wesentlichen Verbrauchsreduzierungen geführt, ist mittlerweile weltweit und in der gesamten Modellpalette von BMW im Einsatz und hat sich in mehr als einer Million Fahrzeugen bewährt.

Neuartige Piezo-Injektoren in optimaler Position.

Die VALVETRONIC wird weiterhin weltweit auch in den Sechszylinder-Motoren eine wichtige Rolle spielen. Parallel zur Einführung der VALVETRONIC wurde aber auch bei BMW intensiv daran gearbeitet, das Prinzip der Benzin-Direkteinspritzung in einer Form nutzbar zu machen, die den hohen Anforderungen der Marke gerecht wird. Das zweifellos große Potenzial dieser Technologie konnte jedoch erst jetzt, mit der Entwicklung der High Precision Injection, erschlossen werden. Neuartige Piezo-Injektoren, die den Kraftstoff mit einem Druck von 200 bar in den Zylinder befördern, ermöglichen eine besonders fein dosierte Gemischaufbereitung. Die neu entwickelten Injektoren wurden geschickt im beengten Bauraum zwischen den Ventilen im Zylinderkopf angeordnet und sind den hohen dort herrschenden Temperatur- und Druckbelastungen auf Dauer gewachsen. Die Düsennadeln reagieren extrem schnell und mit hoher Konstanz auf die vom Motorsteuergerät elektronisch übertragenen Einspritzimpulse. Damit bieten die neuen Piezo-Injektoren perfekte Voraussetzungen für eine exakte Kraftstoffbemessung und damit für eine kontrollierte, saubere und effiziente Verbrennung.

In ihrer idealen Position direkt neben der Zündkerze bewirkt jede der neuartigen, nach außen öffnenden Piezo-Düsen eine stabile und kegelförmige Ausbildung des Einspritzstrahls im Brennraum. Im Gegensatz zu der bislang üblichen wandgeführten Einspritzung ermöglicht das nunmehr strahlgeführte Verfahren eine erheblich schnellere, vor allem aber effizientere Gemischaufbereitung. Sie vollzieht sich in unmittelbarer Nähe zur Zündkerze, die mit der Wandbenetzung einhergehenden Kraftstoff-Streuverluste bleiben deshalb aus.

Auf diese Weise ist auch die den Magerbetrieb kennzeichnende Schichtladung möglich. Dabei bilden sich innerhalb des Brennraums verschiedene, ineinander übergehende Schichten unterschiedlicher Kraftstoff-Luft-Gemische. Mit größerer Entfernung zur Zündkerze nimmt der Benzin-Anteil im Gemisch kontinuierlich ab. Nur unmittelbar im Bereich der Kerze steht eine besonders fette und daher zündfähige Gemisch-Schicht zur Verfügung. Sobald sie entflammt wird, verbrennen auch die mager zusammengesetzten Schichten in größerer Distanz zur Zündkerze sauber und gleichmäßig.

Wirtschaftlich und leistungsstark bis in hohe Drehzahlbereiche.

Die Ausformung der Injektoren und ihre optimale Positionierung ermöglichen es, die hohe Präzision der Gemischaufbereitung über einen breiten Betriebsbereich hinweg zu gewährleisten. Daher kann der Magerbetrieb auch in höheren Drehzahl- und Lastbereichen aufrechterhalten werden. Darin liegt ein wesentlicher Grund für die Verbrauchsvorteile der High Precision Injection gegenüber einer Benzin-Direkteinspritzung der ersten Generation. Gegen den Einsatz der Benzin-Direkteinspritzung der ersten Generation in Motoren von BMW sprach auch ihr leistungshemmender Charakter. Weil die Maßnahmen zur Verwirbelung von Kraftstoff und Luft über Klappensysteme in der Sauganlage einen Teil der Motorleistung in Anspruch nahmen, wurden Effizienz und Maximalleistung spürbar beeinträchtigt. Auch dieses Problem ist nun gelöst: Im Vergleich zu bisherigen Direkteinspritzern kann der neue Reihensechszylinder mit High Precision Injection von BMW deutlich freier atmen.

High Precision Injection: Neues Kapitel einer Erfolgsgeschichte.

Die Einführung der Benzin-Direkteinspritzung für Reihensechszylinder-Motoren ist das Ergebnis einer integrativen Entwicklungsstrategie von BMW. Ihr Ziel ist es, die vorhandenen Qualitäten eines Motorenkonzeptes nicht nur zu wahren, sondern mit technischen Innovationen weiter zu steigern. So markiert der mit High Precision Injection ausgerüstete Antrieb ein neues Kapitel in der konsequent vorangetriebenen Entwicklungsgeschichte der Reihensechszylinder von BMW. Als Basis dieser neuen Variante dient das hinsichtlich Leistungsentfaltung, Leistungsgewicht und Laufkultur weltweit anspruchsvollste Triebwerk seiner Art, der Sechszylinder-Motor mit Magnesium-Aluminium-Verbund-Kurbelgehäuse. Der durch den Einsatz des besonders leichten Werkstoffs Magnesium erzielte Gewichtsvorteil wirkt sich auf die Wirtschaftlichkeit, aber auch auf die Agilität jedes von diesem Motor angetriebenen Fahrzeugs überaus positiv aus. Auch die speziell entwickelten und im Hydroforming-Verfahren gefertigten Leichtbau-Nockenwellen tragen zur Gewichtsoptimierung bei. Die elektrische Kühlmittelpumpe läuft temperaturabhängig gesteuert nur dann, wenn sie wirklich benötigt wird und trägt so zur Steigerung des Wirkungsgrads des Motors bei. Mit einer Leistungsaufnahme von nur 200 Watt beansprucht sie gerade einmal ein Zehntel der für konventionelle Pumpen üblichen Antriebsenergie.

Mit dem Einsatz der Benzin-Direkteinspritzung wird erneut ein großer Schritt zur Effizienzsteigerung beim Reihensechszylinder-Motor von BMW getan. Die High Precision Injection wird unter Beibehaltung aller für diesen Motor typischen Eigenschaften zum neuen Bestandteil des Sechszylinders. Zu den besonderen Ingenieurleistungen gehört es, dass die neuen Piezo-Injektoren integriert werden konnten, ohne dass dazu Kompromisse in der Gestaltung von Zylinderkopf und Kolben eingegangen werden mussten. Auf diese Weise behält der Motor trotz des verbesserten Wirkungsgrades seinen ursprünglichen Charakter, der von Drehfreude und vorbildlicher Laufruhe geprägt ist.

Sauber und intelligent gesteuert: NOX-Speicherkatalysatoren.

Die neuen Reihensechszylinder-Motoren mit High Precision Injection werden zunächst auf den europäischen Märkten eingeführt. Die weitere Verbreitung folgt sukzessive mit steigender Verfügbarkeit von schwefelfreiem Kraftstoff, auf den die NOX-Speicherkatalysatoren dieser Motoren angewiesen sind. Gleichwohl werden europäische Kunden ihr Fahrzeug auch in solchen Ländern nutzen können, in denen schwefelfreier Kraftstoff noch nicht flächendeckend angeboten wird. Die Motoren können dann lediglich ihre besonderen Verbrauchsvorteile nicht völlig ausspielen, weil häufiger als beim Betrieb mit schwefelfreiem Kraftstoff ein Regenerierungszyklus für den Speicherkatalysator initiiert werden muss.
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Viele Grüße Hermann

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