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Alt 20.06.2006, 19:50     #4
Hermann   Hermann ist offline
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Faszinierend mühelos: Der Antrieb.

  • V-Zehnzylinder mit Hochdrehzahlkonzept.
  • Siebengang-SMG-Getriebe.
  • Formel-1-Technologie für die Straße.
Der V10-Motor der BMW M GmbH verkörpert den faszinierendsten Antrieb, der jemals für ein viersitziges Serien-Cabriolet angeboten wurde. Schließlich stand für dieses Antriebsaggregat der Zehnzylinder-Formel-1-Motor von BMW Pate, der bis zum Reglementwechsel 2006 als das stärkste Triebwerk in der Königsklasse des Motorsports galt. Mit diesem Rennsportmotor hat der V10 des BMW M6 Cabrio nicht nur die Zylinderzahl, sondern auch das Hochdrehzahlkonzept gemeinsam. Dieses Prinzip generiert enorme Schubkraft aus hohen Drehzahlen und ist charakteristisch für alle Hochleistungs- Saugmotoren der BMW M GmbH. Seine Daten: zehn Zylinder, fünf Liter Hubraum, 373 kW/507 PS Leistung, ein maximales Drehmoment von 520 Newtonmetern und eine maximale Drehzahl von 8 250 min–1. Was bereits auf dem Papier beeindruckt, sorgt in der Fahrpraxis für Begeisterung. Schon beim geringsten Druck auf das Gaspedal präsentiert sich der Antrieb des BMW M6 Cabrio als typischer Sportmotor, der sogar im Klang dem ehemaligen Formel-1-Triebwerk ähnelt.

Formel-1-Technologie für die Straße.

Für BMW M ist das Hochdrehzahlkonzept – mehr PS durch höhere Drehzahlen – schon traditionell die bevorzugte Strategie. Dabei stößt der V10-Motor in eine Drehzahlregion vor, die wegen der enormen Materialbelastung zuvor für Serienmotoren als unerreichbar galt. Bei 8 000 Kurbelwellenumdrehungen in der Minute legt jeder der zehn Kolben etwa 20 Meter Weg in der Sekunde zurück – fast so viel wie die Kolben eines Formel-1-Motors. Doch während im Motorsport dauerhafte Belastbarkeit eine relative Größe ist, hält ein M Motor ein ganzes Autoleben lang – bei jedem Klima, in jeder Verkehrssituation und bei jeder Fahrweise.

Das Hochdrehzahlkonzept bringt entscheidende Vorteile: zum einen die auf Rennsportniveau liegende spezifische Leistung von 101 PS je Liter Hubraum, denn die 507 PS (373 kW) werden aus dem vergleichsweise kleinen Hubraum von 4 999 cm3generiert. Zum anderen hat die kompakte Bauweise ein geringes Motorgewicht zur Folge: Das Hochleistungstriebwerk wiegt nur 240 Kilogramm. Im Unterschied zu ähnlich starken Motoren anderer Konzeption ermöglicht das M Hochdrehzahlkonzept einen leichteren Antriebsstrang sowie kürzere Übersetzungen. Es sind also geringere Gewichte und Massen zu beschleunigen. Diese Vorteile wirken sich unmittelbar auf die Fahrdynamik des BMW M6 Cabrio aus. Vor allem das Beschleunigungsverhalten resultiert aus dem Drehmoment in hohen Drehzahlbereichen und der Gesamtübersetzung. Der hoch drehende V10-Motor ermöglicht besser als andere Lösungen eine optimale Getriebe- und Hinterachsübersetzung und so die Umsetzung beeindruckender Schubkraft an den Antriebsrädern.

Mit seinem maximalen Drehmoment von 520 Newtonmetern bei 6100 min–1 garantiert der Motor Kraft im Überfluss. Schon bei 3 500 min-1offeriert er 450 Newtonmeter. Und 80 Prozent des maximalen Drehmoments sind über einen weiten Drehzahlbereich von 5 500 min–1abrufbar. So außergewöhnlich dies für einen Sportmotor ist, so sehr profitiert davon der Fahrer: Das BMW M6 Cabrio überzeugt bei sportlicher Fahrweise ebenso wie beim genussvollen Cruisen auf der Landstraße. Zum Beleg: Von 0 auf 100 km/h sprintet das BMW M6 Cabrio in nur 4,8 Sekunden. Die 1000-Meter-Marke ist nach 22,9 Sekunden passiert und für den Zwischenspurt von 80 auf 120 km/h im vierten Gang vergehen gerade einmal 4,7 Sekunden.

Formel-1-Technologie für die Straße.

Zehn Zylinder sind in Bezug auf die Abmessungen und die Bauteile- Anzahl das optimale Motorenkonzept. Zudem entspricht jeder Zylinder mit 500 Kubikzentimetern Hubraum dem Idealmaß für einen hoch effizienten Verbrennungsraum. Im M Triebwerk vereinigen sich zwei Fünfzylinder-Reihen in einem V-Winkel von 90 Grad und mit einem Bankversatz von 17 Millimetern zu einem überaus kompakten Aggregat. Der 90-Grad-Winkel wurde wegen seines schwingungs- und komfortorientierten Massenausgleichs gewählt, löst er doch optimal den Zielkonflikt aus größtmöglicher Vibrationsarmut und Bauteilefestigkeit.

Die hohen Drehzahlen, Verbrennungsdrücke und Temperaturen belasten das Kurbelgehäuse extrem. Um diesen Herausforderungen zu begegnen, wurde eine ungewöhnlich kompakte und verwindungssteife Bedplate- Konstruktion entwickelt. Die für hohe Steifigkeit ausgelegte und fein gewuchtete Kurbelwelle aus geschmiedetem, hochfestem Stahl ist sechsfach gelagert und wiegt nur 21,8 Kilogramm. Die gewichtsoptimierten Kastenkolben sind aus einer hochtemperaturfesten Aluminium-Legierung gegossen und eisenbeschichtet. Sie wiegen nur 481,7 Gramm inklusive Kolbenbolzen und -ringen. Auch bei den Trapezpleueln aus hochfestem Stahl wurde das Gewicht aufs Gramm genau optimiert.

Die einteiligen Aluminium-Zylinderköpfe weisen die für BMW Motoren typischen vier Ventile je Zylinder auf. Sie werden über ballige Tassenstößel mit Hydraulischem Ventilspielausgleich (HVA) betätigt. Die Einlassventile sind mit einem Durchmesser von fünf Millimetern besonders dünnschaftig und beeinträchtigen die Strömung im Einlasstrakt daher kaum.

Das Querstromkühlungskonzept minimiert Druckverluste im Kühlsystem, gewährleistet eine gleichmäßige Temperaturverteilung im Zylinderkopf und senkt die Spitzentemperaturen in kritischen Bereichen. Um jeden Zylinder optimal zu umspülen, strömt das Kühlmittel vom Kurbelgehäuse über die Auslassseite durch den Zylinderkopf und über die Sammelleiste auf der Einlassseite zu Thermostat und Kühler.

Sichere Ölversorgung auch in extrem gefahrenen Kurven.

Auch beim BMW M6 Cabrio dient das V10-Triebwerk dazu, außergewöhnliche Fahrleistungen zu generieren. Wegen der dabei entstehenden extremen Längs- und Querbeschleunigung wird das Schmieröl des Motors durch die Fliehkraft teilweise so stark in die kurvenäußere Zylinderreihe gepresst, dass ein Ölmangel in der Ölwanne entstehen könnte. Ab etwa 0,6 g Querbeschleunigung wird daher Öl aus dem kurvenäußeren Zylinderkopf abgesaugt und in den Hauptölsumpf zurück transportiert. Auch extreme Bremsmanöver könnten den Ölrücklauf unterbrechen. Das „Quasitrocken- sumpfsystem“ mit je einem Ölreservoir vor und hinter dem Vorderachsträger verhindert dies: Eine Rückförderpumpe saugt das Öl gegebenenfalls aus dem vorderen Ölsumpf ab und leitet es in den hinteren.

Hochdruck-Doppel-VANOS und Einzeldrosselklappen.

Die variable Nockenwellensteuerung Doppel-VANOS sorgt für einen optimal angepassten Gaswechsel mit extrem kurzen Verstellzeiten. Für den Fahrer bedeutet das: mehr Leistung, besserer Drehmomentverlauf, optimales Ansprechverhalten, weniger Verbrauch und weniger Emissionen.

Rennsport-typisch verfügt jeder der zehn Zylinder über eine eigene Drosselklappe, wobei jede Zylinderbank von einem eigenen Stellmotor bedient wird. Dieses System ist zwar mechanisch äußerst anspruchsvoll, doch gibt es kein besseres Arbeitsprinzip, will man ein möglichst spontanes Ansprechverhalten des Motors erzielen. Um einerseits ein feinfühliges Ansprechen des Motors im niedrigen Drehzahlbereich zu ermöglichen und andererseits auch beim Abrufen hoher Motorleistung eine unmittelbare Reaktion des Fahrzeuges zu erreichen, werden die Drosselklappen vollelektronisch gesteuert. Dazu wird die Fahrpedalstellung permanent mit Hilfe von Sensoren überwacht.

Für die maximale Öffnung der Drosselklappen werden nur 120 Millisekunden benötigt – etwa so lange, wie ein routinierter Fahrer braucht, um das Gaspedal durchzutreten. Dadurch wird dem Fahrer der Eindruck eines unmittelbaren Antritts seines Fahrzeugs vermittelt. Gleichzeitig lässt die elektronische Drosselklappenbetätigung die Übergänge vom Schub- in den Teillastbetrieb und umgekehrt absolut harmonisch verlaufen.

Luft holt sich der V10-Motor durch zehn strömungsoptimierte Ansaugtrichter aus zwei Luftsammlern. Trichter und Luftsammler bestehen aus einem leichten Verbundwerkstoff mit 30-prozentigem Glasfaseranteil.

Zweiflutige Abgasanlage aus Edelstahl.

So wichtig die Ansaugseite für das glänzende Leistungsergebnis des Motors ist, so wenig darf die Abgasanlage vernachlässigt werden. Die beiden 5-in-1-Rohrfächerkrümmer sind in aufwändigen Rechenverfahren auf gleiche Längen optimiert worden. Um auch die Rohrdurchmesser exakt zu gestalten, werden die nahtlos gefertigten Edelstahlrohre im so genannten Innenhoch- druck-Umformverfahren (IHU) unter einem Druck von bis zu 800 bar von innen her ausgeformt. Schließlich weisen die Krümmerrohre eine Wandstärke von nur 0,8 Millimetern auf – auch dies ein Zeichen für die außergewöhnliche Sorgfalt, mit der die Konstrukteure selbst das kleinste Detail gestaltet haben.

Die Abgasanlage des BMW M6 Cabrio wird zweiflutig bis in die Schalldämpfer geführt und endet in den für alle M Autos charakteristischen vier Endrohren. Insgesamt vier trimetallbeschichtete Katalysatoren reinigen die Abgase gemäß EU4-Norm.

Weltweit einmaliges Motorsteuergerät.

Wegen der hohen Drehzahlen und der Summe an Regelungsaufgaben sind die Anforderungen an die Motorsteuerung sehr hoch. Ihre drei 32-Bit- Prozessoren können mehr als 200 Millionen Einzeloperationen pro Sekunde abarbeiten. Zylinderindividuell und für jeden Arbeitstakt errechnen sie Zündzeitpunkt, Füllung, Einspritzmenge sowie Einspritzzeitpunkt. Synchron dazu werden die Nockenwellenspreizung sowie die Stellung der Einzeldrosselklappen reguliert.

Über die Power-Taste kann der Fahrer ein sportlicheres Programm mit der vollen Leistungscharakteristik aktivieren. Dabei wird bezüglich Gaspedalweg zu Drosselklappenöffnung eine progressivere Kennlinie benutzt und die dynamischen Übergangsfunktionen der Motorsteuerung werden auf spontaneres Ansprechen umgeschaltet. Die Programm-Umschaltung kann auch über die MDrive-Taste konfiguriert und abgerufen werden.

Zur elektronischen Regelung der Drosselklappen wird der jeweilige Fahrerwunsch anhand der Gaspedalstellung ermittelt, in die dafür ideale Einstellung übersetzt und um die Bedarfsmomente der Nebenaggregate wie Klimakompressor oder Generator korrigiert. Auch Funktionen wie Leerlaufregelung, Abgasreinigung und Klopfregelung werden koordiniert sowie mit den geforderten Momenten der Dynamischen Stabilitäts Control (DSC) und der Motor-Schleppmomenten-Regelung (MSR) abgeglichen. Zudem übernimmt die Motorsteuerung Diagnoseaufgaben und steuert Peripherieaggregate.

Highlight in der Motorsteuerung: Ionenstromtechnologie.

Ein Highlight der Motorsteuerung ist die Ionenstromtechnologie speziell zur Erkennung von Motorklopfen. Als Klopfen wird die unerwünschte Selbstentzündung des Kraftstoffs im Zylinder bezeichnet. Die Ionenstrom- technologie registriert eventuelles Klopfen über die Zündkerzen. Zudem kontrolliert sie direkt in der Verbrennung die korrekte Zündung beziehungsweise erkennt eventuelle Aussetzer. Die Daten werden an die Motorsteuerung übermittelt und dort analysiert. Gegebenenfalls greift die Motorsteuerung zylinderselektiv ein, beispielsweise um über die Klopfregelung den Zündzeitpunkt ideal an die Verbrennung anzupassen. Zugleich erleichtert die doppelte Funktionalität der Zündkerze die Diagnose bei Wartungs- und Servicearbeiten.

Idealer Partner für viel Power: Siebengang-SMG-Getriebe.

Das Konzept eines Hochdrehzahl-Motors basiert darauf, das vom Motor zur Verfügung gestellte Drehmoment mittels kurzer Gesamtübersetzung in optimale Schubkraft umzusetzen. Mit dem Sequenziellen M Getriebe (SMG) mit sieben Gängen und Drivelogic-Funktion steht im BMW M6 Cabrio genau das Schaltgetriebe zur Verfügung, das die Power des V10-Motors in idealer Weise über den Antriebsstrang zu den Rädern überträgt. Es erlaubt sowohl die manuelle Gangwahl mit extrem kurzen Schaltzeiten, als auch komfortables Cruisen dank automatisierbarer Fahrstufenwahl.

Geschaltet werden kann das Siebengang-SMG über den Wählhebel in der Mittelkonsole oder über Schaltwippen am Lenkrad. Der Fahrer braucht dabei kein Kupplungspedal zu drücken. Er kann beim Schalten sogar mit dem Fuß auf dem Gaspedal bleiben. Beim Zurückschalten gibt der Motor selbsttätig Zwischengas. Die Gangwechsel erfolgen nahezu fließend und schneller, als selbst geübte Fahrer sie mit einem manuellen Schaltgetriebe bewerkstelligen könnten. Die beim Schalten unvermeidlichen Kraftfluss- unterbrechungen sind kaum noch wahrnehmbar. Dadurch erhöht sich für den Fahrer der Spaß am Schalten.

Doch Schalten mit SMG erhöht auch die Verkehrssicherheit: Da die Gangwechsel stets gleich schnell und exakt ablaufen und damit absolut reproduzierbar sind, muss der Fahrer sich nicht mehr so stark darauf konzentrieren, die jeweils optimale Fahrstufe auszuwählen. Das SMG fördert so präzises, sicheres und entspanntes Fahren.

Drivelogic: Der Fahrer bestimmt die Schaltcharakteristik des SMG.

Die Drivelogic-Funktion stellt elf Schaltoptionen zur Verfügung, mit denen sich die Schaltcharakteristik des SMG individuell an die gewünschte Fahrweise anpassen lässt. Grundsätzlich unterscheiden sich diese Fahrprogramme durch die vorgewählte Schaltzeit voneinander: je höher das Fahrprogramm, die Drehzahl und die Last, desto kürzer die Schaltzeit. Sechs der elf Schaltoptionen lassen sich innerhalb der sequenziellen Handschaltfunktion (S-Modus) vorwählen. Ihre Charakteristika reichen von ausgeglichen dynamisch bis sehr sportlich. Im S-Modus schaltet der Fahrer stets von Hand. Einzige Ausnahme: Im S-Modus steht auch die Funktion einer Launch Control zur Verfügung, die das puristisch-sportliche Fahrprogramm S6 ergänzt. Sie ermöglicht es, optimal aus dem Stand heraus zu starten, um die maximale Beschleunigung zu erzielen. Der Fahrer braucht bis zur Höchstgeschwindigkeit nicht zu schalten – das Getriebe schaltet selbsttätig jeweils kurz vor Erreichen der Höchstdrehzahl vom ersten bis in den siebten Gang hoch. Eine Anzeige informiert den Fahrer dabei über den aktuell eingelegten Gang.

Fünf der elf Fahrprogramme der Drivelogic sind im so genannten automatisierten D-Modus verfügbar. In ihm schaltet das Getriebe die sieben Gänge generell selbsttätig. Dies erfolgt abhängig von dem gewählten Fahrprogramm, der Fahrsituation, der Geschwindigkeit und der Gaspedalstellung. Auch im D-Modus unterscheiden sich die Programme durch eine mehr oder weniger stark auf Dynamik ausgerichtete Schaltcharakteristik.

Der Fahrer kann den automatisierten Gangwechsel auch durch langsame Gaszurücknahme beeinflussen und so auch im D-Modus das Hochschalten auslösen. Umgekehrt bewirkt er mit dem vollständigen Durchtreten des Gaspedals das schnelle Zurückschalten. Sowohl im S- als auch im D-Modus schaltet das Getriebe bei einem Halt selbsttätig in den ersten Gang zurück. Zur Weiterfahrt genügt dann ein Druck aufs Gaspedal.

Spezialfunktionen erhöhen die Sicherheit und den Komfort.

Das Siebengang-SMG-Getriebe unterstützt den Fahrer aber nicht nur beim Erreichen motorsportlicher Höchstleistungen, es bietet auch eine Vielzahl an Sicherheitsfeatures. So öffnet es etwa beim Zurückschalten auf glatter Fahrbahn blitzschnell die Kupplung, damit das Auto bei einem zu hohen Motorschleppmoment an den Antriebsrädern nicht plötzlich ausbricht.

Die so genannte Bergerkennung verschiebt an Steigungen und Gefällen die Schaltpunkte. Bergauf werden dadurch Pendelschaltungen vermieden. Bergab werden die niederen Gänge länger gehalten, um die Bremswirkung des Motors besser zu nutzen. Im D-Modus wird zudem die Gangwahl der Fahrbahnsteigung angepasst.
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Viele Grüße Hermann

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