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Alt 25.04.2006, 19:44     #1
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BMW Innovationstag 2006 EfficientDynamics

Einleitung: BMW Innovationstag 2006. EfficientDynamics.

BMW Antriebsentwicklung: Konsequenter Fortschritt für effiziente Dynamik.

Mit Effizienz zur Höchstleistung:BMW präsentiert die Zukunft des Turbomotors.

Das Drehmoment- und Leistungsdiagramm des BMW 3,0 Liter-Reihensechszylinder-Ottomotors mit Twin-Turbo und High Precision Injection.

Dynamik und Effizienz in perfekter Harmonie: Die erste Benzin-Direkteinspritzung mit deutlichem Verbrauchsvorteil.

Das Drehmoment- und Leistungsdiagramm des BMW 3,0 Liter-Reihensechszylinder-Ottomotors mit Mager-Direkteinspritzung der zweiten Generation (High Precision Injection).

Die technischen Daten der BMW 3,0 Liter-Reihensechszylinder-Ottomotoren.

Reaktionsschnell und präzise: Ein Automatikgetriebe, das auch sportliche Fahrer begeistert.

Energieströme effizienter nutzen: Intelligente Generatorregelung und Bremsenergie-Rückgewinnung.

BMW Werkstoffe: Integriertes Know-how von der Forschung bis zur Fertigung.

Höchste Funktionalität auf leichte Art: Intelligente Materialentwicklung im Karosserie- und Motorenbau.
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Geändert von Hermann (25.04.2006 um 20:18 Uhr)
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Alt 25.04.2006, 19:49     #2
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Wer sich für einen BMW entscheidet, soll dies in der Gewissheit tun, ein Fahrzeug zu erwerben, das ein Maximum an Fahrvergnügen bei gleichzeitig größtmöglicher Wirtschaftlichkeit bietet. Unter dem Oberbegriff EfficientDynamics fasst BMW alle Entwicklungsaktivitäten zusammen, die diesem Anspruch dienen.

Beim Innovationstag 2006 präsentiert BMW Entwicklungen aus den Bereichen Antrieb, Energiemanagement und Werkstoffe, die dazu beitragen, aktuelle Kundenwünsche nach noch effizienteren Gesamtkonzepten überzeugend zu erfüllen und zugleich die Herausforderungen von morgen zu meistern. Das Kundeninteresse an Fahrzeugen, die eine höhere Leistung und zunehmend vielfältige Komfort- und Sicherheitsfunktionen bieten, zugleich aber weniger Kraftstoff verbrauchen sollen, stellt hohe Anforderungen an die Automobilentwickler. Verschärfte gesetzliche Rahmenbedingungen zur Verbrauchs- und Emissionsreduzierung verstärken die Notwendigkeit und bestätigen die bereits vor Jahren gewählte Ausrichtung.

Innovation löst Zielkonflikte auf.

Mit dem Streben nach effizienter Dynamik verfolgt BMW eine Strategie, die in jeder Beziehung zukunftsfähig und zukunftsweisend ist. Sie führt zu Fahrzeugen, in denen sich der Kernwert der Marke BMW – die Freude am Fahren – ebenso widerspiegelt wie der Anspruch moderner und zukunftsorientierter Kunden. Die Faktoren Fahrleistung, Verbrauch und Gewicht stehen beim Konzept der effizienten Dynamik in enger Relation zueinander. Gezielte Innovationen auf den Gebieten Antrieb, Leichtbau und Aerodynamik ermöglichen es jedoch, den Zielkonflikt aufzulösen und neue Kombinationen aus Fahrdynamik und Verbrauch zu kreieren. Aktuelle Beispiele dafür zeigt der BMW Innovationstag 2006. So sind beispielsweise Verbrennungsmotoren, die in den aktuellen Modellen von BMW zum Einsatz kommen, nicht nur außergewöhnlich leistungsstark, sondern tragen mit ihrem hohen Wirkungsgrad im Gesamtsystem deutlich zur Effizienzsteigerung bei. Intelligenter Materialeinsatz und moderne Fertigungstechnik ermöglichen es, das Gewicht der Fahrzeuge trotz einer immer umfangreicheren Ausstattung zu begrenzen.

Konsequenter Weg von der Forschung bis zur Fertigung.

Das Leitmotiv der effizienten Dynamik beeinflusst sämtliche Bereiche der Automobilentwicklung innerhalb der BMW Group. Weil dies das Entwickeln grundlegend neuer Lösungen einschließt, sucht die Materialforschung beständig nach neuen Werkstoffen. Diese tragen dazu bei, das Fahrzeuggewicht zu optimieren und damit Fahrdynamik und Fahrspass zu erhöhen. Die für die BMW Group auf diesem Gebiet tätigen Spezialisten verfügen über eine nicht nur innerhalb der Automobilindustrie herausragende Kompetenz. Aus den von ihnen definierten Anforderungen an neue Materialien ergeben sich maßgebliche Impulse für die Werkstoffforschung. Zugleich sind sie in der Lage, neueste wissenschaftliche Erkenntnisse innerhalb kurzer Zeit für die praktische Anwendung nutzbar zu machen. Das Ergebnis: Der Kunde erhält ein Fahrzeug, das in der Summe seiner Qualitäten stets die Spitze des erreichbaren technischen Stands darstellt. Dazu gehört auch, dass einzelne Fahrzeugkomponenten aus Materialien gefertigt werden, die zuvor in dieser Form gar nicht existierten und so die Automobile von BMW einzigartig machen. Aus einem vollkommen neu und exklusiv für BMW entwickelten Kunststoff wird beispielsweise die vordere Seitenwand des neuen BMW 3er Coupé gefertigt. Das extrem leichte Bauteil weist auch in Bezug auf Designfreiheit und Temperaturbeständigkeit Materialeigenschaften auf, die bisher bei Kunststoff nicht realisierbar waren. So führt die Technologieführerschaft des Unternehmens unmittelbar zu Kundenvorteilen, die nur ein BMW bieten kann. Das Bauteil ist nicht nur leichter als eine konventionelle Seitenwand aus Stahl, sondern weist bei leichtem Krafteintrag weniger Beschädigungen auf.

Von der theoretischen Idee bis zum praktischen Fahrerlebnis führt auch in der Motorenentwicklung von BMW ein konsequenter Weg. Das muss nicht immer der schnellste Weg sein, denn zum Selbstverständnis der Marke gehört es, die Serienreife einer technischen Lösung am Kundennutzen zu messen. Bei jedem neuen BMW Modell steigt die Dynamik und das ist für den Fahrer unmittelbar erlebbar. Genau dasselbe muss für die angestrebten Verbrauchsvorteile gelten. BMW hat deshalb auf den Einsatz einer Benzin-Direkteinspritzung der ersten Generation bewusst verzichtet, weil sie die erhofften Verbrauchseinsparungen nur in einem engen Drehzahlbereich ermöglichte und daher den hohen Anforderungen an Fahrzeuge der Marke nicht gerecht werden konnte. Die Motorenentwickler von BMW waren aber sehr wohl in der Lage, zwischen dem grundsätzlichen Potenzial der Benzin-Direkteinspritzung und der zunächst nur im Ansatz gelungenen Umsetzung zu differenzieren. Folgerichtig entwickelten sie mit der drosselfreien Laststeuerung VALVETRONIC eine Technologie, mit der auf Anhieb auch in der Praxis weitaus höhere Verbrauchsvorteile zu realisieren waren, ohne jedoch die Grundlagenarbeit an der Benzin-Direkteinspritzung aus den Augen zu verlieren. Das Ergebnis liegt nun vor: Mit der High Precision Injection präsentiert BMW die erste Benzin-Direkteinspritzung der zweiten Generation, die über weite Drehzahl- und Lastbereiche und damit auch in der alltäglichen Fahrpraxis zu signifikanten Verbrauchsreduzierungen führt.

Kompetenz mit Breitenwirkung.

Die Vorzüge der High Precision Injection werden mit dem sukzessiven Einsatz in immer mehr Modellreihen und Märkten schnell einer großen Zahl von Kunden zugänglich sein. Diese Breitenwirkung ist bei BMW ein wichtiges Kriterium, um den Stellenwert einer Innovation zu ermessen. Auch am Beispiel des intelligenten Energiemanagements lässt sich anschaulich darstellen, dass verschiedene Entwicklungsschritte konsequent aufeinander aufbauen. Schon in den heute auf dem Markt erfolgreichen Modellen von BMW wird die Erzeugung und Nutzung von elektrischer Energie mit hoher Effizienz gesteuert. Künftige Systeme werden dafür sorgen, Energieverluste soweit möglich zu vermeiden. Wo das nicht möglich ist, werden die Verluste geschickt in nutzbare Energieformen gewandelt, wie z.B. die Bremsenergienutzung über Brake Energy Regeneration.

Hybrid-Konzepte: Schritt für Schritt zur Serienreife.

Mit der von BMW entwickelten Brake Energy Regeneration mittels intelligenter Generatorregelung (IGR) kann jetzt die Erzeugung von elektrischer Energie gezielt in die Schub- und Bremsphasen des Fahrzeugs verlagert werden. So wird ein Teil der Bremsenergie in Strom gewandelt. Während der Konstantfahr- und Beschleunigungsphasen steht dann das energetische Potenzial des Kraftstoffs in höherem Umfang für die Erzeugung von Bewegungsenergie zur Verfügung. Ein Gewinn an Dynamik ist die Folge. Dieser auch im Fahrverhalten spürbare Effekt wird als passives Boosten bezeichnet. Weil die Steuerung der elektrischen Energieströme mittels IGR dabei nur mittelbar zu mehr Fahrdynamik führt, sprechen die Entwicklungsingenieure auch von einer Micro-Hybridisierung. Noch effektiver wird das Zusammenspiel zwischen Primär- und Elektroenergieeinsatz bei der nächsten Stufe, dem Mild-Hybrid-Konzept, das die direkte und ergänzende Nutzung von Strom zur Fortbewegung bei gleichzeitigem Betrieb des Verbrennungsmotors vorsieht. Auf diese Weise wird ein aktives Boosten bewirkt: Der Elektromotor unterstützt den Verbrennungsantrieb beim Erzeugen von Dynamik. Eine Voll-Hybridisierung wird erreicht, wenn das Fahrzeug in unterschiedlichen Fahrsituationen nicht nur mit dem Verbrennungsmotor, sondern auch rein elektrisch betrieben werden kann.

Die intelligente Generatorregelung von BMW steht unmittelbar vor der Serienreife. Ein Voll-Hybrid-Konzept wurde auf der Internationalen Automobilausstellung (IAA) 2005 in Frankfurt mit dem BMW Concept X3 EfficientDynamics vorgestellt. Das mit einem Aktivgetriebe und Hochleistungskondensatoren ausgestattete Konzeptfahrzeug unterscheidet sich deutlich von anderen bislang realisierten Hybridkonzepten. Sein Antriebssystem fördert nicht nur die Wirtschaftlichkeit, sondern auch die Dynamik, indem es die Leistungen des Verbrennungs- und des Elektromotors miteinander kombiniert. Zum besonders dynamischen Beschleunigen steht schon unterhalb von 1500 min–1 ein aus beiden Antriebsquellen gemeinsam generiertes maximales Drehmoment von 600 Newtonmetern zur Verfügung. So wird es möglich, innerhalb von 6,7 Sekunden auf Tempo 100 zu spurten und eine Höchstgeschwindigkeit von 235 km/h zu erreichen. Basis des Konzeptfahrzeugs ist – wie schon aus dem Namen ersichtlich – ein BMW X3.

Wasserstoff-Antrieb: Zukunftstechnik schon heute erfahren.

Ähnliches gilt für die Nutzung von Wasserstoff zum Betrieb von Fahrzeugen. Das Konzept BMW CleanEnergy bietet die Voraussetzungen für eine nachhaltige Mobilitätsstrategie. Neben dem Forschungsfahrzeug BMW H2R sind derzeit auch mit Wasserstoff betriebene BMW Demonstrationsfahrzeuge im Einsatz. Im Rahmen eines praxisnahen Testprogramms dienen diese Fahrzeuge der Alltagserprobung. BMW konzentriert sich beim Projekt CleanEnergy auf die Nutzung von Wasserstoff in Verbrennungsmotoren. Sie sind leichter, leistungsstärker und kostengünstiger als die ebenfalls in Frage kommenden Brennstoffzellen und damit für Anwendungen in BMW Fahrzeugen das besser geeignete Antriebskonzept. Darüber hinaus kann die Produktion von Wasserstoff-Verbrennungsmotoren in bestehende Fertigungsprozesse integriert werden.

Leistungsfähigkeit und Attraktivität eines solchen Wasserstoff-Antriebs sind unübersehbar. Das Forschungsfahrzeug BMW H2R hat mit seinem 210 kW/285 PS starken Zwölfzylinder-Motor gleich mehrere Rekorde für Wasserstoff-Fahrzeuge aufgestellt. Ein BMW mit Wasserstoff-Verbrennungsmotor befindet sich bereits im Serienentwicklungsprozess und wird der Öffentlichkeit im Laufe der nächsten zwei Jahre vorgestellt werden.
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Alt 25.04.2006, 19:51     #3
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BMW Antriebsentwicklung: Konsequenter Fortschritt für effiziente Dynamik.

Gesetzliche Vorgaben bilden den Rahmen, die Wünsche der Kunden bestimmen die Zielrichtung. Der zentrale Impuls für das Streben nach immer neuen Innovationen erwächst aus dem Selbstverständnis der Marke, der technologischen Kompetenz des Unternehmens und den daraus abgeleiteten Ansprüchen an die Produkte. Freude am Fahren ist das Motiv, das nicht nur den Erwartungen der Kunden, sondern auch den Herausforderungen an die Ingenieure zugrunde liegt. Doch Fahrvergnügen wird heute nicht allein aus möglichst hoher Dynamik, sondern zunehmend auch aus gesteigerter Effizienz gewonnen. Zur bewusst empfundenen Freude am Fahren gehört auch die Gewissheit, den Spaß an der Dynamik nicht mit übermäßig hohem Kraftstoffkonsum erkaufen zu müssen. BMW hat daher das generelle Entwicklungsziel der effizienten Dynamik mit sehr klaren Vorgaben definiert. Jede neue Motorengeneration bietet die Voraussetzung für noch bessere Fahrleistungen. Zugleich sorgt jede neue Antriebseinheit aber immer auch für gesteigerte Wirtschaftlichkeit.

Mit den aktuell angebotenen Benzin- und Dieselmotoren setzt BMW Maßstäbe für effiziente Dynamik. Sie sind das Ergebnis eines konsequent verfolgten Entwicklungsprozesses, bei dem Leistungssteigerung und Verbrauchsoptimierung als gleichberechtigte Ziele nebeneinander standen. Darüber hinaus bieten die in den aktuellen Modellen eingesetzten Antriebseinheiten das Potenzial, um auf beiden Gebieten auch in Zukunft Fortschritte zu erzielen. Technische Innovationen bauen aufeinander auf und ergänzen sich.

Mehr Leistung, Komfort und Sicherheit – aber weniger Verbrauch.

Ein Vergleich von Motorenkonzepten aus früheren Jahrzehnten mit den aktuellen Antriebseinheiten macht die konsequent betriebene Entwicklungsarbeit deutlich. Die Gegenüberstellung eines BMW 323i des Modelljahres 1983 mit dem derzeit angebotenen BMW 325i – beide mit einem Reihensechszylinder-Motor bestückt – zeigt die Unterschiede auf: Die Motorleistung stieg um 57, das maximale Drehmoment um 24 Prozent. Der Beschleunigungswert wurde um ebenfalls 24 Prozent verbessert. Während das Fahrzeuggewicht um 38 Prozent stieg, konnte der Luftwiderstandsbeiwert um 16 Prozent gesenkt werden. Der Kraftstoffverbrauch liegt heute um 20 Prozent unter dem Wert des Jahres 1983. Und auf dem Gebiet der Abgasreinigung konnte gar eine Verbesserung um 95 Prozent erzielt werden.

Aus diesen Zahlen wird ersichtlich, wie sehr der Entwicklungsfortschritt von der Zielsetzung der effizienten Dynamik bestimmt ist. Moderne Fahrzeuge bieten mehr Platz, mehr Komfort und mehr Sicherheit. Sie sind daher größer und schwerer als frühere Modelle des gleichen Segments. Die gewachsene Stirnfläche wurde mit aerodynamischen Maßnahmen mehr als nur ausgeglichen. Der Einsatz moderner Werkstoffe konnte die Gewichtszunahme in Grenzen halten, jedoch nicht komplett kompensieren. Dass dennoch der Kraftstoffkonsum nicht stieg, sondern im Gegenteil ganz erheblich gesenkt werden konnte, ist dem massiv verbesserten Wirkungsgrad der Motoren zu verdanken. Mit verringerter Reibung, optimierter Verbrennung und effizienterem Ladungswechsel ermöglichen sie spürbar mehr Dynamik bei messbar weniger Verbrauch. Unterstützende Wirkung leisten dabei die neuen Getriebe mit ihrer höheren Gangzahl und der damit verbundenen optimierten Spreizung. Parallel zur Verbrauchssenkung wurde eine beträchtliche Emissionsminderung erreicht. Eine aufwändige Abgasnachbehandlung führt dazu, dass problemlos auch solche gesetzlichen Regelungen eingehalten werden können, die nur noch einen Bruchteil der einstmals zulässigen Emissionen erlauben.

Innovationen mit dauerhafter Wirkung.

Der Verlauf der mit diesem Vergleich skizzierten Entwicklungsgeschichte ist bei BMW von zahlreichen Meilensteinen geprägt. Angefangen von der Vierventil-Technik über die variable Nockenwellensteuerung VANOS und Doppel-VANOS bis hin zum vollvariablen Ventiltrieb VALVETRONIC wurden immer wieder Innovationen präsentiert, die – stets verbunden mit gesteigerter Leistung – zu einer Reduzierung der Verbrauchs- und Emissionswerte geführt haben. Diese Systeme haben viele Gemeinsamkeiten: Sie werden in Motoren unterschiedlicher Größe und Bauart eingesetzt, ergänzen sich untereinander, erzielen auch im Alltagsverkehr den angestrebten Effekt und stellen daher niemals nur kurzfristige Lösungen dar. Vierventil-Technik ist heute bei BMW Standard für alle Ottomotoren, das Gleiche gilt für VANOS und VALVETRONIC.

Alle neuen Entwicklungen müssen bei BMW ihre Funktion umfassend und nachhaltig erfüllen. Bei Dieselaggregaten erfüllt die Direkteinspritzung diese Forderung bereits in der dritten Generation. Nun hat BMW auch für Benzinmotoren eine Technik dieser Art im Angebot. Die von BMW als Benzin-Direkteinspritzung der zweiten Generation vorgestellte High Precision Injection zeigt höchste Flexibilität. Sie wird im neuen, besonders leistungsstarken Reihensechszylinder-Twin-Turbo-Motor eingesetzt. Darüber hinaus ist mit ihr aber auch die Betriebsweise als Magerdirekteinspritzung möglich. Im Gegensatz zur ersten Generation der Benzin-Direkteinspritzung, die im Alltagsverkehr nicht zu den erhofften Verbrauchsvorteilen führte und daher von BMW zu diesem Zweck nie eingesetzt wurde, wird die High Precision Injection in jeder Hinsicht einen erheblichen Beitrag zur effizienten Dynamik leisten.

Energiemanagement auf zwei Ebenen.

Für das gesamte Motorenportfolio verfolgt BMW darüber hinaus eine Strategie des intelligenten Energiemanagements, das seine Wirkung völlig unabhängig von Größe, Bauart und technischer Spezifikation des jeweiligen Motors entfaltet. Die Vermeidung von Energieverlusten erfolgt dabei auf zwei Ebenen. Eine Motor-Start-Stop-Automatik soll den Verlust von Primärenergie verhindern. Sie wird in Leerlaufphasen aktiviert. Mit der bei BMW Auto-Start-Stop genannten Technik wird die Antriebseinheit beispielsweise beim Halt an einer Ampel abgeschaltet. Zum erneuten Start genügt dann die Betätigung des Kupplungspedals. Nach vorläufigen Berechnungen gemäß EU-Testzyklus könnte mit dieser Funktion der Durchschnittsverbrauch eines BMW 3er um bis zu 0,5 Liter je 100 Kilometer reduziert werden.

Die zweite Ebene des Energiestrommanagements umfasst den Bereich der Stromerzeugung, -speicherung und -nutzung an Bord des Fahrzeugs. Elektrische Energie wird zum Betrieb zahlreicher Komfort-, Sicherheits- und Dynamikfunktionen benötigt. Mithilfe der von BMW entwickelten intelligenten Generatorregelung kann die Umwandlung von Primärenergie in Strom ganz auf die Schub- und Bremsphasen verlagert werden. Während der Zugphasen steht so mehr Motorleistung zur Erzeugung von Bewegungsenergie zur Verfügung. Zusätzlich können mit der Rückgewinnung von Bremsenergie zusätzliche, bisher nicht genutzte Reserven erschlossen werden. Mit dem als Brake Energy Regeneration bezeichneten System wird Energie, die bislang ungenutzt als Wärme an den Bremsscheiben entweicht, in Strom umgewandelt. So wird bei jedem Bremsvorgang zusätzliche Energie für das Bordnetz gewonnen.

Die gezielte Steuerung der Energieströme führt je nach Fahrsituation und Motorbetriebsphase zu mehr Dynamik und auch zu größerer Effizienz bei der Umwandlung von Kraftstoff in Bewegung, Wärme und elektrische Energie. Die dafür notwendige Technik steht bei BMW vor der Serienreife. Weil die Systeme in Motoren unterschiedlicher Bauart und Größe einsetzbar sind, kann eine große Zahl von Kunden von ihren Vorzügen profitieren. Sie können einmal mehr ein Plus an Dynamik genießen, zugleich wird ihnen ein echter Verbrauchsvorteil geboten. Die große Bandbreite der Einsatzmöglichkeiten ist für BMW noch aus einem anderen Grund von Bedeutung. Flottenverbrauch und Abgasverhalten können mit dieser Vielfalt von Techniken auch an die strengsten Anforderungen angepasst werden, ohne dass dies die Freude am Fahren mindert.
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Alt 25.04.2006, 19:52     #4
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Mit Effizienz zur Höchstleistung: BMW präsentiert die Zukunft des Turbomotors.

Ein neues Spitzentriebwerk mit Twin-Turbo-Technik und Benzin-Direkteinspritzung krönt künftig die Palette der Reihensechszylinder-Motoren von BMW. Mit einer Leistung von 225 kW/306 PS und einem maximalen Drehmoment von 400 Newtonmetern erfüllt die neue Antriebsvariante auch anspruchsvollste Wünsche nach spontaner und souveräner Kraftentfaltung. Der erste Reihensechszylinder mit Twin-Turbolader, High Precision Injection und Vollaluminium-Kurbelgehäuse begeistert mit einem bei aufgeladenen Motoren bisher nicht gekannten Ansprechverhalten und einer bis in hohe Drehzahlbereiche anhaltenden Durchzugskraft. Zugleich glänzt das neue Turbotriebwerk mit der für die Reihensechszylinder-Motoren von BMW typischen Laufruhe. Dass die gesteigerte Leistung auf besonders effiziente Weise realisiert wird, ist der High Precision Injection von BMW zu verdanken. Die zweite Generation der Benzin-Direkteinspritzung leistet einen wirksamen Beitrag zur Wirtschaftlichkeit des Twin-Turbo-Triebwerks. Mit dieser Kombination haben die Ingenieure von BMW 100 Jahre nach der Erfindung des Turbomotors ein neues und besonders reizvolles Kapitel in der Geschichte aufgeladener Triebwerke geschrieben.

Bewährte Basis: der Reihensechszylinder-Motor.

Mit dem Einsatz der Turbolader-Technik beantwortet BMW auf ebenso faszinierende wie effiziente Weise den Wunsch nach zusätzlicher Leistung. Die Aufladung erweist sich dabei – vor allem in der von BMW gewählten Konzeption – als ideales Mittel, um bewährte Antriebsqualitäten zu bewahren und neue Reize zu wecken. Als Basis dient die aktuelle Generation der Reihensechszylinder-Motoren von BMW, die mit einem Hubraum von 3,0 Litern und einer Leistung von 195 kW/265 PS ein für Saugmotoren herausragendes Potenzial erreicht hat. Um nochmals merklich mehr Leistung und vor allem Drehmoment zu generieren, kommt nun die Twin-Turbo-Technik zum Zuge. Im Vergleich zum bewährten 3,0 Liter-Saugmotor konnte die Leistung so um etwa 15 Prozent, das maximale Drehmoment gar um rund 30 Prozent gesteigert werden.

Das Ergebnis ist in den Werten von 225 kW/306 PS sowie dem maximalen Drehmoment von 400 Newtonmetern ablesbar und zeugt von einem beeindruckenden und schon bei niedrigen Drehzahlen einsetzenden Schub. Was dies für die Fahrpraxis bedeutet, haben die Motorenentwickler am Beispiel einer Limousine der BMW 3er Reihe errechnet: In der Beschleunigung von null auf 100 km/h wäre die Twin-Turbo-Variante demnach um mehr als eine halbe Sekunde schneller, der Elastizitätswert (80 bis 120 km/h im zweithöchsten Gang) könnte sich von 8,2 Sekunden für die stärkste Saugmotor-Variante, den BMW 330i, auf 6,3 Sekunden verbessern.

Unter Beibehaltung des Saugmotor-Konzepts wäre ein derartiger Zuwachs an Dynamik nur über eine erhebliche Erweiterung des Hubraums realisierbar gewesen, verbunden mit einer entsprechenden Gewichtszunahme und den daraus resultierenden Auswirkungen auf die Fahrzeugbalance. Dagegen erweist sich der Einsatz der Turbolader-Technik in Verbindung mit der High Precision Injection als eine besonders effiziente Methode, um noch höhere Ansprüche an die Leistung und das Drehmoment des Motors zu erfüllen. Zum Vergleich: Der neue Reihensechszylinder-Twin-Turbo wiegt etwa 70 Kilogramm weniger als ein ähnlich leistungsstarker Achtzylinder-Saugmotor mit einem Hubraum von 4,0 Litern. Darüber hinaus weist das mit High Precision Injection ausgerüstete Triebwerk gegenüber einem gleichstarken Turbomotor mit Saugrohreinspritzung einen Verbrauchsvorteil von etwa zehn Prozent auf.

Neben dem geringen Gewicht und den für seine Leistungsklasse günstigen Verbrauchswerten kann der neue Twin-Turbo-Antrieb mit einem weiteren Qualitätsmerkmal der Reihensechszylinder-Motoren von BMW aufwarten. Er bietet herausragende Laufruhe und damit genau jene Tugend, mit der die Reihensechszylinder-Motoren von BMW zum weltweit anerkannten Maßstab für kultivierte Antriebstechnik geworden sind. Schon die Zylinderanordnung beschert dem Motor einen ausgeglichenen Charakter bezüglich der freien Massenkräfte, auch bei hohen Drehzahlen agiert das Triebwerk vibrationsfrei. Außerdem verfügt auch die Turbovariante des Sechszylinders über die vom Saugmotor bekannten besonders leichten Nockenwellen, die variable Nockenwellenverstellung Doppel-VANOS sowie über eine elektrisch betriebene Wasserpumpe, die nur entsprechend dem jeweiligen Kühlungsbedarf arbeitet.

Das Turboloch ist Vergangenheit.

Den Ingenieuren von BMW ist es gelungen, mit der neuen Motorvariante die konstruktionsbedingten Nachteile früherer Turbotriebwerke zu beseitigen. Folglich zeigt der aufgeladene Sechszylinder von BMW auch nicht die für Turbomotoren bis heute typischen Eigenschaften: Der erst mit Verzögerung einsetzende Schub ist dem neuen Antrieb ebenso fremd wie der hohe Kraftstoffverbrauch herkömmlicher Turboaggregate. Für eine deutlich spontanere Leistungsentfaltung sorgt insbesondere das Twin-Turbo-Konzept. Anstelle eines großen Laders versorgen zwei kleinere Exemplare jeweils drei Zylinder mit verdichteter Luft. Wesentlicher Vorteil der klein dimensionierten Lader ist ihr geringes Trägheitsmoment. Schon der leichteste Impuls, den der Fahrer mit dem Gaspedal weckt, wird mit sofortigem Druckaufbau beantwortet. Das bei aufgeladenen Motoren bislang typische Turboloch – jener Moment, der vergeht, bis der Lader seine leistungsfördernde Wirkung aufnimmt, – ist daher nicht mehr wahrnehmbar. Im Fahrbetrieb ähnelt die Leistungscharakteristik des neuen Twin-Turbo-Triebwerks daher der Kraftentfaltung eines deutlich hubraumstärkeren Saugmotors. Das 3,0 Liter-Aggregat stellt sein imposantes Drehmoment von 400 Newtonmetern ohne spürbare Verzögerung und über die breite Drehzahlspanne von 1300 bis 5 000 min–1 hinweg zur Verfügung. Und damit nicht genug: Der Motor dreht kraftvoll bis in den Bereich von 7 000 min–1 hoch. Der Fahrer erlebt eine besonders souveräne Form der Dynamik, die es ihm erlaubt, auch zügige Beschleunigungsmanöver entspannt zu absolvieren.

Doppelter Fortschritt: Hohe Leistung, hohe Effizienz.

Um ein faszinierendes Fahrerlebnis mit zeitgemäßen Verbrauchswerten in Einklang zu bringen, hat BMW als weltweit erster Automobilhersteller einen Reihensechszylinder-Benzinmotor mit Twin-Turbolader, Kraftstoff-Direkteinspritzung und Vollaluminium-Kurbelgehäuse entwickelt. Einen Beitrag zur Verbrauchsreduzierung leistet bereits die Konzeption der Turbolader. Weil die Turbinen aus hochwarmfestem Spezialstahl bestehen und Temperaturen von bis zu 1050 Grad verkraften, kann auf die kühlende Wirkung einer erhöhten Kraftstoffzufuhr verzichtet werden. Gerade bei forcierter Fahrweise ergeben sich daraus spürbare Verbrauchsreduzierungen.

Die Schlüsselfunktion im Konzept für einen möglichst sparsamen Umgang mit Kraftstoff kommt jedoch der High Precision Injection zu. Die neue Generation der Benzin-Direkteinspritzung erfüllt auch in der Praxis die in sie gesetzten Erwartungen hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit, ohne dass dabei Abstriche bei den dynamischen Qualitäten des Motors erforderlich wären. High Precision Injection erlaubt eine exaktere Gemisch-Dosierung sowie eine höhere Verdichtung – ideale Voraussetzungen für eine Steigerung des Wirkungsgrads und eine deutliche Reduzierung des Verbrauchs. Möglich wird dies auf Grund der zentralen Platzierung des Piezo-Injektors zwischen den Ventilen. In dieser Position kann der neuartige nach außen öffnende Injektor den Kraftstoff kegelförmig und besonders gleichmäßig im Brennraum verteilen.

Mit der Entwicklung des neuen Reihensechszylinders mit Twin-Turbolader und Direkteinspritzung eröffnet BMW ein neues Kapitel für ein im Grunde schon recht altes Motorenprinzip. Immerhin konnte erst kürzlich der 100. „Geburtstag“ des Turbomotors gefeiert werden. Die im November 1905 von dem Schweizer Ingenieur Alfred Büchi zum Patent angemeldete Lader-Technik war über Jahrzehnte hinweg vor allem für die Leistungssteigerung von Schiffs- und Flugzeugmotoren von Bedeutung. Erst wesentlich später wurden auch Automobile mit aufgeladenen Motoren produziert. In Europa hielt diese Technik erstmals 1973 Einzug in die Serienfertigung: im BMW 2002 Turbo.

BMW – erster Turbo-Weltmeister der Formel-1-Geschichte.

Im Verlauf der 100jährigen Turbo-Geschichte hat BMW immer wieder Meilensteine der Entwicklung gesetzt. Bereits Ende der 1960er-Jahre war BMW der erste Hersteller, der Turbomotoren im Tourenwagen-Rennsport einsetzte. Als erstes Turbofahrzeug gewann 1983 ein BMW Brabham, gesteuert von dem Brasilianer Nelson Piquet, die Formel-1-Weltmeisterschaft. Schon damals konnten die Motorenentwickler von BMW aus einem Hubraum von nur 1,5 Litern weit mehr als 1000 PS generieren. Diese scheinbar grenzenlosen Möglichkeiten der Leistungssteigerung mittels Turbo-Technik führten in der Königsklasse des Motorsports schließlich jedoch zu der Entscheidung, aus Sicherheitsgründen auf den Einsatz noch höherer Leistungen zu verzichten.

In der Serienfertigung dagegen wurden alle bisherigen Turbokonzepte stets mit dem Nebeneffekt steigender Verbrauchswerte in Verbindung gebracht. Dieser Zielkonflikt schien lange Zeit unlösbar. Erst die jüngsten Entwicklungen des Motorenbaus haben den neuen Weg aufgezeigt, dem BMW nun konsequent folgt: Twin-Turbo-Technik in Verbindung mit High Precision Injection als Konzept für effiziente Dynamik in einer besonders faszinierenden Form.

Das neue Hochleistungstriebwerk an der Spitze der Reihensechszylinder-Motoren von BMW liefert den beeindruckenden Beleg für das Potenzial dieses Konzepts und seiner wichtigsten Bestandteile. Mit seinem spontanen Ansprechverhalten und der souveränen Durchzugskraft eröffnet der unmittelbar vor der Serienreife stehende Motor völlig neue Dimensionen der Fahrdynamik. Für die High Precision Injection haben die Motorenentwickler von BMW darüber hinaus bereits jetzt noch weitere Anwendungsoptionen vorbereitet. Die neue Einspritzung ermöglicht es erstmals, das thermodynamische Potenzial der mageren Verbrennung kundenrelevant umzusetzen. Dies wird möglich durch die zentrale Anordnung der Injektoren und der Zündkerze, die zusammen ein Verbrennungssystem bilden. Auf diese Weise wird zentral im Brennraum eine Gemischwolke gebildet und gezündet, die nur von reiner Luft umgeben ist. Es finden keine Verluste durch Benetzung der Brennraumwände mehr statt.

Die High Precision Technologie bildet damit die Basis für ein Mager-Direkteinspritz-Konzept und damit für eine beträchtliche Verbrauchsreduzierung.

Auf diese Weise nutzt BMW einmal mehr seine führende Kompetenz auf dem Gebiet des Motorenbaus, um moderne, zeitgemäße Antriebsformen zu entwickeln und dabei zugleich die Freude am Fahren immer weiter zu steigern.
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Dynamik und Effizienz in perfekter Harmonie: Die erste Benzin-Direkteinspritzung mit deutlichem Verbrauchsvorteil.

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 von 10 Prozent im EU-Testzyklus gegenüber dem bereits sehr effizienten Motor mit vollvariablem Ventiltrieb, auf dem der neue Antrieb basiert. 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 315 Newtonmetern übertrifft der neue 3,0 Liter-Motor mit High Precision Injection sogar den stärksten bisher von BMW in einem Serienfahrzeug eingesetzten Reihensechszylinder gleichen Hubraums.

Faszinierende Dynamik, überzeugende Wirtschaftlichkeit.

Die neu entwickelte Antriebseinheit ist als Saugmotor 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. Der Motor, der unmittelbar vor der Serienreife steht, wird in der Fahrpraxis zuallererst mit der für BMW typischen Dynamik begeistern – und später mit auffällig günstigen Verbrauchswerten auch an der Tankstelle überzeugen. Somit erfüllt der erste Sechszylinder-Saugmotor mit Benzin-Direkteinspritzung in beiden Bereichen die mit dem Leitmotiv der effizienten Dynamik verknüpften Anforderungen.

Die Vorteile beim Fahren und beim Tanken sind es, die dem neuen Antriebsaggregat zu seiner 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, die zwischen den Ventilen im Zylinderkopf angeordnet werden, sind den hohen dort herrschenden Temperatur- und Druckbelastungen 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.

Darüber hinaus ist es den Ingenieuren von BMW gelungen, die Injektoren trotz der beengten Bauraumsituation direkt neben der Zündkerze zu positionieren. Dort bewirken die 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. Mit 200 kW/272 PS und einem maximalen Drehmoment von 315 Newtonmetern stellt er darüber hinaus die bislang leistungsstärkste Version der 3,0 Liter-Sechszylinder-Saugmotoren von BMW dar. In der Fahrpraxis bedeutet dies gleich einen doppelten Gewinn: Die Dynamik wird nochmals gesteigert, die Wirtschaftlichkeit erreicht eine neue Dimension.

Sauber und intelligent gesteuert: NOx-Speicherkatalysatoren.

Der neue Reihensechszylinder-Motor mit High Precision Injection wird zunächst auf den europäischen Märkten eingeführt. Die weitere Verbreitung folgt sukzessive mit steigender Verfügbarkeit von schwefelfreiem Kraftstoff, auf den die NOx-Speicherkatalysatoren dieses Motors angewiesen sind. Gleichwohl werden europäische Kunden ihr Fahrzeug auch in solchen Ländern nutzen können, in denen schwefelfreier Kraftstoff noch nicht flächendeckend angeboten wird. Der Motor kann dann seine 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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Alt 25.04.2006, 19:56     #7
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Das Drehmoment- und Leistungsdiagramm des BMW 3,0 Liter-Reihensechszylinder-Ottomotors mit Mager-Direkteinspritzung der zweiten Generation (High Precision Injection).

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Die technischen Daten der BMW 3,0 Liter-Reihensechszylinder-Ottomotoren.

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Reaktionsschnell und präzise: Ein Automatikgetriebe, das auch sportliche Fahrer begeistert.

Der Tritt aufs Gaspedal genügt: Fahrdynamik stellt sich bei BMW jetzt ganz automatisch ein. Mit schnellen Reaktionen und deutlich verkürzten Schaltzeiten überzeugt das neue, umfassend überarbeitete Sechsgang-Automatikgetriebe künftig auch jene Fahrer, denen an sportlich aktiver Fortbewegung besonders gelegen ist. Eine neue Drehmomentwandlertechnik verhilft dem Getriebe zu einer spürbar direkten Motoranbindung, der Wunsch nach kraftvoller Beschleunigung wird mit schnellem und direktem Zurückschalten um eine, zwei, drei oder sogar vier Fahrstufen beantwortet. Die präzise Auswahl der für die jeweilige Fahrsituation optimalen Übersetzung führt nicht nur zu einem deutlichen Gewinn an Dynamik, sondern auch zu mehr Wirtschaftlichkeit im Vergleich zu herkömmlichen Automatikgetrieben. Je nach Modell ermöglicht das Sechsgang-Automatikgetriebe eine im EU-Zyklus ermittelte Verbrauchsreduzierung von bis zu 3 Prozent bei Benzinmotor- und bis zu 6 Prozent bei Diesel-Fahrzeugen. Darüber hinaus fällt es kompakter und leichter aus als die zuvor eingesetzten Fünfgang- Automatikgetriebe. Es wird somit in allen Bereichen dem Entwicklungsziel der effizienten Dynamik gerecht. Zum intensiveren Fahrerlebnis trägt außerdem eine von „Sportgetrieben“ bekannte Bedienfunktion bei: Schaltwippen am Lenkrad erlauben nun auch beim Sechsgang-Automatikgetriebe jederzeit den manuellen Eingriff in die Fahrstufenwahl.

Fünf Jahre nach Einführung des weltweit ersten Sechsgang-Automatikgetriebes im BMW 7er gibt der deutsche Premiumhersteller einmal mehr die Marschrichtung vor: Sechsstufige Automatikgetriebe stehen bald in allen Baureihen als attraktive Alternative zur Handschaltung zur Verfügung. Und sie werden dabei nicht allein als Komfortmerkmal wahrgenommen, sondern zugleich als Beitrag zur Steigerung der Fahrdynamik. Mit seiner einzigartigen Schaltdynamik sorgt das Sechsgang-Automatikgetriebe für zusätzliche Freude am Fahren.

Leistungsstarke Steuerungselektronik für schnelle Reaktionen.

Die neue Version des Sechsgang-Automatikgetriebes unterstützt einen sportlich aktiven Fahrstil in einzigartiger Weise. Ihre aufwändige Steuerungselektronik überprüft permanent die Gaspedalstellung. Sie registriert auch die Intensität des Drucks, den der Fahrer aufs Gaspedal ausübt, und ermittelt so, ob und in welchem Maße Beschleunigung gewünscht wird. Gleichzeitig erkennt die Steuerung mittels Abruf von Daten über die Geschwindigkeit, die Motordrehzahl und den Lenkwinkel auch den aktuellen Fahrzustand. Berücksichtigt wird zudem, ob sich das Fahrzeug gerade in Bergauf- oder Bergabfahrt befindet. Aus dieser Vielzahl von Kriterien errechnet die Steuerungselektronik mit ihrer besonders leistungsfähigen Software, welche Fahrstufe unter den aktuellen Gegebenheiten die richtige ist, um den Anforderungen des Fahrers am besten zu entsprechen.

Diese Anforderungen signalisiert der Fahrer allein mit dem Gasfuß. Beim entspannten Dahinrollen mit konstantem Druck auf das Gaspedal wird stets der höchstmögliche Gang gewählt. Dabei vergisst die Automatik niemals das Hochschalten, der BMW ist daher immer in einer möglichst verbrauchsgünstigen Fahrstufe unterwegs. Gleichwohl ist das Automatikgetriebe permanent auf eine Veränderung der Fahrsituation gefasst. Entsprechend schnell und präzise reagiert es auf neue Anforderungen – ganz gleich, ob ein sanfter Tempo-Gewinn oder eine sportlich rasante Beschleunigung gefragt ist.

Direkte Wahl der optimalen Fahrstufe.

Ob und in welchem Umfang ein Zurückschalten notwendig ist, ermittelt die Steuerungselektronik anhand der Daten über Lastzustand und Fahrsituation sowie über die Geschwindigkeit, mit der das Gaspedal niedergetreten wird. So kann – je nach Gesamtsituation – in der gleichen Zeit entweder um eine oder auch um mehrere Fahrstufen zurückgeschaltet werden. Entscheidend ist jeweils nur, wie intensiv der Fahrer beschleunigen will. Je kraftvoller er das Gaspedal durchtritt, umso dynamischer gewinnt sein Fahrzeug an Geschwindigkeit. Die dafür benötigte Fahrstufe wird stets ohne Umwege angewählt. Diese so genannte direkte Zielgangfindung verhilft der Automatik zu ihrer einzigartigen Präzision. Ein zeitraubendes und für den Fahrer spürbares Suchen nach dem geeigneten Gang tritt gar nicht erst auf. Im Gegenteil: Während das Gaspedal noch durchgedrückt wird, hat das Getriebe bereits die optimale Fahrstufe ermittelt.

Reaktionszeit beträgt nur 100 Millisekunden.

Mit seiner Reaktionsschnelligkeit setzt das neue Sechsgang-Automatikgetriebe von BMW neue Maßstäbe. Seine Schaltdynamik stellt nicht nur herkömmliche Automatik-, sondern auch Handschaltgetriebe in den Schatten. Die neue Sechsgang-Automatik absolviert jede Fahrstufenwahl schneller als selbst die meisten im sportlichen Umgang mit einem manuellen Schaltgetriebe geübten Fahrer den Gangwechsel vollziehen können. Besonders deutlich wird dies anhand der Extremanforderung, die von den Entwicklungsingenieuren mit einem Kickdown-Signal bei einer Fahrgeschwindigkeit von 70 km/h im sechsten Gang beschrieben wird. In dieser Situation ist Maximalbeschleunigung gefordert – das neue Automatikgetriebe schafft auf der Stelle die Voraussetzungen dafür.

Seine Reaktionszeit beträgt nur 100 Millisekunden. Zugleich übermittelt das Automatikgetriebe einen positiven Momentenimpuls an den Motor, der daraufhin seine Drehzahl unverzüglich von etwa 1400 auf über 5 000 min–1 steigert, während die Automatik von der sechsten in die zweite Fahrstufe wechselt. Auch die Schaltzeit wurde gegenüber bisherigen Getrieben um die Hälfte verkürzt. Insgesamt geht das Fahrzeug nun in weniger als einer Sekunde vom komfortablen Cruisen in den beherzten Spurt über. Eine derartig imposante Rückschalt-Performance war bislang mit marktüblichen Automatikgetrieben nicht zu realisieren. Die Reaktionszeit des neuen Sechsgang-Automatikgetriebes liegt damit in Dimensionen, die vom Fahrer kaum mehr wahrgenommen werden können. Was er spürt, ist allein die spontane Umsetzung seiner Beschleunigungswünsche. Was bleibt, ist der Eindruck einer intuitiven Reaktion der neuen Sechsgang-Automatik auf das Streben nach Dynamik.

Neue Wandlertechnik mit reduziertem Schlupf.

Das neue Sechsgang-Automatikgetriebe von BMW vermittelt ein ungewohnt dynamisches Fahrerlebnis – nicht nur aufgrund seiner hohen Spontaneität und Präzision, sondern auch mit seiner direkten Motoranbindung. Es lässt die Leistung der Antriebseinheit noch deutlicher zur Geltung kommen. Um dies zu erreichen, stehen Motor und Automatikgetriebe intensiver denn je miteinander in Verbindung. Das gilt nicht allein für die vernetzte elektronische Steuerung, sondern auch für die mechanische Verbindung zwischen beiden Aggregaten. Eine neue Drehmomentwandlertechnik ist ursächlich für den agilen Fahreindruck verantwortlich. Dabei verzichtet die neue Wandlertechnik in nahezu allen Fahrsituationen auf unnötigen und zu Leistungsverlust führenden Schlupf.

Die Wandlerkupplung wird unmittelbar nach dem Anfahren geschlossen. Auf diese Weise gewährleistet die Sechsgang-Automatik eine direkte Motoranbindung, der Fahreindruck entspricht dem Charakter der Kraftübertragung bei handgeschalteten Fahrzeugen. Die Drehschwingungsentkoppelung, mit der die auftretenden Motorschwingungen ausgeglichen werden, kommt in zwei verschiedenen Ausführungen zum Einsatz. Bei den Benzinmotor-Modellen sorgt ein Turbinen-Torsionsdämpfer für die harmonische Verbindung zwischen Motor und Antriebsstrang. Zusätzlich wurde ein Zwei-Dämpfer-Wandler entwickelt, der auf die spezielle Charakteristik von Dieselmotoren ausgerichtet ist.

Zu den neuen Qualitäten der Sechsgang-Automatik gehört auch ihre bereits beschriebene Fähigkeit, ohne Zeitverlust um bis zu vier Stufen herunterzuschalten. Voraussetzung dafür war eine Weiterentwicklung des Hydrauliksystems. Bei der neuen Automatik erfolgt eine direkte Ansteuerung der jeweils erforderlichen Kupplung. So wird für das Überspringen einer Fahrstufe keine zusätzliche Zeit benötigt. Um die für die Anwahl der jeweils optimalen Fahrstufe benötigte Rechenleistung bereitzuhalten, wurde darüber hinaus eine neue, in ihrer Funktionalität besonders anspruchsvolle Software entwickelt.

Alle Innovationen fördern neben der Fahrdynamik auch die Effizienz des Antriebssystems. Schnelle Fahrstufenwechsel auch beim Hochschalten, die direkte Gangfindung und die weitgehend schlupffrei agierende Wandlerkupplung ermöglichen ein im Vergleich zu bisherigen Automatikgetrieben deutlich wirtschaftlicheres Fahren. Die im EU-Zyklus ermittelten Verbrauchsreduzierungen von bis zu 3 Prozent bei Benzinmotor- und bis zu 6 Prozent bei Diesel-Modellen können je nach Fahrweise auch im Alltagsverkehr realisiert werden. Mit seiner ebenso kompakten wie leichten Bauart und der damit verbundenen Gewichtseinsparung erfüllt das Sechsgang-Automatikgetriebe zudem noch ein weiteres Kriterium für effiziente Dynamik.

Neuheit für aktive Fahrer: Schaltwippen am Lenkrad.

Mit Eigenschaften, die den dynamischen Charakter von Fahrzeugen der Marke BMW unterstützen, gewinnt das neue Sechsgang-Automatikgetriebe in hohem Maß an Attraktivität. Die neue Automatik verwirklicht Schalt- und Reaktionszeiten, die selbst beim geübten Umgang mit einer Handschaltung kaum zu unterbieten sind. Doch auch das ändert nichts daran, dass gerade bei sportlich ambitionierten Fahrern das Bedürfnis nach manueller Fahrstufenwahl aufkommt. Jetzt wird diesem Wunsch auf ungewöhnlich reizvolle Art entsprochen. Die mit der neuen Automatik ausgestatteten Fahrzeuge verfügen über Schaltwippen am Lenkrad, mit der die Fahrstufen per Hand sequenziell angesteuert werden können. Gegenüber der bisher in Verbindung mit dem Automatikgetriebe angebotenen Steptronic, die sequenziell per Wählhebel auf der Mittelkonsole gesteuert wird, ist nun eine noch fahraktivere Betätigung möglich.

Den Wunsch nach manuellen Eingriffen in die Schaltarbeit kann sich der Fahrer dabei so spontan wie nie zuvor erfüllen. Zum Wechseln des Schaltmodus ist ein Betätigen des Wählhebels ist nicht mehr erforderlich. Der Griff zur Schaltwippe genügt, um dem Automatikgetriebe das Verlangen nach manuellem Zugriff zu signalisieren. Unverzüglich kann dann per Fingerdruck wahlweise hoch- oder heruntergeschaltet werden. Diese manuelle Schaltarbeit im Formel-1-Stil war bislang allein dem Sequenziellen Manuellen Getriebe (SMG) beispielsweise in den extrem sportlichen BMW M Modellen vorbehalten.
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Alt 25.04.2006, 20:01     #10
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Energieströme effizienter nutzen: Intelligente Generatorregelung und Bremsenergie-Rückgewinnung.

Die Verbrennungsmotoren, die in den aktuellen Fahrzeugen von BMW zum Einsatz kommen, bieten eine deutlich höhere Effizienz als die Antriebseinheiten früherer Modellgenerationen. Sie verbrauchen weniger und leisten mehr. Dennoch werden auch heute nur rund 25 bis 30 Prozent der im Kraftstoff enthaltenen Energie tatsächlich in Fortbewegung umgesetzt. Der weitaus größere Anteil wird in Wärme umgewandelt – und keineswegs im vollen Umfang genutzt. Darüber hinaus beansprucht die Erzeugung von Strom für das Fahrzeugbordnetz einen immer größeren Anteil der vom Motor bereitgestellten Leistung. Aus diesem Grund gewinnt ein gezieltes Energiemanagement innerhalb des Fahrzeugs an Bedeutung. BMW hat mit der Entwicklung einer intelligenten Generatorregelung (IGR) die Voraussetzungen geschaffen, die Gewinnung und Nutzung der elektrischen Energie im Fahrzeug noch effizienter zu erzeugen und noch umfassender zu gestalten. Die innovative Bordnetz-Technik schließt auch ein System zur Rückgewinnung von Bremsenergie (Brake Energy Regeneration) ein.

Effiziente Dynamik wird nicht allein durch eine möglichst wirksame Verbrennung erzielt. Erst die Betrachtung aller Energieflüsse und ihrer Wirkungszusammenhänge führt zu neuen Lösungsansätzen. Denn zwischen Zündimpuls und Kraftübertragung auf die Straße passiert in modernen Automobilen erheblich mehr als die bloße Verbrennung von Kraftstoff im Motor. Dieser Vorgang erzeugt Wärme, die beim Einsatz von Turboladern aus dem Abgas zur Leistungssteigerung und mithilfe von Wärmetauschern für die Innenraumheizung aus dem Kühlmittel zurückgewonnen wird, ansonsten aber verloren geht. Darüber hinaus hat in modernen Fahrzeugen der Bedarf an elektrischer Energie zugenommen, die über das Generator- und Batteriesystem ebenfalls aus dem Kraftstoff gewonnen, gespeichert und nutzbar gemacht wird. Dieser Mehrbedarf resultiert aus einer steigenden Zahl von Komfortfunktionen, aber auch aus immer neuen sicherheits- und dynamikrelevanten Komponenten wie Fahrwerkregelung, Aktivlenkung, Motorsteuerung und ABS. Im Rahmen eines intelligenten Energiemanagements arbeitet BMW daran, sowohl die Erzeugung als auch die Inanspruchnahme dieser Energieform so effizient wie möglich zu gestalten.

Schon heute Realität: Intelligentes Energiemanagement.

Dabei werden zwei Ziele verfolgt. Zum einen soll der Gesamtenergiebedarf ohne Einbußen bei der Funktionalität begrenzt werden. Zum anderen soll die Umwandlung der im Kraftstoff enthaltenen Energie in Strom so gezielt gesteuert werden, dass die Verluste in der Gesamtbilanz minimiert werden. Für beide Ansätze sind in den aktuellen Modellen von BMW bereits wichtige Voraussetzungen erfüllt. Intelligentes Energiemanagement wird schon heute in der Serienproduktion verwirklicht. So arbeiten die neuen elektrischen Kühlmittelpumpen der Reihensechszylinder-Motoren von BMW bedarfsorientiert. Das bedeutet, dass sie nur in Hoch- und Höchstgeschwindigkeitsphasen ihre Maximalleistung erreichen. Unmittelbar nach dem Start etwa bleibt die Pumpe passiv. So wird die Motorerwärmung beschleunigt. Da die Kühlmittelpumpe elektrisch betrieben wird und damit nicht an den Motor gekoppelt ist, zweigt sie keinerlei Energie direkt von der Antriebseinheit ab. Insgesamt ermöglicht die bedarfsorientierte Arbeitsweise eine im EU-Zulassungstest ermittelte Verbrauchseinsparung von etwa 2 Prozent.

Darüber hinaus hat BMW ein weiteres Energiemanagement-System entwickelt, das sukzessive in immer mehr Baureihen für die permanente Überwachung des Batteriezustands sorgt. Der intelligente Batteriesensor (IBS) stellt sicher, dass jederzeit genügend elektrische Energie für einen weiteren Startvorgang zur Verfügung steht. Eine Überbeanspruchung der Stromversorgung und die daraus resultierende Entladung der Batterie werden frühzeitig verhindert. Mit einer klar definierten Prioritätssteuerung kann zu diesem Zweck die Stromzufuhr für allein dem Komfort dienende Funktionen wie Sitzheizung oder Klimatisierung reduziert werden, damit jederzeit genügend Energie für sicherheitsrelevante Funktionen und darüber hinaus eine Reserve für den nächsten Motorstart zur Verfügung steht.

Gesteuerte Stromerzeugung verhindert Energieverluste.

In Zukunft wird auch der Zeitpunkt der Energieumwandlung zur Stromerzeugung zugunsten einer möglichst hohen Effizienz beeinflusst. Zentrales Element dieser Steuerung ist die intelligente Generatorregelung, die das Energiemanagement in Abhängigkeit vom Fahrzustand koordiniert. Dies schließt die Rückgewinnung von Bremsenergie (Brake Energy Regeneration) und ihre Einspeisung in das heute übliche Bordnetz ein. Die IGR baut auf Elementen der Bordnetzsteuerung auf, die – wie der IBS – in der Praxis bereits bewährt sind und in der gesamten Modellpalette angeboten werden. BMW wird auch die weiteren Innovationen frühzeitig für alle Baureihen verfügbar machen, damit möglichst viele Kunden davon profitieren können und ein positiver Effekt für den Gesamtflottenverbrauch erzielt wird.

Bislang wird elektrische Energie konstant in jeder Fahrphase erzeugt. Der als Lichtmaschine bezeichnete Generator wird permanent über einen Riemen von der Kurbelwelle angetrieben. Künftig soll dieser Vorgang vorwiegend dann ablaufen, wenn keine Motorleistung abgerufen wird, also in Schub- und Bremsphasen. So steht etwa beim Beschleunigen ein größerer Teil der Kraftstoffenergie allein für die Umsetzung in Bewegung zur Verfügung. In dieser Zeit wird das Bordnetz ausschließlich von der Batterie versorgt. Der Generator wird erst dann wieder aktiv, wenn der Motor in den Schubbebetrieb übergeht oder der Batterieladezustand unzureichend sein sollte.

Brake Energy Regeneration: Die Bremsanlage wird zur Energiequelle.

Ziel der Entwicklung ist es, Strom zu erzeugen, ohne dafür auf die Motorleistung und damit auf die im Kraftstoff enthaltene Energie zuzugreifen. Der in diesem Sinne preiswerte Strom wird nicht nur in Schubphasen über den Generator, sondern auch beim Bremsen mit der so genannten Rekuperation der dabei freigesetzten Energie gewonnen. So wird die bislang als Wärme an den Bremsscheiben ungenutzt entweichende Energie ebenfalls ins Bordnetz des Fahrzeugs eingespeist. Damit wird die Notwendigkeit, im Zugbetrieb des Motors Strom zu erzeugen, erheblich reduziert. Zur direkten Umwandlung von Kraftstoff in elektrische Energie kommt es nur noch in Ausnahmefällen. Mit der intelligenten Generatorregelung und Brake Energy Regeneration werden daher die Effizienz des Motors und die Wirtschaftlichkeit des Fahrzeugs deutlich gesteigert.

Eine wichtige Voraussetzung für das vom Fahrzustand abhängige Energiemanagement ist die gezielte Regelung des Ladezustands der Batterie. Sie wird im Zugbetrieb des Motors abhängig von den Umweltbedingungen nur noch bis auf etwa 80 Prozent ihrer Kapazität geladen. Eine für Standverbrauch und Startfähigkeit ausreichende Reserve ist dabei in jedem Fall gewährleistet. Ein darüber hinaus gehender Wert wird ausschließlich während der energetisch günstigen Schub- und Bremsphasen erreicht. Die dabei gewonnene Energie kann dann auch während der Zugphasen genutzt werden, ohne dass der Generator aktiv sein muss. Weil mit der gezielten Steuerung die Zahl der Ladezyklen steigt, wird die intelligente Generatorregelung bei BMW mit modernen Batterien vom Typ AGM (Absorbent Glass Mat) kombiniert. Sie sind erheblich belastbarer als herkömmliche Blei-Säure-Batterien. Bei AGM-Batterien wird die Säure in Mikroglasfasermatten zwischen den Bleischichten gebunden. Ihre Energiespeicherfähigkeit bleibt auch bei häufigem Auf- und Entladen lange erhalten.

Beim Bremsen entsteht Strom, beim Gasgeben reine Dynamik.

Der Einsatz der intelligenten Generatorregelung mit Brake Energy Regeneration hat in der Fahrpraxis in zweierlei Hinsicht Vorteile. Zum einen bewirkt die gezielt gesteuerte Erzeugung elektrischer Energie eine im EU-Zulassungstest ermittelte Verbrauchsreduzierung um etwa 3 Prozent. Zum anderen profitiert der Fahrer unmittelbar von der Abkoppelung des Generators in Zugphasen. Beim Beschleunigen steht mehr Antriebskraft für dynamisches Fahren zur Verfügung. So werden im Sinne effizienter Dynamik auch hier sowohl die Wirtschaftlichkeit als auch der Fahrspaß gefördert.

Das intelligente Management elektrischer Energie birgt ein erhebliches Potenzial zur Steigerung der Wirtschaftlichkeit von modernen Automobilen. Dabei gilt es, Energieverluste zu minimieren, die Rückgewinnung zu steigern und den mechanischen Umwandlungsprozess so zu entlasten, dass ein möglichst hoher Anteil der Kraftstoffenergie in Dynamik umgesetzt wird. Jede Einzelmaßnahme ist geeignet, signifikante Verbrauchsreduzierungen herbeizuführen. In der Kombination führen sie darüber hinaus zu höherer Fahrdynamik. Die von BMW verfolgte Strategie eines Gesamtkonzepts für das Energiemanagement lässt deshalb erwarten, dass mit künftigen Fahrzeuggenerationen ein ganz erheblicher Fortschritt auf dem Gebiet der effizienten Dynamik erreicht wird. Die intelligente Generatorregelung mit Brake Energy Regeneration lässt sich zudem in der gesamten Modellpalette von BMW einsetzen. Ihre sowohl ökonomischen als auch ökologischen Vorteile werden daher auf Anhieb einer großen Zahl von Kunden zugänglich sein.
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