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Alt 24.06.2004, 14:49     #1
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Neue Ära für BMW Triebwerke - Der neue BMW Reihensechszylinder-Ottomotor

Der BMW Reihensechszylinder-Ottomotor mit Magnesium-Kurbelgehäuse und VALVETRONIC - Das innovativste Triebwerk der Gegenwart.

Mehr Leistung, weniger Verbrauch, höchste Leistungsdichte.

Meilenstein im Triebwerk-Leichtbau.

Der erste Sechszylinder weltweit mit VALVETRONIC.

Beitrag im Thema: Neue Ära für BMW Triebwerke - Der neue BMW Reihensechszylinder-Ottomotor

Weitere Innovationen und konsequenter Leichtbau in den Aggregaten und Bauteilen

Datenblatt.

Drehmoment- und Leistungsdiagramm.

Magnesium im Motorenbau.

BMW und seine Triebwerke - Exzellente Motorenkompetenz mit langer Tradition.

Die Geschichte der BMW Reihensechszylinder-Benzinmotoren.

Beitrag im Thema: Neue Ära für BMW Triebwerke - Der neue BMW Reihensechszylinder-Ottomotor

BMW Motorenproduktion. BMW Motorenzentrum Steyr.


Pünktlich zur 75-Jahr-Feier der BMW Automobile schreibt das Unternehmen wiederum Geschichte in seiner Kernkompetenz Motoren: Mit revolutionären Reihensechszylinder-Triebwerken eröffnet BMW gleich mehrere neue Kapitel des Motorenbaus. Der neue BMW 3,0 Liter-Ottomotor mit Magnesium-Aluminium-Verbund-Kurbelgehäuse und VALVETRONIC setzt mit Leichtbau und zahlreichen Innovationen Maßstäbe im zukunftsweisenden Triebwerksbau. Der neue 3,0 Liter-Turbo-Dieselmotor mit Variable Twin Turbo Technologie reiht sich mühelos ein in die erste Reihe exklusiver BMW Hochleistungs-Triebwerke.

Neue Ära für BMW Triebwerke.

BMW Group in neuen Dimensionen.

„Wir werden weiter auf dem Gas bleiben, wir werden weiter beschleunigen.“ Mit diesen Worten machte Dr. Helmut Panke, Vorstandsvorsitzender der BMW AG, bei der diesjährigen Bilanzpressekonferenz klar, wohin der Weg des bayerischen Premium-Herstellers geht: unverändert „straight ahead“. Neue Baureihen, neue Modelle und die Erschließung neuer Märkte – BMW hat in den letzten Jahren eindrucksvoll belegt, dass die Marke mit dem weißblauen Logo großen Worten auch große Taten folgen lässt: Mit 928 151 Fahrzeugen wurden noch nie so viele BMW Automobile verkauft wie 2003.

Der Sechszylinder in Reihe.

Unter Beschleunigung versteht der Vorstandsvorsitzende jedoch keinen Zwischenspurt, sondern „das dauerhafte Erreichen einer höheren Geschwindigkeit“. Dazu braucht ein Premium-Hersteller die entsprechenden Premium-Triebwerke: Technik vom Allerfeinsten hat BMW zur Motorenschmiede gemacht, BMW ist Dauerabonnent beim jährlichen „International Engine of the World Award“, BMW hat den Motorenbau mit Innovationen wie VANOS und VALVETRONIC vorangetrieben und hervorragend im Markt etabliert.

Basis der Freude am Fahren ist seit 71 Jahren der Reihensechszylinder. Und es gibt keinen Grund, mit dieser im Motorenbau wohl einmaligen Tradition zu brechen. Vor allem, weil sie auf einem als richtig bewiesenen physikalischen Prinzip aufbaut (keine freien Massenkräfte und Momente). Mehr als die Hälfte aller BMW Automobile wird heute mit einem Reihensechszylinder-Benziner oder -Diesel ausgestattet. BMW ist dadurch der weltweit größte Hersteller von Reihensechszylinder-Triebwerken für Pkw.

Perfekter Massenausgleich, seidenweicher, turbinenartiger Lauf, hohe Drehfreudigkeit – ideale Gene, bahnbrechende Innovationen, hohe Leistung, geringer Verbrauch und die ständige Detailarbeit der Ingenieure haben den BMW Reihensechszylinder perfektioniert und zur Ikone gemacht. Das Prinzip, mit Innovationen den eigenen Standard konsequent zu erhöhen, hat BMW die Technologieführerschaft nicht nur im Motoren-, sondern auch im Fahrzeugbau insgesamt eingebracht.

Das Konzept der effizienten Dynamik.

Der oberste Zielkonflikt der BMW Entwickler entsteht aus dem Wunsch des Kunden nach mehr Leistung, Komfort und Sicherheit einerseits und aus dem ebenso berechtigten Wunsch des gleichen Kunden nach weniger Verbrauch und weniger Emissionen andererseits. BMW fasst dieses Thema unter dem Begriff effiziente Dynamik zusammen, versteht darunter aber deutlich mehr als nur die Verbesserung einiger Messwerte. So interpretiert BMW Dynamik als das Gesamtverhalten des Fahrzeugs, als die Performance, die das Automobil dem Kunden als Teil des Fahrerlebnisses bietet. Ähnlich umfassend ist die Effizienz als das Verhältnis zwischen Input und Output insgesamt, also etwa auch Fertigung „on demand“ und „just-in-time“ sowie die Schonung der Ressourcen. Und für BMW entscheidend: Die Effizienz darf die Dynamik nicht schmälern – und umgekehrt.

Technologieführer BMW zieht davon: Motorenbau neu durchdacht.

Aufgrund der besonderen Lage im Fahrzeug und aufgrund seiner konzentrierten Masse steht der Motor für BMW Entwickler besonders im Blickfeld, wenn im Rahmen des Konzepts der effizienten Dynamik Gewicht und Gewichtsverteilung im Fahrzeug diskutiert werden. Das ist aber auch genau der Punkt, an dem Techniker Emotionen zeigen. Denn der Antrieb ist bei BMW nicht nur ein schönes Stück Technik, sondern auch innere Haltung. Also wurden die neuen Herausforderungen mit Leidenschaft angenommen. Entstanden sind dabei BMW typische Hightech-Aggregate, die bekannte Konzepte und zahllose Details grundlegend in Frage gestellt haben – und innovative, zukunftsweisende Antworten darauf präsentieren.

Im 75. Jahr des BMW Automobils und 71 Jahre nach dem ersten BMW Reihensechszylinder macht BMW mit dem gleichen Motortypus erneut einen grundsätzlichen, großen Schritt in die Zukunft des Motorenbaus. BMW hat den Otto- und den Dieselmotor konsequent neu durchdacht, die BMW Reihensechszylinder starten in eine neue Ära.
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Geändert von Hermann (24.06.2004 um 15:33 Uhr)
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Alt 24.06.2004, 14:52     #2
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Der BMW Reihensechszylinder-Ottomotor mit Magnesium-Kurbelgehäuse und VALVETRONIC.
  • BMW Triebwerk der Zukunft: neue Maßstäbe bei Literleistung, Gewicht und Verbrauch.
  • Weltpremiere: Magnesium-Aluminium-Verbund als revolutionäre Werkstofftechnologie für Leichtbau-Kurbelgehäuse.
  • Elektrische Wasserpumpe und weitere BMW Innovationen bei Systemen, Bauteilen und Aggregaten im größten BMW Motorenprojekt.
Im größten Motorenprojekt seit Einführung des ersten BMW Automobils präsentiert der deutsche Premium-Hersteller seinen neuen 3,0 Liter-Reihensechszylinder-Ottomotor (R6): Ein Hightech-Aggregat mit Magnesium-Aluminium-Verbund-Kurbelgehäuse, VALVETRONIC und zahlreichen weiteren Innovationen. Das BMW Basis-Triebwerk der Zukunft hat mit 63 kW/l die höchste Literleistung und mit 1,18 kW/kg das niedrigste Leistungsgewicht seiner Klasse, der neue R6 ist mit 161 kg um 7 Prozent leichter als sein Vorgänger und damit der weltweit leichteste Sechszylinder. Die Leistung steigt um 12 Prozent auf 190 kW/258 PS, gleichzeitig sinkt der Verbrauch um 12 Prozent.

Das innovativste Triebwerk der Gegenwart.

BMW präsentiert ein in jeder Weise revolutionäres Reihensechszylinder-Triebwerk. Der neue R6 verwirklicht das BMW Konzept der effizienten Dynamik auf höchstem technologischen Niveau: Er ist stärker, sparsamer und leichter als das bisherige Triebwerk; innovative Werkstoffe, Systeme und Anbauteile machen ihn zum Hightech- und Hochleistungs-Triebwerk.

Magnesium-Aluminium-Verbund-Kurbelgehäuse.

Das Kurbelgehäuse des neuen Triebwerks ist das mit Abstand leichteste Sechszylinder-Kurbelgehäuse aus Großserien-Produktion weltweit. Es wiegt nur 57 Prozent eines vergleichbaren Grauguss-Blocks und 24 Prozent weniger als ein Aluminium-Kurbelgehäuse. Die aus dem Motorsport bekannte Bedplate-Konstruktion nimmt die Kurbelwelle auf und gewährleistet höchste Struktur- und Torsionssteifigkeit. Sie ist ebenfalls aus Magnesium gefertigt.

Der erste Sechszylinder mit VALVETRONIC der zweiten Generation.

VALVETRONIC, die BMW Innovation, die nach dem Prinzip der „drosselfreien Laststeuerung“ mit einer stufenlosen Regelung der Ventil-Öffnungszeiten für besonders effiziente Nutzung des Kraftstoffs, für fülligen Drehmoment-Verlauf und eine hohe Spontaneität sorgt, kommt auch im neuen R6 zum Einsatz. Die BMW exklusive Technologie VALVETRONIC ist damit Standard in allen BMW Ottomotoren (außer dem des BMW M3) auf allen Weltmärkten.

BMW Innovation: Weltpremiere elektrische Wasserpumpe.

Die neu entwickelte elektrische Wasserpumpe wird ausschließlich nach dem tatsächlichen Kühlungsbedarf des Motors gesteuert, vollkommen unabhängig von der gerade anliegenden Drehzahl. BMW erzielt damit erhebliche Verbrauchseinsparungen, die zweite Riementriebebene entfällt.

Weitere innovative Systeme und Anbauteile.

Volumenstromgeregelte Ölpumpe, Kurbelgehäuse mit angegossenem Räderkasten, Einriementrieb, Magnesium-Zylinderkopfhaube, Leichtbau-Abgaskrümmer – das bedeutet: Gewicht und Teile gespart, Effizienz und Leistung gewonnen.


Das innovativste Triebwerk der Gegenwart: Alles in Frage gestellt. Auf alles neue Antworten gefunden.


Der Erfolgsmotor.

Der bisher eingesetzte Reihensechszylinder-Motor ist ein sehr erfolgreiches Triebwerk: sportlich, sparsam, laufruhig, kernig im Sound und insgesamt bereits 1,4 Millionen Mal verbaut. Und mit 171 kg ist der M54 zudem einer der leichtesten Sechszylinder weltweit.

Weiterentwicklung denkbar, aber ineffizient.

Der bisherige Motor wäre also die ideale Basis für eine weitere evolutionäre Entwicklung gewesen, wie es sie immer wieder gegeben hatte und durch die das BMW Basistriebwerk seinen Kultstatus und seine führende Stellung im Markt erobert hat.

Doch die Erwartungen der BMW Kunden an einen neuen Motor, anspruchsvolle Ziele bei der Leistung und der Reduzierung des Verbrauchs und letztlich auch die Maßstäbe der BMW Ingenieure für zukunftsweisenden Motorenbau waren gute Gründe für eine völlige Neuentwicklung: den R6. Das Lastenheft für das neu zu entwickelnde Triebwerk bestätigt diese Entscheidung eindrucksvoll: Das Aufrüsten des bisherigen Aggregats nach den neuen technischen Vorgaben hätte den Motor u. a. um 14 kg schwerer gemacht. Nach mehreren technischen Überarbeitungen des M54 mit kontinuierlichen Leistungssteigerungen und parallelen Verbrauchsreduzierungen konnten die Herausforderungen der Zukunft nur durch grundlegend neue Konzepte mit hohen technischen Potenzialen erfüllt werden. Damit war klar: Beim neuen Motor durfte alles geändert werden – ausgenommen war nur das Bauprinzip Reihensechszylinder.

Einblick ins Lastenheft: Zielkonflikte nur mit neuen Technologien lösbar.

Angesichts des hohen technischen Standards bei BMW müssen Neuentwicklungen immer einen besonders großen Schritt in die Zukunft setzen. Die Grundanforderungen an jeden neuen BMW Motor sind zunächst mehr Leistung und gesteigertes Drehmoment an der Kurbelwelle. Der Verbrauch und damit die CO2-Emissionen hingegen müssen abnehmen.

Auch müssen BMW Innovationen bei einem einzelnen Bauteil oder Aggregat mittelfristig zum technologischen Standard des gesamten Unternehmens und seiner Produkte werden, über alle Baureihen, Märkte und Kundengruppen hinweg. So ist etwa die BMW Innovation VALVETRONIC bereits in alle BMW Vier-, Acht- und Zwölfzylinder-Triebwerke integriert worden. Deshalb stand nun auch der Sechszylinder mit diesem Entwicklungsschritt an. Schwerer und größer werden durfte das Triebwerk allerdings nicht.

Höchste Leistungsdichte war nur mit Einsatz neuer Technologien und Materialien, mit einer veränderten Grundkonstruktion und mit zahlreichen Innovationen bei den Systemen, Nebenaggregaten und Anbauteilen zu verwirklichen.
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Alt 24.06.2004, 14:53     #3
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Mehr Leistung, weniger Verbrauch, höchste Leistungsdichte:R6-Basis-Triebwerk und Varianten für viele neue BMW Modelle.

Der R6 übertrifft als neues BMW Basis-Triebwerk die Endausbaustufe seines Vorgängers in allen Werten deutlich. BMW unterstreicht damit seine führende Position in der Entwicklung und Fertigung sportlicher und besonders leistungsfähiger Triebwerke.

Die mittelfristige BMW Unternehmensplanung lässt erkennen, dass in Zukunft wohl rund die Hälfte aller neuen BMW mit einem neuen R6 motorisiert sein wird. Die in der neuen R6-Motorenfamilie eingesetzten, zukunftsweisenden Technologien sichern BMW Automobilen auch in Zukunft ihren Wettbewerbsvorsprung als betont sportliche und technisch innovative Fahrzeuge mit einem außergewöhnlich laufruhigen, exklusiven und effizienten Triebwerk.

Ziel des Ingenieur-Unternehmens BMW ist es, faszinierende und hochemotionale Automobile zu bauen. Dazu steht Technik im Zentrum aller Aktivitäten. Doch der hohe technologische Standard bei BMW muss ständig neu definiert werden und dazu sind Innovationen unerlässlich. Folglich war es übergeordnetes Entwicklungsziel des R6, das BMW typische Package aus Dynamik, Agilität, Effizienz und Souveränität zukunftssicher weiterzuentwickeln, bei gleicher Gewichtung aller relevanten Parameter und für eine möglichst große Zielgruppe.

Der neue BMW 3,0 Liter-Reihensechszylinder-Motor bietet im Wettbewerbsumfeld die höchste Literleistung, das beste Leistungsgewicht und den niedrigsten spezifischen Verbrauch.

Mit 190 kW/258 PS bei 6 650 min–1 übertrifft der R6 seinen Vorgänger um 20 kW/27 PS. Das maximale Drehmoment von 300 Nm, bisher ein Spitzenwert bei 3 500 min–1, liegt nun konstant zwischen 2 500 min–1 und 4 000 min–1 an. Die spezifische Leistung (Literleistung) steigt um 12 Prozent von 57 kW/Liter Hubraum auf 63 kW/l. Das Gewicht des Motors sinkt um 10 kg (–7%) auf 161 kg. Durch Leistungssteigerung und Gewichtsreduktion übertrifft das Leistungsgewicht die Traummarke von 1 kW/kg gleich um 18 Prozent. Der R6 liefert 1,18 kW/kg (nach 0,99 kW/kg beim Vorgänger). Der Verbrauch sinkt beim R6 um 12 Prozent.
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Alt 24.06.2004, 14:55     #4
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Meilenstein im Triebwerk-Leichtbau: BMW setzt Magnesium in der Großserie ein.

BMW setzt erstmals im modernen Motorenbau Magnesium in der Großserien-Fertigung eines wassergekühlten Kurbelgehäuses ein, außerdem für das neue Bedplate und für die Zylinderkopfhaube. Die damit und mit zahlreichen weiteren Maßnahmen erzielte Reduktion des Motorgewichts um 7 Prozent (10 kg) leistet einen wichtigen Beitrag zur weiteren Erhöhung der Agilität und Dynamik von BMW Automobilen.

Der außerordentliche Gewichtsvorteil durch die Verwendung von Magnesium ist in der Dichte des innovativen Werkstoffs begründet: Magnesium ist in reiner Form etwa 30 Prozent leichter als Aluminium (Dichte Aluminium 2,68 g/cm3, Magnesium 1,81 g/cm3, Stahl 7,87 g/cm3).

Der revolutionäre Einsatz der Magnesium-Aluminium-Verbundtechnologie stellt einen Meilenstein im Motorenbau dar. Er ist ein schlüssiges Element in einer Reihe von Leichtbau-Innovationen bei BMW Automobilen und ein richtungweisender Beitrag zum hohen technologischen Standard, der das Unternehmen insgesamt auszeichnet.

Effiziente Dynamik – das ist die Verwirklichung der Freude am Fahren für anspruchsvolle Zielgruppen unter Berücksichtigung der heutigen technischen und gesellschaftlichen Rahmenbedingungen. Im Rahmen dieses langfristigen BMW Konzepts war beim R6 die Gewichtsreduzierung als Mittel zur Steigerung der Freude am Fahren ein vorrangiges Entwicklungsziel.

Stärker, sparsamer, leichter. BMW R6 in allen Punkten besser. Neuer Bestwert mit 1,18 kW/kg. 10 kg leichter als der Vorgänger.

Neue Werkstofftechnologien wie der Magnesium-Aluminium-Verbund, Leichtbau-Krümmer und Leichtbau-Nockenwellen führen beim R6 – trotz der Leistungssteigerung und der Verbrauchsreduzierung durch VALVETRONIC – zu einem Gewichtsvorteil von 10 kg gegenüber dem Vorgänger-Motor.

Mit 1,18 kW/kg Motorgewicht setzt der R6 neue Maßstäbe in der Leistungsdichte. Der neue BMW Motor ist mit 161 kg Gesamtgewicht der leichteste Sechszylinder der Welt in dieser Leistungsklasse, im Wettbewerbsumfeld bildet der innovative R6 auch die neue Benchmark für das Package aus Leistung, Verbrauch, Laufruhe, Performance und Einsatz innovativer Technologien. Damit ist die neue Grundmotorkonstruktion auch eine solide Basis für eine zukunftsorientierte Sechszylinder-Baureihe.

Das weltweit erste Magnesium-Aluminium-Verbund-Kurbelgehäuse.

Das Kurbelgehäuse des neuen BMW 3,0 Liter-Ottomotors ist das mit Abstand leichteste Sechszylinder-Kurbelgehäuse aus Großserien-Produktion weltweit. Als größtes Einzelbauteil des Motors leistet es einen wesentlichen Beitrag zur Gewichtsreduktion des R6 von insgesamt 10 kg gegenüber dem Vorgänger-Triebwerk. Das neue Aluminium-Verbund-Kurbelgehäuse wiegt nur 57 Prozent eines vergleichbaren Grauguss-Blocks, der Gewichtsvorteil gegenüber einem Aluminium-Kurbelgehäuse beträgt 24 Prozent.

Neben der in dieser Form erstmaligen Verwendung des Werkstoffs Magnesium ist den BMW Spezialisten auch bei der Anwendung im Kurbelgehäuse ein technischer Durchbruch gelungen. Nur die jetzt verwendete Kombination aus Magnesium-Mantel und Aluminium-Insert erfüllt die hohen Anforderungen an Steifigkeit, Akustik und Langlebigkeit. BMW ist damit der erste Hersteller eines wassergekühlten Verbrennungsmotors, der die erheblichen Gewichtsvorteile von Magnesium nutzt und gleichzeitig die Nachteile des Leichtmetalls überwunden hat.

Ein Kurbelgehäuse, das ausschließlich aus reinem Magnesium oder einer konventionellen Magnesiumlegierung besteht, ist für den Serieneinsatz bei Hochleistungsmotoren nicht geeignet. Es weist zu geringe Stabilität auf, zudem ist die Oberflächenbeschaffenheit von Magnesium für die Zylinderlaufflächen ungeeignet.

Aluminium-Insert innen, Magnesium-Gehäuse außen.Reduktion von Bauteilen und Montageaufwand.

Der innere Teil des Kurbelgehäuses im R6, das Insert aus Aluminium, umfasst die Zylinderlaufbuchsen und die Kühlmittelführung im Bereich des Motorblocks. Das Insert sorgt für die erforderliche Stabilität bei den hohen thermischen und mechanischen Belastungen. Direkt auf das Insert aufgeschraubt wird der Zylinderkopf, der untere Bereich des Inserts ist als Oberteil der Kurbelwellenlagerung ausgebildet.

Das Insert wird über die gesamte Bauhöhe fugendicht vom Magnesium-Gehäuse umschlossen. Dieses besteht aus einem einzigen Umgussteil und nimmt die Ölführung sowie die meisten Aufnahmen und Halterungen für die Nebenaggregate auf. Dadurch reduzieren sich die Zahl der Teile, das Gewicht und der entsprechende Montageaufwand in diesen Bereichen. Gleichzeitig führt die Integration der Aufnahmen und Halterungen zu einer erhöhten Steifigkeit der Nebenaggregate-Anbindung. Das wiederum bedeutet akustische Vorteile für das Gehäuse insgesamt und bei den Anbindungen der Nebenaggregate insgesamt.

Zusätzlich ist der Räderkastendeckel im Gussteil des Magnesium-Gehäuses integriert. Bei der Motorenmontage wird dann der gesamte Kettentrieb einfach als Modul in den Kettenschacht an der Motor-Stirnseite gesteckt und fixiert. Die Verschraubung des Räderkastendeckels und die aufwändigen Abdichtungsaufgaben zum Zylinderkopf und zum Kurbelgehäuse hin entfallen vollständig.

Vom Sport in die Serie. Magnesium-Bedplate als tragende Konstruktion des Motors.

Das Bedplate aus Magnesium ist Bestandteil der zentralen Rahmenstruktur des neuen R6. Es ist daher vergleichsweise massiv und ebenfalls als Werkstoffverbund ausgeführt.

Das Bedplate gewährleistet höchste Struktur- und Torsionssteifigkeit ebenso wie Dauerfestigkeit der R6-Motorkonstruktion. Durch die Teilung bzw. Verschraubung des Kurbelgehäuses auf der Kurbelwellenlagerebene werden hier Schwingungen ideal abgefangen und dadurch auch Vorteile in der Akustik erzielt.

Aus Gründen der sportlichen Performance wurde die Höchstdrehzahl des R6 auf 7 000 min–1 angehoben (+ 500 min–1). Die im Motorsport für die dort herrschenden Belastungen bewährte Bedplate-Konstruktion empfahl sich daher auch aus diesem Blickwinkel für die Serie.

Auf das Bedplate wird von oben das Kurbelgehäuse mit dem oberen Teil der Kurbelwellenlager aufgesetzt. Das untere Gegenstück der Kurbelwellenlager ist im Bedplate integriert. Die Kurbelwelle läuft auf Sinterstahl-Einlegern, die mit Magnesium umgossen werden.

Die Abdichtung zwischen Bedplate und Kurbelgehäuse wird mit einer Flüssigkeitsdichtung sichergestellt. Die Dichtmasse wird nach der Verschraubung von Bedplate und Kurbelgehäuse unter Hochdruck in eine Nut in der Kontaktfläche zwischen den beiden Bauteilen eingespritzt. Die Verschraubung der Motortrageböcke geht in das Bedplate und in das Kurbelgehäuse.

Magnesium-Zylinderkopfhaube.

In konsequenter Weiterverfolgung des Leichtbaus wird beim R6 auch die Abdeckhaube des Zylinderkopfs aus Magnesium gefertigt.

Integration des Werkstoffs Magnesium in das System Motor. Natürliche Gegensätze technisch bewältigt.

BMW hat die chemische Unverträglichkeit von Magnesium und Wasser erfolgreich bewältigt. Das Kühlwasser kommt mit dem Magnesium-Mantel des Kurbelgehäuses nicht in Berührung, es wird ausschließlich im Aluminium-Insert geführt.

Für Verschraubungen in die Magnesium-Bauteile werden spezielle Aluminium-Schrauben verwendet, weil Magnesium und Aluminium ähnliche Ausdehnungskoeffizienten aufweisen. Aluminium-Schrauben sind zudem ein weiterer Mosaikstein bei der umfassenden Gewichtsreduzierung des Triebwerks. Das ähnliche Verhalten von Magnesium und Aluminium im Bereich des Schmelzpunkts ist auch beim Umgießen des Aluminium-Inserts mit Magnesium ein wesentlicher Qualitätsfaktor.
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Alt 24.06.2004, 14:57     #5
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Der erste Sechszylinder weltweit mit VALVETRONIC.

Abschluss der Implementierung in allen Motor-Baureihen.


Nach der erfolgreichen Einführung von VALVETRONIC bei den Vier-, Acht- und Zwölfzylinder-Triebwerken erfolgt die Implementierung dieser BMW exklusiven Technologie jetzt auch im Reihensechszylinder. Die BMW Innovation VALVETRONIC regelt die Öffnungsdauer und die Steuerzeit der Ventile stufenlos und in Abhängigkeit von der Gaspedalstellung. Damit ermöglicht die BMW VALVETRONIC eine weitgehend „drosselfreie Laststeuerung“, die die Vorgänge beim Ladungswechsel sehr präzise regelt und so eine besonders effiziente Nutzung des Kraftstoffs und ein deutlich besseres Ansprechverhalten des Motors erzielt.

Die VALVETRONIC zeigt damit auch, wie BMW führende Technologien zum eigenen technischen Standard macht: BMW hatte die VALVETRONIC 2001 erstmals im Vierzylinder-Triebwerk vorgestellt, seither wurde das international vielfach ausgezeichnete BMW Patent sukzessive in die anderen Motorbaureihen übernommen.

VALVETRONIC der zweiten Generation. Sportliche Drehfreude bis 7 000 min–1 (+ 500 min–1).

Der neue BMW R6 ist der erste Motor, in dem BMW die VALVETRONIC der zweiten Generation einsetzt.

Sportlich orientierte Motoren zeichnen sich durch ein erhöhtes Drehzahlniveau und durch besondere Drehfreude aus. Um neben Leistung, Gewicht und Verbrauch auch dieses für BMW wesentliche Merkmal weiterzuentwickeln, wurde die Nenndrehzahl erhöht und die Maximaldrehzahl auf 7 000 min–1 angehoben. Damit eröffnet der R6 eine neue Klasse bei Großserien-Motoren dieses Hubraums.

Ermöglicht wird das durch die VALVETRONIC der zweiten Generation, die sich vor allem durch eine deutlich erhöhte Steifigkeit der Konstruktion auszeichnet. Dadurch verwirklicht der neue R6 bei der Ventilbetätigung Beschleunigungswerte, die sich auf dem Niveau von Tassenstößel-Ventiltrieben bewegen.

Die VALVETRONIC bewegt sich damit in Richtung höherer Drehzahlen, gerade sportlich orientierte Kunden werden sich davon besonders angesprochen fühlen. Die besonders dynamische Freude am Fahren wird mit dem R6 mit VALVETRONIC der zweiten Generation aber auch wieder ein Stück effizienter.

Die VANOS-Steller in der VALVETRONIC sind erstmals vollkommen aus Aluminium gefertigt. Damit besteht auch das Kettenrad an der Verstelleinheit erstmals aus diesem Leichtmetall und leistet so einen weiteren Beitrag zur Gewichtsreduzierung.

VALVETRONIC in hoher Dichte am Markt. Deutlich erfolgreicher als Mager-DI-Konzepte.

Mit der Vorstellung der zweiten Generation ist VALVETRONIC nun in allen BMW Benzinmotoren technischer Standard. Die Implementierung im Sechszylinder, dem volumenstärksten BMW Triebwerk, bedeutet auch einen Quantensprung für die Marktdurchdringung dieser innovativen Technologie und die dadurch erzielte Verbrauchsreduktion insgesamt.

In dieser Disziplin wird VALVETRONIC auch mit Mager-DI-Systemen (Benzin-Direkt-Einspritzung) verglichen, die BMW heute aus gutem Grund nicht anbietet. So können Mager-DI-Systeme ihr Verbrauchspotenzial ausschließlich mit schwefelfreiem Treibstoff erschließen. Dieser ist aber noch nicht flächendeckend und in einigen Märkten überhaupt nicht verfügbar – genauso wie das zur Zeit der Einführung von Katalysator-Fahrzeugen mit bleifreiem Treibstoff der Fall war.

Die Kunden geben BMW Recht, denn VALVETRONIC wird in allen Märkten gut angenommen. So hat BMW seit Einführung der neuen Technologie weltweit bereits viele hunderttausend Automobile mit VALVETRONIC-Triebwerken abgesetzt, im gleichen Zeitraum wurden dagegen nur wenige zehntausend Mager-DI-Fahrzeuge anderer Hersteller verkauft.

Sparsam. Spontan. Exklusiv. BMW Patent VALVETRONIC ersetzt die Funktion der Drosselklappe.

VALVETRONIC arbeitet nach dem Prinzip der „drosselfreien Laststeuerung“ und regelt die Motorleistung durch stufenloses Variieren der Öffnungszeiten der Einlassventile. Die Regelung der Motorleistung wurde bisher von der Drosselklappe übernommen, die die Motorleistung, wie das Wort schon sagt, durch Drosselung der angesaugten Luft – also verlustbehaftet – regelt.

Bei der BMW Innovation VALVETRONIC werden in Abhängigkeit von der Gaspedalstellung die Ventilöffnungsdauer und -steuerzeit so geregelt, dass die Ladungswechselarbeit bis auf Strömungsverluste minimiert wird. Durch diese Art der drosselfreien Laststeuerung senkt die VALVETRONIC den Verbrauch und sorgt für deutlich besseres Ansprechverhalten des Motors.

Gesteuert wird dieser Vorgang in Abhängigkeit von der Gaspedalstellung. Über einen zentralen Stellmotor, eine Exzenterwelle und Zwischenhebel werden die Stellwerte umgesetzt. VALVETRONIC baut konsequent auf der bewährten, ebenfalls stufenlos verstellbaren BMW Doppel-VANOS (Variable Nockenwellenspreizung) auf.

Die VALVETRONIC erzielt im Durchschnitt aller Betriebszustände einen Rückgang des Treibstoffverbrauchs von 10 Prozent im EU-Verbrauchs-Testzyklus. VALVETRONIC arbeitet unabhängig von Treibstoff- und Ölqualitäten, mit dem neuen R6 hat BMW die VALVETRONIC in allen Benzinern, in allen Modellen und in allen Märkten eingeführt. Die VALVETRONIC Systeme werden exklusiv auf BMW eigenen Anlagen und nach BMW eigenem Patent gefertigt.

Neben deutlich gesteigerter Effizienz ist die VALVETRONIC Technologie auch für einen Zuwachs bei der Dynamik verantwortlich. Die präzise und direkte Umsetzung der Gaspedalbefehle in Motorleistung und Beschleunigung, ohne Totzeiten zum Befüllen und Leeren des Luftsammlers in Kauf nehmen zu müssen, vermittelt dem BMW Fahrer deutlich mehr Dynamik und Spontaneität seines Fahrzeugs. Hier kommt die VALVETRONIC Lösungen mit Einzeldrosselklappen annähernd gleich.
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BMW Innovation: Weltpremiere elektrische Wasserpumpe.

Entkoppelung von der Motordrehzahl, Senkung des Verbrauchs.


BMW setzt für den Transport des Wassers im Kühlsystem weltweit erstmalig eine elektrische Wasserpumpe ein. Sie arbeitet vollkommen autonom und wird vollkommen unabhängig von der gerade anliegenden Drehzahl ausschließlich nach dem tatsächlichen Kühlbedarf des Motors gesteuert.

Mit der elektrischen Wasserpumpe erzielt BMW beachtliche Verbrauchseinsparungen. Eine konventionelle Wasserpumpe verbraucht bis zu 2 kW Motorleistung, das neue BMW System hat eine maximale Leistungsaufnahme von nur 200 W. Auch in der besonders verbrauchsintensiven Warmlaufphase braucht die elektrische Wasserpumpe kaum Treibstoff, denn das Kühlwasser erwärmt sich sehr schnell, da in dieser Phase noch kein Kühlbedarf besteht und es deshalb nicht umgepumpt wird. Andererseits kann bei Stillstand des Motors die Restwärme im Kühlwasser für die Heizung des Fahrgastraums bedarfsgerecht genutzt werden.

Konventionelle Wasserpumpen müssen in ihrer Förder- und Kühlleistung auf die Maximalbelastung des Motors bei niedrigen Drehzahlen ausgelegt sein und sind daher für viele Betriebszustände bei hohen Drehzahlen überdimensioniert. Zudem sind sie über den Riemenantrieb in Dauerfunktion, mit den entsprechenden Verlusten durch die Reibarbeit. In der Fördermenge sind konventionelle Pumpen ausschließlich an die Drehzahl gekoppelt und nicht an den tatsächlichen, dem Betriebszustand des Motors entsprechenden Kühlbedarf.
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Alt 24.06.2004, 15:02     #7
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Weitere Innovationen und konsequenter Leichtbau in den Aggregaten und Bauteilen.

Leichtbau-Nockenwellen mit Gewichtsvorteil von 1,2 kg.


Nach dem revolutionären Aluminium-Magnesium-Verbund-Kurbelgehäuse leisten die neuen Leichtbau-Nockenwellen den größten Einzelbeitrag zum ungewöhnlich niederen Gewicht des neuen BMW R6 von 161 kg. Durch Innenhochdruck-Umformung können die gebauten Nockenwellen um jeweils 600 g (–25%) leichter dargestellt werden.

Basisbauteil der neuen Nockenwellen ist ein Stahlrohr, das durch die Nockenringe aus hochfestem Edelstahl gezogen wird. Zusammen werden die Teile in eine Form eingelegt und das Rohr von innen mit einem Wasserdruck von 4 000 bar belegt. Dadurch wird das Rohr kalt in die gewünschte Wellenform gebracht und von innen an die Nocken gepresst. In einem finalen Feinschliff werden die Nocken auf 1m (1∕1000 mm) genau bearbeitet.

Jede dieser gebauten Nockenwellen ist um 600 g leichter als konventionelle Nockenwellen. Bei der DOHC-Bauweise des R6 bedeutet das daher allein bei den beiden Nockenwellen eine Gewichtsersparnis von 1,2 kg. Innenhochdruck-Umformung wurde von BMW im Automobilbau z. B. bereits bei der Fertigung des Frontscheibenrahmens für das aktuelle Cabrio der 3er Baureihe eingesetzt. BMW hat die Technologie weiterentwickelt und für hochpräzise Teile wie die Nockenwellen nutzbar gemacht.

Zylinderkopf in Lost-Foam-Fertigung.

Auch der Zylinderkopf des neuen Motors stellt bereits beim ersten Produktionsschritt, dem Gießen, besondere Anforderungen an die Fertigungstechnologie. Generell gilt: Bei keiner anderen Motorenbauart ist das Gießen des Zylinderkopfes so anspruchsvoll wie bei einem Reihensechszylinder (vergleichbar ist nur ein Zwölfzylinder-Motor mit seinen beiden Sechszylinderbänken), denn aufgrund der großen Baulänge machen sich die physikalisch bedingten Schwindungseffekte während der Erstarrung und Abkühlung des rund 700 Grad Celsius heißen Aluminiums besonders deutlich bemerkbar. Die unternehmenseigene Leichtmetallgießerei verfügt über eine einzigartige Kompetenz in der Fertigung dieser Bauteile – schließlich gießt sie seit der Einführung der Aluminium-Zylinderköpfe für Benzinmotoren in den 60er-Jahren und für Dieselmotoren in den 80er-Jahren die Zylinderköpfe für sämtliche BMW Reihensechszylinder-Motoren.

Entscheidende Einflussfaktoren für die erfolgreiche Gussfertigung der Zylinderköpfe sind umfangreiche computergestützte Gießsimulationen, um bereits vorab die Schwindungsprozesse in der Konstruktion der Bauteile und Gussformen sowie die exakte Steuerung der Erstarrungsprozesse während des Gießvorgangs durch ein entsprechendes Temperatur-Management in der Gussform berücksichtigen zu können.

Für die Zylinderkopf-Fertigung des neuen Sechszylinder-Motors kommen parallel zwei Gießverfahren zum Einsatz, die sich schon bei der letzten Motorengeneration bewährt haben und für die spezifischen Anforderungen des neuen Bauteils nochmals weiterentwickelt wurden: das Niederdruckkokillengießen und das Lost-Foam-Gießen. Beide Verfahren sind besonders gut geeignet, die komplexe Außenkontur mit dem integrierten Camcarrier zur Lagerung der Nocken- und Exzenterwelle und die aufwändigen Innenkonturen mit den Hohlräumen für die Luftkanäle und die filigranen Öl- und Kühlwasserkreisläufe optimal abzubilden.

Seit dem erstmaligen Einsatz des Lost-Foam-Verfahrens („verlorener Schaum“) zur Fertigung der Zylinderköpfe für die BMW Reihensechszylinder-Motoren im Jahr 1997 ist die unternehmenseigene Leichtmetallgießerei führend in der Anwendung dieser Gießtechnologie für komplexe Motorenbauteile. Das Verfahren hat sich inzwischen in der Fertigung von mehr als anderthalb Millionen BMW Sechszylinder-Zylinderköpfen erfolgreich bewährt.

Im Gegensatz zu konventionellen Gießtechnologien ist das Lost-Foam-Gießen ein Positiv-Verfahren: Am Anfang des Fertigungsprozesses wird der Zylinderkopf als identisches Polystyrolmodell nachgebaut. Dazu werden sechs einzelne Scheiben des auch als Verpackungsmaterial eingesetzten Schaumstoffes in Formen aufgeschäumt und anschließend präzise miteinander verklebt. Das fertige Polystyrolmodell des Zylinderkopfes wird dann mit einer keramischen Schlichte überzogen, in einem Sandbett eingerüttelt und bis auf einen Angusskanal vollständig von feinkörnigem Gusssand umschlossen. In diesen Angusskanal läuft während des automatisierten Gießprozesses das flüssige Aluminium: Es ersetzt dabei vollständig das Polystyrolmodell und nimmt die Form des Zylinderkopfes an. Aufgrund der hohen Präzision des Gießverfahrens lassen sich auch besonders filigrane Konstruktionsdetails wie beispielsweise die Ölbohrungen gleich beim Gießen mit integrieren – dadurch entfallen zahlreiche Fertigungsschritte in der nachfolgenden mechanischen Bearbeitung.

Kundenfreundliche Dauerlösung: Ventilantrieb mit Kette.

BMW hält auch beim neuen R6 am Ventilantrieb mit Kette fest. Zum einen handelt es sich dabei um eine solide Lösung zugunsten der präzisen, langlebigen Funktion des Motors. Andererseits erspart sich der Kunde aufwändige Servicearbeiten und hat dadurch die entsprechenden Kostenvorteile.

Der Kettentrieb ist im Magnesium-Gussteil des neuen Leichtbau-Kurbelgehäuses integriert. Er wird als Modul in den Räderkasten-Schacht an der Stirnseite des Motors eingeschoben. Der Kettenspanner ist vollkommen aus Aluminium gefertigt und setzt auch hier die konsequente Leichtbauweise des R6 fort.

Macht den Motor kürzer und leichter: Einriementrieb zum Antrieb aller Nebenaggregate.

BMW treibt beim neuen R6 alle Nebenaggregate nur noch mit einem einzigen Riemen an. Die zweite Riementriebebene entfällt vollständig, wodurch sich die Baulänge des Motors verkürzt. Gleichzeitig entfallen alle hier erforderlichen Bauteile, d. h. Riemen, Riemenscheibe und Spanner – ein weiterer Punkt, der dazu beiträgt, den neuen BMW R6 zum leichtesten Motor seiner Klasse zu machen. Möglich wird der Einriementrieb durch den Einsatz der oben beschriebenen elektrischen Wasserpumpe, die nicht über einen Riemen angetrieben wird.

Mehr Drehmoment bei weniger Drehzahl: die neue dreistufige Resonanzsauganlage.

Mit der dreistufigen Resonanzsauganlage erzielt BMW beim R6 höheres Drehmoment bei niedrigeren Drehzahlen. Der neue R6 erreicht sein maximales Drehmoment von 300 Nm dadurch bereits bei 2 500 min–1 und hält es konstant bis 4 000 min–1.

Die neue dreistufige Resonanzsauganlage ist eine Weiterentwicklung der bisher zweiflutigen Anlage. Durch den Einsatz eines dritten Resonanzrohrs (sog. Überschwingrohr), das über Resonanzklappen geschaltet wird, erweitert sich der Drehzahlbereich, in dem der Selbstladeeffekt der Anlage wirkt. Innerhalb dieses Drehzahlbands ist jedes der drei Resonanzrohre in einem klar definierten Bereich wirksam.

Volumenstromgeregelte Ölpumpe: doppelte Förderleistung, präzise Steuerung, deutlich weniger Energieverbrauch.

Die volumenstromgeregelte Ölpumpe liefert in Abhängigkeit vom Öldruck präzise die im jeweiligen Betriebszustand erforderliche Ölmenge. Da die Parameter des Ölkreislaufs (Druck, Menge und Temperatur) sich teils gegenläufig verhalten, sind konventionelle Pumpen, die ihre Förderleistung linear mit der Drehzahl steigern, für die komplexen Anforderungen des neuen BMW R6 nicht tauglich.

An einem einzelnen Nebenaggregat zeigt sich so auch beispielhaft die Dimension des R6 Motorenprojekts insgesamt. Mit der volumenstromgeregelten Ölpumpe erreicht BMW zwei Ziele gleichzeitig:
  • die angesaugte Ölmenge entspricht dem Mengenbedarf im jeweiligen Betriebszustand, die volumenstromgeregelte Ölpumpe braucht keinen Bypass, um den zu viel geförderten Volumenstrom (bis zu 80%!) wieder abzusteuern,
  • durch die individuelle Bedarfssteuerung und den Entfall unnötiger Arbeitsleistung verbraucht die volumenstromgeregelte Ölpumpe bis zu 2 kW weniger als konventionelle Ölpumpen.
Leichter und stabil: Trapezpleuel.

Bei einem Trapezpleuel ist das obere Pleuelauge in der Seitenansicht trapezförmig ausgebildet. Beim Ottomotor wird diese neue Technik genutzt, um das Pleuelauge nach oben zu verjüngen und damit an dieser Stelle Gewicht zu sparen. Einige Gramm nur bei jedem Pleuel, die aber bei der hohen Geschwindigkeit, mit der sich die Pleuel im Motor auf und ab bewegen, positiv ins Gewicht fallen.

Im unteren Bereich des Pleuelauges wird wie bisher die gesamte Breite der Auflage für den Kolbenbolzen benötigt, um die Kraft des Arbeitstaktes über das Pleuel auf die Kurbelwelle übertragen zu können.

Wie alle BMW Pleuel, so sind auch die des neuen Reihensechszylinder-Motors gecrackt. Bei diesem Verfahren wird das untere Pleuelauge gebrochen, bei der Montage auf die Kurbelwelle werden dann die beiden Teile wieder miteinander verschraubt. Die unregelmäßigen Bruchflächen, die beim Cracken entstehen, geben der Verbindung der beiden Pleuel-Teile eine deutlich höhere Festigkeit als die glatten Kontaktflächen, die bei konventionell gesägten Pleuel entstehen.

Kürzere Warmlaufphase, zusätzliche Ölkühlung: Öl-/Wasser-Wärmetauscher.

Der Öl-/Wasser-Wärmetauscher überträgt in der Warmlaufphase Wärme in den Ölkreislauf, weil sich das Kühlwasser schneller als das Motoröl erwärmt. Dadurch wird das Motoröl aufgeheizt, der Motor erreicht schneller seine Betriebstemperatur und die verbrauchsintensive Warmlaufphase wird deutlich verkürzt.

In Betriebszuständen mit hoher Motorleistung und hohen Öltemperaturen wird über den Öl‑/Wasser-Wärmetauscher Wärme aus dem Ölkreislauf entnommen und über den Kühlkreislauf und die Motorkühlung aus dem Motor hinausgebracht.

R6 insgesamt außerordentlich reibungsreduziert.

Neben der bedarfsgerechten Steuerung des Kühlmittelstroms durch eine elektrische Wasserpumpe und des Ölvolumenstroms durch eine volumenstromgeregelte Ölpumpe ist die Reduktion der Reibung im Triebwerk ein weiterer wesentlicher Beitrag zur Kraftstoff-Verbrauchsreduzierung. So wurden etwa im Zylinderkopf alle Elemente auf Rollreibung umgestellt. Im Kurbeltrieb ist die Reibung durch Optimierung der Lagerauslegung reduziert worden.

Hochtemperaturfester Leichtbau-Abgaskrümmer: EU4 ohne Sekundärluft verwirklicht.

BMW hat beim neuen Reihensechszylinder-Motor auch beim Abgaskrümmer Know-how investiert und dadurch alleine in diesem Bauteil eine Gewichtsreduzierung von 0,8 kg erzielt.

Die hohen Temperaturen erfordern aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten von Aluminium (Zylinderkopf) und Stahl (Abgaskrümmer) eine neue Lösung an dieser Schnittstelle. BMW verwendet einen Leichtbau-Tiefziehflansch mit 2 mm Stärke (statt bisher 12 mm) und erreicht mit je einem Graphitring pro Zylinder eine nochmals deutlich verbesserte Abdichtung des Fächerkrümmers am Motor.

Die Dünnwand-Keramikkatalysatoren sind kleiner und damit leichter als bisher. Sie erreichen dadurch schneller ihre Betriebstemperatur und die volle Konvertierungsrate und ermöglichen es, ohne Sekundärluft-Einblasung auszukommen.
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Alt 24.06.2004, 15:03     #8
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Magnesium im Motorenbau.

BMW entwickelt Magnesiumlegierung mit neuem Eigenschaftsprofil.


Um die einzigartigen Eigenschaften, die der Werkstoff Magnesium in das neue BMW Hightech-Triebwerk einbringt, auch in der Großserie einsetzen zu können, investierte BMW jahrelang in Forschung und Entwicklung.

Nach intensiver Grundlagenforschung wurde in enger Zusammenarbeit zwischen Werkstoffspezialisten, der Motorenentwicklung, der Leichtmetallgießerei im BMW Werk Landshut und den Werkstoff-Lieferanten eine Magnesium-Legierung entwickelt, die den spezifischen Anforderungen für den Kurbelgehäuse-Einsatz gerecht wird. Damit wurden Einsatzgrenzen für den Werkstoff neu definiert und völlig neue Anwendungsgebiete erschlossen.

Bei der Werkstoff-Entwicklung standen Kriechfestigkeit, thermische und mechanische Belastbarkeit, aber auch das Gießverhalten im Vordergrund. Gleichzeitig wurden im Druckguss-Technikum des BMW Werks Landshut die erforderliche Verfahrenskompetenz aufgebaut und der komplexe Fertigungsprozess abgesichert. Das notwendige Know-how für diese Werkstoff- und Verfahrensentwicklung sowie die Prozessbeherrschung entwickelten die Spezialisten der BMW Group selbst.

Beeindruckende Fertigungstechnologie.

Die Leichtmetallgießerei im BMW Werk Landshut stand beim Verbund-Kurbelgehäuse verfahrenstechnisch vor großen Herausforderungen. Vor allem die Beherrschung der unterschiedlichen Wärmeausdehnung von Aluminium und Magnesium erfordert viel technologisches Verständnis und die gesamte Erfahrung der Gießerei-Spezialisten.

Bei dem neu entwickelten Druckgießverfahren schrumpft der Magnesium-Mantel beim Abkühlen auf das Aluminium-Insert auf. Gleichzeitig ist der Kern durch formschlüssige Rippen dauerhaft im Magnesium-Mantel verankert. Wegen der ähnlichen Erstarrungsintervalle von Aluminium und Magnesium bei einer Temperatur zwischen 500 und 600 Grad Celsius ist für den eigentlichen Gießprozess ein sehr aufwändiges Temperatur-Management zur punktgenauen Aufheizung und Kühlung von Werkzeug und Einlegeteil erforderlich.

In dem automatischen Fertigungsprozess wird zunächst ein Trennmittel auf die zweiteilige, fast 60 Tonnen schwere Werkzeugform in der Druckgießmaschine aufgebracht, dann wird das Aluminium-Insert eingelegt und die Form geschlossen. Schließlich presst die echtzeitgeregelte Anlage das rund 700 Grad heiße, flüssige Magnesium mit einem Druck von fast 1000 bar in nur sechs Hundertstel Sekunden in den verbliebenen Hohlraum der Werkzeugform. Dabei werden die beiden Werkzeugteile mit einer Kraft von rund 4 000 Tonnen zusammengehalten. Binnen zehn Sekunden ist das Metall erstarrt, die beim Abkühlen vom flüssigen in den festen Zustand anfallende Schrumpfung des Magnesium-Mantels führt zu einer schlüssigen Verbindung mit dem Aluminium-Insert. Nach nur 20 Sekunden wird das Gehäuse von einem Roboter aus der Gussform entnommen und nach dem Entfernen des Angusses einer speziellen Wärmebehandlung unterzogen, um innere Spannungen abzubauen.

Auch bei der Prüftechnologie für das Verbundkurbelgehäuse haben die Gießereispezialisten Neuland betreten. So wird beispielsweise die optimale Magnesium-Aluminium-Verbindung mit einem speziell weiterentwickelten Verfahren aus der Luft- und Raumfahrt geprüft, das hier erstmals in einer Serienfertigung zum Einsatz kommt. Bei der zerstörungsfreien Ultraschall-Lockin-Thermografie wird das Kurbelgehäuse durch einen Impulsgeber mit Ultraschallwellen angeregt und dabei das thermische Verhalten der Verbindungsflächen zwischen den beiden Werkstoffen mit einer hochsensiblen Wärmebildkamera aufgezeichnet und automatisch ausgewertet.

Für die Fertigung des Verbund-Kurbelgehäuses hat die BMW Group die Leichtmetallgießerei im Werk Landshut mit Investitionen von über 100 Millionen Euro um einen mehr als 10 000 m2 großen Neubau erweitert. In insgesamt sechs hochautomatisierten Fertigungszellen mit den derzeit leistungsstärksten Druckgießmaschinen wird das Verbund-Kurbelgehäuse gefertigt; die neue Gießerei ist damit eine der modernsten und größten Magnesiumgießereien weltweit.

Weder in der Gießerei noch bei der anschließenden mechanischen Bearbeitung der Werkstoffkombination sind im Vergleich zu Vollaluminium-Bauteilen signifikante Änderungen im Fertigungsprozess notwendig, denn Magnesium lässt sich mechanisch gut bearbeiten. Bei Kühl- und Schmiermitteln sowie der Entsorgung anfallender Späne nutzt die BMW Group das langjährige Know-how entsprechender Partner aus der Industrie. Ein Recycling-Konzept mit entsprechenden Materialkreisläufen ist gesichert.

Magnesium als Leichtbau-Werkstoff – dort, wo sinnvoll, schon in Serie.

Magnesiumbauteile werden dort, wo es sinnvoll ist, in der BMW Group schon seit Jahren eingesetzt. Einige Anwendungsbeispiele sind das Lenkradskelett und der Lenksäulenträger der BMW 5er und BMW 7er Reihe, das Gehäuse der vollvariablen Sauganlage der BMW Achtzylinder-Motoren, der Verdeckkastendeckel des BMW 3er Cabrios und einige Motorbauteile für BMW Motorräder.
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Alt 24.06.2004, 15:07     #9
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BMW und seine Triebwerke. Exzellente Motorenkompetenz mit langer Tradition.

Der Motorenbau bei BMW ist so alt wie das Unternehmen selbst. Seit der Firmengründung im Jahr 1917 entwickelte und produzierte BMW Flugmotoren mit 5 bis 28 Zylindern und mit bis zu 4 000 PS für die verschiedensten Einsatzzwecke. So lieferte BMW unter anderem die Neunzylinder-Sternmotoren für die legendäre Ju 52.

Darüber hinaus baute BMW 1923 mit der R32 das erste BMW Motorrad mit Boxermotor (494 cm3/8,5 PS) und Kardanantrieb – ein Antriebskonzept, das sich noch heute bewährt.

Obwohl BMW schon seit 1929 mit dem BMW 3/15 PS DA 2 – einem Lizenzbau des Austin Seven – Automobile produzierte, dauerte es noch bis 1932, bis es den ersten selbst entwickelten BMW Automobilmotor gab. Dieser Vierzylinder mit 0,8 Liter Hubraum, unten liegender Nockenwelle und hängenden Ventilen leistete 20 PS und feierte im BMW 3/20 Premiere.

Die Geschichte der BMW Reihensechszylinder-Benzinmotoren
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Alt 24.06.2004, 15:08     #10
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Effiziente Dynamik: Die Technik der Freude am Fahren.

Mit drei außergewöhnlichen Triebwerken unterstreicht BMW 75 Jahre nach dem ersten Automobil unter weißblauer Flagge wieder einmal seinen technologischen Führungsanspruch. Mit den beiden Sechszylindern durchbricht BMW eindrucksvoll bisher scheinbar unveränderbare Grundsätze des Motorenbaus. Diese besagten: Mehr Leistung bedeutet Aufladung oder mehr Hubraum. Mehr Hubraum bedeutet mehr Gewicht. Mehr Hubraum und mehr Gewicht bedeuten zwangsläufig mehr Verbrauch.

Für BMW zusätzlich von besonderer Bedeutung: Schwere Triebwerke verändern den Fahrzeugschwerpunkt und damit die Agilität und die vom Kunden gewünschte und erlebbare Dynamik des Fahrzeugs. Gewichtige Triebwerke verbrauchen nicht nur mehr Treibstoff, sondern trüben auch die Freude am Fahren.

Dynamik umfasst für BMW deutlich mehr als bloße Beschleunigungs- und Vmax-Werte. Dynamik beinhaltet für BMW das Gesamtverhalten des Fahrzeugs, die Performance, die das Automobil für den Kunden als Teil des Fahrerlebnisses bietet. Ansprechverhalten des Motors, Drehfreudigkeit, Reaktion auf Lenkbewegungen und das Verhalten der Karosserie sind nur einige Parameter dieser Dynamik. Ihre Bedeutung zeigt sich etwa an den zwei jüngsten BMW Innovationen in diesem Bereich: Dynamic Drive (Wankausgleich) und Aktivlenkung (steuert Lenkeinschlag in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs) werden von den Kunden als Quantensprung für die unmittelbar nachvollziehbare Dynamik des Fahrzeugs erlebt.

In gleicher Weise bedeutet Effizienz für BMW nicht nur niedere Verbrauchswerte. Ganz im Sinne ihrer klassischen Definition ist Effizienz auch hier die Maßzahl für ein möglichst ideales Verhältnis zwischen Input und Output. Parameter einer umfassenden Effizienz, im Unternehmen ebenso wie bei Fahrzeugen und Triebwerken, sind daher auch kurze Entwicklungszeiten, Fertigung on demand und just-in-time sowie Schonung der Ressourcen.

Ziel der BMW Entwickler ist es, dem Kunden ein Höchstmaß an Dynamik zu bieten. Effizient umgesetzt wird diese Dynamik für BMW unter Einsatz moderner Werkstoffe, innovativer Lösungen und zukunftsweisender Technologien.

Dynamik ist eine Grundeigenschaft der BMW Automobile, für den Antrieb bedeutet sie hohe Leistungsdichte und geringes Gewicht.

Weniger Gewicht für mehr Freude am Fahren.

Effiziente Dynamik ist daher bereits seit vielen Jahren das Leitmotiv der Fahrzeug- und Triebwerksentwicklung bei BMW. Steigende Erwartungen der Kunden an diese markenbestimmenden Werte, aber auch die Gewichtszunahme des Gesamtfahrzeugs – etwa durch umfangreiche Maßnahmen im Bereich der aktiven und passiven Sicherheit oder durch serienmäßige Komfort-Features wie Klimaautomatik – bedeuten für die BMW Entwicklungs-Abteilungen die Überwindung von Zielkonflikten: Dynamik, Sicherheit und Komfort müssen parallel gesteigert werden, dazu müssen Verbrauch und Emissionen abnehmen – bei gleichzeitiger, maximaler Ressourcen-Schonung in der Fertigung und im Betrieb des Fahrzeugs.

Ein Fokus all dieser Überlegungen ist das Thema Gewicht: Leichtere Fahrzeuge führen zu einer erheblichen Zunahme an Fahrdynamik und Agilität – Kerntugenden aller BMW Automobile. Weniger Gewicht bedeutet aber auch weniger Verbrauch und weniger Emission.

Bei Karosserie und Fahrwerk wurde dieser Zielkonflikt von den BMW Technikern bereits vor Jahren mit innovativen Konzepten erfolgreich angegangen. Beispielsweise verfügte die 1996 präsentierte 5er Baureihe als erstes Automobil weltweit über ein vollständig aus Aluminium gefertigtes Fahrwerk. Neben der Gewichtsreduzierung an sich verringern sich dabei auch die ungefederten Massen, wodurch ein besonders dynamischer Fahrbetrieb erzielt wird. Inzwischen haben auch die 7er Limousine, das 6er Coupé und Cabrio sowie die neue 5er Limousine und der neue 5er Touring dieses angenehm leichtfüßige Fahrwerk. Alle gelten in ihren Vergleichsklassen als besonders agile Automobile.

Die BMW Group treibt die Entwicklungs- und Verfahrenstechnologie zum Serieneinsatz von Karosseriestrukturen und -komponenten aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK) voran. Ein Musterbeispiel für den Serieneinsatz des innovativen Leichtbau-Verbundwerkstoffes ist das CFK-Dach des BMW M3 CSL in Sichtoptik. Das CFK-Dach wird mit dem weltweit ersten hochautomatisierten Fertigungsprozess für CFK-Karosseriebauteile im BMW Werk Landshut gefertigt. CFK bietet hohe Gewichtsvorteile, gepaart mit guten Crash- und Korrosionseigenschaften.

Ein bedeutender Schritt bei der Gewichtsreduzierung war auch der im neuen BMW 5er weltweit erstmals realisierte Vorderwagen aus Aluminium (GRAV – Gewichtsreduzierter Aluminium Vorderwagen). Mit 35 kg Gewichtsreduzierung im Vergleich zu einer konventionellen Stahl-Konstruktion optimiert er das Fahrzeuggewicht in einem besonders wichtigen Bereich. Insbesondere die für überdurchschnittliche Dynamik erforderliche optimale Achslastverteilung von 50:50 wird dadurch perfektioniert – eine weitere Grundvoraussetzung für jene Agilität, die nur BMW Automobile auszeichnet.

Drei Beispiele für BMW Innovationen im Leichtbau. Mit diesen und vielen anderen Maßnahmen hat BMW bei der Begrenzung und Reduzierung des Fahrzeuggewichts durch den aufgabenspezifischen Einsatz neuer Materialen seine Technologieführerschaft immer wieder unter Beweis gestellt.

Leichtbau: Ökobilanz muss stimmen.

Die ganzheitliche Betrachtung von Fahrzeugen mit Hilfe von Ökobilanz-Fallstudien führt zu schlüssigen, ressourcenschonenden Leichtbau-Konzepten.

Experten des Recycling- und Demontagezentrums (RDZ) der BMW Group beschäftigen sich im Zuge intelligenter Leichtbauentwicklungen mit den Fahrzeugkonzepten von morgen. Ein Mittelpunkt ihres Interesses: Ökobilanz-Fallstudien. So wird in detaillierten Ökobilanz-Fallstudien der gesamte Lebensdauer-Zyklus mit Blick auf ausgewählte Konzepte und Komponenten betrachtet. Die Prozessketten-Analyse ist umfassend: sie beginnt schon in den ersten Zügen der Fahrzeugentwicklung und geht über die Gewinnung von Rohstoffen und deren Verarbeitung zur Fahrzeugproduktion und weiter zur Fahrzeugnutzung durch den Kunden samt der Serviceleistungen. Doch damit ist der Kreis noch nicht geschlossen. Deshalb wird auch das Ende des Lebenszyklus, das Recycling des Altautos, in die Untersuchung mit eingeschlossen.

Ganzheitlicher Ansatz.

Durch diese ganzheitliche Betrachtung können Leichtbau-Konzepte, die zwar auf den ersten Blick durch eine erhebliche Gewichtseinsparung in der Betriebsphase des Fahrzeugs eine deutliche Senkung des Kraftstoffverbrauchs erzielen, als ökologisch weniger sinnvoll erkannt werden. Dies ist der Fall, wenn beispielsweise bei der Rohstoffgewinnung und Werkstoffherstellung deutlich mehr Energie eingesetzt oder Emissionen erzeugt werden, als sich über die gesamte Lebensdauer über den Minderverbrauch des Fahrzeugs einsparen lässt. Die umweltverträgliche Verwertung der eingesetzten Werkstoffe und Materialien ist hier ein weiteres wichtiges Bewertungskriterium.

Schlüssige Konzepte – intelligenter Werkstoffmix hat Zukunft.

Ökobilanz-Fallstudien sind das richtige Instrument, um Leichtbau-Konzepte ganzheitlich beurteilen zu können. So liegt dem jeweils gewählten Materialmix der Fahrzeugprojekte der BMW Group ein schlüssiges Konzept zu Grunde. Da es die universale Leichtbau-Patentlösung nicht gibt, setzt die BMW Group auch zukünftig verstärkt auf einen intelligenten Mix aus metallischen und nichtmetallischen Werkstoffen.
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