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Alt 08.07.2007, 12:13     #4
Hermann   Hermann ist offline
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F45 AT 216d, E36 318i Cabrio
Der Antrieb: Faszination V8 – Kraftpaket mit Idealmaßen.

• Premiere: Achtzylinder-Motor mit 3 999 cm3 und 309 kW/420 PS.

• Brake Energy Regeneration: Mehr Leistung aus weniger Kraftstoff.

• High-tech aus dem Rennsport: Hochdrehzahlkonzept, Doppel-VANOS, Einzeldrosselklappen, dynamikoptimierte Nasssumpf-Ölschmierung, Ionenstromtechnologie.


Ein außergewöhnlicher Motor für einen außergewöhnlichen Sportwagen: Das V8-Triebwerk für den neuen BMW M3 hebt den Fahrspaß, den der High-Performance-Zweitürer der BMW M GmbH vermittelt, in bisher unerreichte Dimensionen und beantwortet damit die Frage der Sportwagenfans, ob eine Steigerung noch möglich ist, auf begeisternde Weise. Nach 15 Jahren und zwei Modellgenerationen hat der epochale Sechszylinder-Motor – mehrfach mit dem Titel „Engine of the Year“ ausgezeichnet und zuletzt 252 kW/343 PS stark – nun seinen Nachfolger gefunden. Das Achtzylinder-Triebwerk im neuen BMW M3 bietet mehr Zylinder, mehr Hubraum, mehr Leistung, mehr Drehzahl – und sorgt so auf Anhieb für ein Mehr an Begeisterung. Die Kombination dieses Antriebs mit dem einzigartigen Fahrzeugkonzept, das dem BMW M3 zugrunde liegt, steckt voller Faszination.

Die technischen Daten des neuen Hochleistungstriebwerks belegen den enormen Fortschritt, der mit diesem Wechsel verbunden ist. Sein Hubraum beträgt 3 999 cm3, seine Leistung 309 kW/420 PS bei 8 300 min–1. Das maximale Drehmoment von 400 Newtonmetern beeindruckt ebenso wie die Höchstdrehzahl von 8 400 min–1. Vom Start weg setzt sich der neue BMW M3 mit imponierender Performance an die Spitze. Innerhalb von nur 4,8 Sekunden erreicht er aus dem Stand eine Geschwindigkeit von 100 km/h, erst bei 250 km/h setzt die Motorelektronik dem Beschleunigungsdrang des Zweitürers ein Limit. Neben diesen Fahrleistungswerten und der spezifischen Leistung von 105 PS je Liter Hubraum ist auch der im EU-Testzyklus ermittelte Durchschnittsverbrauch von 12,4 Litern je 100 Kilometer Ausdruck der Ingenieurskunst der Motorentwickler der BMW M GmbH.


Idealmaße für optimale Performance.

Mit einem Volumen von 500 cm3 je Zylinder erfüllt das neue V8-Triebwerk bereits in seinen Hubraum-Maßen die Idealvorstellung anspruchsvoller Motorenkonstrukteure. Ein ähnlich leistungsstarker Sechszylinder hätte von dieser Idealgeometrie eines Sportmotors abweichen müssen. Das neue V8-Aggregat hingegen stellt in seinen Abmessungen, den Füllmengen, der Bauteile-Anzahl und dem Eigengewicht das theoretische und praktische Optimum dar.

Darüber hinaus besitzt der Achtzylinder die M spezifischen Eigenheiten wie Doppel-VANOS, Einzeldrosselklappen und eine leistungsstarke Motorelektronik. Zugleich deuten Zylinderanzahl, das M Hochdrehzahlkonzept und das geringe Gewicht unverkennbar darauf hin, dass sich seine Ingenieure vom Achtzylinder-Motor des BMW Sauber F1 Teams haben inspirieren lassen. Die Gemeinsamkeiten mit dem aktuellen Triebwerk der Marke in der Formel 1 sind vielfältig. Auch werden diverse technologische Grundprinzipien, Fertigungsverfahren und Materialien aus dem Formel-1-Motor für den Antrieb des neuen BMW M3 übernommen. Ein Unterschied aber wird immer bleiben: Der BMW M3 wird nicht nur an Rennwochenenden hart beansprucht. Sein High-Performance-Triebwerk arbeitet zuverlässig jeden Tag, auf allen Straßen, bei jeder Witterung und in jahrelangem Einsatz.

Hochdrehzahlkonzept sorgt für unübertroffene Schubkraft.

In seiner spezifischen Leistung überschreitet der neue V8-Motor die als Maßstab für besonders sportliche Kraftentfaltung geltende Marke von 100 PS je Liter Hubraum deutlich. Doch Leistung ist nicht alles. Das fahrdynamische Erlebnis wird entscheidend vom Beschleunigungsverhalten geprägt, das wiederum sowohl vom Fahrzeuggewicht als auch von der Schubkraft beeinflusst wird. Die Schubkraft an den Antriebsrädern ergibt sich aus dem Motordrehmoment und der Gesamtübersetzung. Das M Hochdrehzahlkonzept ermöglicht eine optimale Getriebe- und Hinterachsübersetzung und damit die Umsetzung einer beeindruckenden Schubkraft. Damit stellen die Motorenentwickler sicher, dass die Spontaneität, also die blitzschnelle Reaktion des Motors auf Fahrerwünsche, den hohen Ansprüchen an das Gesamtkonzept eines M Fahrzeugs entspricht. Entsprechend erweist sich der neue V8-Antrieb im Leistungspotenzial, in der Art der Kraftentfaltung, in seinen Abmessungen und im Gewicht als typischer M Motor.

Beim neuen BMW M3 haben die Ingenieure das Hochdrehzahlprinzip in eine neue Dimension gehoben. Die maximale Drehzahl seines Achtzylinder-Motors beträgt 8 400 min–1. Die zweite Komponente der Schubkraft, das Motordrehmoment, beträgt beim neuen V8-Antrieb 400 Newtonmeter bei 3 900 min–1. Etwa 85 Prozent des maximalen Drehmoments sind über die enorme Drehzahlspannbreite von 6 500 min–1 hinweg abrufbar. Schon bei 2 000 min–1 liegen 340 Newtonmeter an. Dies schlägt sich im Leistungscharakter des neuen BMW M3 nieder. Er lässt sich nicht nur extrem dynamisch bewegen, er empfiehlt sich ebenso für das zügige Cruisen über kurvenreiche Landstraßen oder im Stadtverkehr.


Hohe Leistung, geringes Gewicht.

Der neue V8 ist mit nur 202 Kilogramm ein ausgesprochenes Leichtgewicht. Selbst gegenüber dem Sechszylinder-Motor des Vorgängermodells beträgt die Gewichtseinsparung rund 15 Kilogramm. Das Gewicht von zwei zusätzlichen Zylindern wurde also deutlich überkompensiert. Hinzu kommt, dass das Hochdrehzahlkonzept prinzipiell einen leichten Antriebsstrang sowie sehr kurze Übersetzungen ermöglicht.


Gleichwohl rücken bei steigender Motordrehzahl unvermeidlich die Grenzen der Physik näher. Bei 8 300 Kurbelwellenumdrehungen in der Minute – bei dieser Drehzahl wird die Höchstleistung von 309 kW/420 PS abgegeben – legt beispielsweise jeder der acht Kolben pro Sekunde einen Weg von 20 Metern zurück. Enorme Materialbelastungen treten dabei auf. Auch deshalb legten die Konstrukteure beim neuen Achtzylinder-Motor höchsten Wert auf möglichst geringe bewegte Massen.

Motorblock aus der Formel-1-Gießerei von BMW.

Der Motorblock des neuen Achtzylinders stammt aus der BMW Leichtmetallgießerei in Landshut. Auch die Motorblöcke für die Formel-1-Boliden entstehen dort. Der neue V8 wird aus zwei Vierzylinder-Reihen in einem V-Winkel von 90 Grad mit einem Bankversatz von 17 Millimetern zu einem kompakten Aggregat zusammengesetzt. Der Hub der Kolben beträgt 75,2 Millimeter, die Bohrung 92 Millimeter, was den Gesamthubraum von 3 999 cm3 ergibt. Das Zylinderkurbelgehäuse besteht aus einer speziellen Aluminium-Silizium-Legierung. Statt herkömmlicher Laufbuchsen wird die Zylinderlaufbahn allein durch Freilegen der harten Siliziumkristalle erzeugt. Die eisenbeschichteten Kolben laufen direkt in dieser unbeschichteten, gehonten Bohrung.

Die hohen Drehzahlen und Verbrennungsdrücke belasten das Kurbelgehäuse extrem. Es ist daher kompakt und verwindungssteif als Bedplate-Konstruktion ausgeführt, was eine sehr exakte Kurbelwellenlagerung gewährleistet. Auch die relativ kurze geschmiedete Kurbelwelle erweist sich als sehr biege- und torsionssteif. Dennoch wiegt sie nur etwa 20 Kilogramm.

Gegenüber konventionellen Systemen minimiert das Querstromkühlungskonzept des neuen V8-Motors deutlich die Druckverluste im Kühlsystem. Es verteilt die Temperatur gleichmäßig im Zylinderkopf und senkt dadurch die Temperaturspitzen in dessen kritischen Bereichen. Um jeden Zylinder optimal zu umspülen, strömt die Kühlflüssigkeit vom Kurbelgehäuse über die Auslassseite quer durch den Zylinderkopf und über die Sammelleiste auf der Einlassseite zum Thermostat beziehungsweise Kühler.

Ventilsteuerung durch Doppel-VANOS mit Motoröldruck.

Mit extrem kurzen Verstellzeiten perfektioniert die variable Nockenwellenspreizung Doppel-VANOS das Ansprechverhalten des Motors. Sie reduziert Ladungswechselverluste und verbessert so Leistung, Drehmoment sowie den Kraftstoffverbrauch und die Abgasemissionen. Dem speziell für den Achtzylinder entwickelten Niederdruck M Doppel-VANOS genügt der normale Motoröldruck, um kürzeste Verstellzeiten zu erreichen. Die Motorelektronik stellt last- und drehzahlabhängig stets den optimalen Spreizungswinkel synchron zu Zündzeitpunkt und Einspritzmenge ein.

Sichere Ölversorgung auch bei extrem dynamischer Fahrweise.

Die hohe Fahrdynamik des BMW M3 erfordert eine aufwändige Ölversorgung des Motors. Sie ist ausgelegt auf Längs- und Querbeschleunigungen bis zum 1,4-fachen der normalen Erdbeschleunigung. Eine volumenstromgesteuerte Pendelschieberzellenpumpe versorgt den Achtzylinder mit Schmieröl. Dabei fördert sie jederzeit genau die Menge, die der Motor benötigt. Eine dynamikoptimierte Nasssumpf-Ölschmierung sichert auch bei extremen Bremsmanövern die Schmierung. Das System weist zwei Ölsümpfe auf: einen kleinen vor dem Vorderachsträger und einen großen dahinter. Eine separate Rückförderpumpe saugt das Öl aus dem vorderen Ölsumpf ab und fördert es in den hinteren.


Acht Einzeldrosselklappen werden elektronisch geregelt.

Der Einsatz jeweils einer Drosselklappe pro Zylinder ist nicht nur im Rennsport ein unübertroffenes Mittel, wenn es darum geht, ein möglichst spontanes Ansprechverhalten des Motors zu erzielen. Das neue Triebwerk für den BMW M3 verfügt über acht Einzeldrosselklappen. Zwei Stellmotoren bedienen jeweils vier Drosselklappen einer Zylinderbank. Die Steuerung der Drosselklappen erfolgt vollelektronisch und blitzschnell. Dadurch wird ein feinfühliges Ansprechen des Motors im gesamten Drehzahlbereich erreicht sowie eine unmittelbare Reaktion des Fahrzeugs beim Abrufen hoher Motorleistung.

Strömungsoptimierte Luftansaugung.

Für ein spontanes Dynamikverhalten des Motors sind die Drosselklappen in den Saugrohren sehr dicht an den Einlassventilen platziert. Die gesamte Ansaugluftführung des neuen Achtzylinder-Triebwerks kommt ohne die Sensorik eines Heißfilm-Luftmassen-Durchflussmessers (HFM) aus. Anstelle der Lasterfassung durch diesen aufwändigen Sensor, der überdies nachteilige geometrische Anforderungen an die Luftführung stellt, übernimmt die Motorsteuerung des V8 diese Aufgabe: Hierzu erstellt sie eine modellbasierende Lastberechnung aus den Positionen von Drosselklappe und Leerlaufsteller, VANOS-Position, Motordrehzahl, Lufttemperatur und Luftdruck. Dadurch ergeben sich für die Ingenieure neue Freiheitsgrade bei der Gestaltung und Optimierung der Motorluftansaugung. Gleichzeitig arbeitet diese Art der Steuerung mit maximaler Zuverlässigkeit.

Länge und Durchmesser der Ansaugtrichter begünstigen die Schwingrohraufladung. Zur Gewichtsoptimierung bestehen Trichter und Luftsammler aus einem leichten Verbundwerkstoff mit 30-prozentigem Glasfaseranteil.

Innovative Abgasanlage.

Die Auslegung der Abgasanlage für den neuen V8-Motor optimiert ihrerseits die Ladungswechsel zu Gunsten eines bestmöglichen Leistungs- und Drehmomentverhaltens. Auch bei dieser Komponente wurde entwicklungsseitig auf konsequenten Leichtbau geachtet.

Die Abgasrohre entstehen im Innenhochdruck-Umformverfahren (IHU). Dabei werden die gewünschten Konturen der Edelstahlrohre unter einem Druck von bis zu 800 bar von innen her ausgeformt. Das Ergebnis ist eine extreme Dünnwandigkeit von nur 0,65 bis 1,0 Millimeter. Dadurch lassen sich die Strömungswiderstände, das Gewicht sowie das Ansprechverhalten der Katalysatoren optimieren. Vier Katalysatoren reinigen die Abgase. Der Motor erfüllt die europäische EU4-Norm sowie die Bestimmungen der US-amerikanischen LEV 2-Klassifizierung.

Vorbildlich gering fallen auch die Geräuschemissionen aus: Neben den beiden Zwischenschalldämpfern trägt vor allem der quer liegende, einteilige Nachschalldämpfer mit seinem sehr großen Volumen von 35 Litern zur Reduzierung des Geräuschpegels bei. Ein außergewöhnlicher Klangcharakter ist dem neuen V8-Motor dennoch sicher. Auch der Achtzylinder zeichnet sich durch einen M typischen, dabei aber eigenständigen rennsportlich-kernigen Sound aus.

Noch leistungsfähiger: Das Motorsteuergerät.

Eine Weiterentwicklung stellt auch die elektronische Steuerung des V8-Antriebs dar, die alle Motorfunktionen optimal koordiniert. Beispielsweise ermittelt sie aus mehr als 50 Eingangssignalen zylinderindividuell und für jeden Arbeitstakt den optimalen Zündzeitpunkt, die ideale Füllung, die Einspritzmenge sowie den Einspritzzeitpunkt. Synchron dazu wird die optimale Nockenwellenspreizung errechnet und eingestellt, außerdem werden die acht Einzeldrosselklappen präzise in Stellung gebracht. Zusätzlich unterstützt das Steuergerät noch die M spezifischen Funktionen von Kupplung, Getriebe, Lenkung und Bremse.

Schließlich übernimmt die Motorsteuerung umfassende On-Board-Diagnoseaufgaben mit verschiedenen Diagnoseroutinen für die Werkstatt sowie weitere Funktionen und die Steuerung von Peripherieaggregaten.

Highlight in der Motorsteuerung: Ionenstromtechnologie.

Ein Highlight der Motorsteuerung ist die Ionenstromtechnologie zur Erkennung von Motorklopfen sowie Zünd- und Verbrennungsaussetzern. Im Unterschied zu herkömmlichen Verfahren erfolgt dies direkt am Ort des Geschehens, nämlich im Verbrennungsraum. Hierzu wird über die Zündkerze in jedem Zylinder ein eventuelles Klopfen sensiert und der Zündzeitpunkt entsprechend geregelt. Gleichzeitig wird die korrekte Verbrennung kontrolliert, eventuelle Aussetzer werden erkannt. Die Zündkerze wirkt also als Aktuator für die Zündung und als Sensor zur Beobachtung des Verbrennungsprozesses. Die Motorelektronik unterscheidet dann zwischen Verbrennungs- und Zündaussetzern. Diese doppelte Funktionalität erleichtert auch die Diagnose bei Wartungs- und Servicearbeiten.

Mehr Effizienz und Dynamik dank Brake Energy Regeneration.

Um die Effizienz des Antriebs noch weiter zu steigern, wird mit der Brake Energy Regeneration ein intelligentes Energiemanagement betrieben, das die Erzeugung von Strom für das Bordnetz auf die Schub- und Bremsphasen konzentriert. Auf diese Weise wird die Fahrzeugbatterie geladen, ohne dass dazu auf die Motorleistung und damit auf die im Kraftstoff enthaltene Energie zugegriffen werden muss. Während der Zugphasen des Motors bleibt der Generator dagegen im Regelfall abgekoppelt. Neben einer besonders effizienten Stromgewinnung führt dies auch dazu, dass beim Beschleunigen mehr Antriebskraft zur Umsetzung in Fahrdynamik zur Verfügung steht.

Weil mit der gezielten Steuerung der Stromerzeugung die Zahl der Ladezyklen ansteigt, wird die Brake Energy Regeneration 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.
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Viele Grüße Hermann

"Zwei Dinge sind unendlich, das Universum und die menschliche Dummheit, aber bei dem Universum bin ich mir noch nicht ganz sicher."Albert Einstein

Geändert von Martin (09.07.2007 um 19:09 Uhr)
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