2. BMW Innovation Variable Twin Turbo Technologie:
zwei Turbolader im komplexen Regelkreis.
Die BMW Innovation Variable Twin Turbo Technologie besteht im Kern
aus zwei hintereinander geschalteten Turboladern unterschiedlicher Größe.
Je nach anliegender Motordrehzahl wird die Ansaugluft durch einen der beiden
Turbolader oder durch beide zusammen verdichtet. Geregelt wird diese
Stufenaufladung von einer speziell dafür entwickelten Elektronik, die ein System
aus Turbinenregelung, Verdichter-Bypass und Wastegate ansteuert. Der Dieselantrieb dringt in neue Dimensionen vor.
Bild: BMW 6-Zylinder-Dieselmotor mit Turbo-Stufenaufladung Der Variable Twin Turbo von BMW eröffnet dem Dieselmotor vollkommen neue
Dimensionen. In der dynamischen Weiterentwicklung des Dieselantriebs steht er in
einer Reihe mit außergewöhnlichen Innovationsschritten wie der
Direkteinspritzung oder der Common Rail.
Der durch die Variable Twin Turbo Technologie erzielbare Leistungszuwachs von
rund 20 Prozent gegenüber State-of-the-art-Dieselmotoren
übersteigt den früherer Einzelschritte deutlich. Gleichzeitig verbreitert die
typische Charakteristik der Variable Twin Turbo Technologie das fahraktive
Drehzahlband, in dem ein überdurchschnittliches Drehmoment zur Verfügung steht.
Insgesamt bieten Dieselmotoren mit Variable Twin Turbo Technologie eine
Performance, die zumindest eine Hubraumklasse über der des betreffenden
Triebwerks liegt.
3. Weltpremiere:
BMW präsentiert erstes Serien-Dieseltriebwerk mit
Variable Twin Turbo Technologie.
BMW Reihensechszylinder: Ikone auch beim Diesel.
Reihensechszylinder sind aufgrund ihrer perfekt ausgewogenen Massen und Momente
physikalisch ideale Triebwerke. Seit 71 Jahren entwickelt und fertigt BMW
Reihensechszylinder-Motoren, seit 21 Jahren auch als Selbstzünder. Unabhängig
vom Verbrennungsprinzip sind BMW Reihensechszylinder heute Synonyme für
souveräne, laufruhige und dynamische Triebwerke.
Vor allem das ausgewogene Package aus Leistung, Agilität und innovativen
technischen Lösungen hat BMW Dieseltriebwerke befähigt, Sportcoupés wie den
330Cd ebenso adäquat zu motorisieren wie große Limousinen
der 7er Baureihe. BMW war Schrittmacher der Dieselentwicklung, mit seiner
gesamten Motorenkompetenz hat BMW den Diesel zu einem Premium-Triebwerk
entwickelt, das Effizienz, Dynamik und Komfort auf höchstem Niveau bietet.
Revolution statt Evolution.
 Bild:
BMW 6-Zylinder-Dieselmotor mit Variable Twin Turbo Technologie
Hochdruckeinspritzung mit Common Rail, Abgasturboaufladung und Ladeluftkühlung
sind heute beim leistungsstarken Dieselmotor Stand der Technik. Wie beim 3,0
Liter-Sechszylinder-Benzinmotor stellten die
BMW Entwickler auch beim Diesel fest, dass mit der aktuellen Konzeption
allenfalls noch graduelle Weiterentwicklungen möglich sind.
Das Lastenheft für den neuen BMW Dieselmotor sah keine kurzfristige
Leistungssteigerung vor. Vielmehr sollten Dynamik und Effizienz, wie bei
BMW Standard, langfristig und im Gleichschritt weiterentwickelt werden. Dynamik
als Teil der Gesamtperformance des Fahrzeugs bedeutet aber auch Agilität,
Leichtfüßigkeit und möglichst ideale Achslastverteilung von 50:50. Damit war die
Überlegung „mehr Leistung durch größeren Hubraum und zusätzliche Zylinder“ vor
allem im Hinblick auf den Einsatz in der BMW 5er Reihe bereits an dieser Stelle
obsolet. Dies galt um so mehr unter dem Blickwinkel der Effizienz – denn größere
Motoren verbrauchen nun einmal mehr Kraftstoff.
So entschieden sich die Spezialisten im BMW Diesel-Kompetenzzentrum
in Steyr (Österreich) nach der Prüfung verschiedener Ansätze für die
revolutionäre Variable Twin Turbo Technologie.
BMW setzt sich ab: Mit dem stärksten Sechszylinder-Dieseltriebwerk der Welt. Mit
dem leichtesten Triebwerk seiner Leistungsklasse.
Mit 200 kW/272 PS bei 4.400 min–1 ist der neue BMW Reihensechszylinder-Diesel
mit Variable Twin Turbo Technologie (R6D) das deutlich stärkste
Sechszylinder-Pkw-Dieselaggregat der Welt. Wuchtiges Drehmoment steht vom Start
weg zur Verfügung, bereits bei 1.500 min–1 sind es 530 Nm,
der Höchstwert von 560 Nm wird bei 2.000 min–1 erreicht.
Mit diesen eindrucksvollen Werten ist der neue BMW Dieselmotor in der 3
Liter-Hubraum-Klasse ein absolut einzigartiges Hochleistungs-Triebwerk.
Es positioniert sich im Spitzenfeld etablierter Top-Performer, unabhängig
vom Verbrennungsprinzip. BMW dringt mit der innovativen Variable Twin
Turbo Technologie in eine Leistungsdichte vor, die bis vor wenigen Jahren
für den Dieselantrieb absolut unvorstellbar war.
BMW präsentiert die Variable Twin Turbo Technologie und bringt sie als weltweit
erster Hersteller im Herbst 2004 im 535d/535d Touring auf den Markt. Damit
unterstreicht das Unternehmen ein weiteres Mal seine technologische
Führungsposition bei der Entwicklung und Realisierung zukunftsweisender und
hochattraktiver Dieseltriebwerke.
Der neue BMW 3 Liter-Diesel hat die höchste Literleistung bei
Serien-Dieselmotoren. Aufgrund der Gesamtkonzeption verfügt BMW zudem in dieser
Leistungsklasse über das leichteste Dieseltriebwerk (40–60 kg Gewichtsvorteil
gegenüber einem leistungsgleichen V8-Diesel). So stehen der außerordentlichen
Power des Triebwerks auch adäquate Agilität und höchstes Handling-Vergnügen bei
den damit angetriebenen BMW Automobilen gegenüber.
Variable Twin Turbo Technologie:
zwei Turbolader in Reihe geschaltet.
 Bild:
BMW 6-Zylinder-Dieselmotor mit Variable Twin Turbo Technologie
Die Variable Twin Turbo Technologie teilt die Verdichtung der Ansaugluft,
die bisher ein einziger Turbolader übernommen hatte, zwei unterschiedlich großen
Turboladern zu: Der kleinere Turbolader arbeitet bei niederen Drehzahlen, der
größere bei höheren Drehzahlen.
Wie weit die BMW Entwickler die Spezialisierung getrieben haben, zeigt sich am
großen Turbolader: Er ist leistungsorientiert so dimensioniert, dass ein
Fahrbetrieb mit einem Motor, der allein mit diesem Lader bestückt ist, de facto
nicht möglich wäre.
Im Wesentlichen unterscheidet das BMW Variable Twin Turbo System drei
verschiedene Betriebszustände:
– Bei niederen Drehzahlen strömt die Ansaugluft durch den großen Turbolader und
wird im kleinen Turbolader verdichtet. Aufgrund seines für diesen Bereich
optimalen Wirkungsgrads beatmet er das Triebwerk
ab Leerlaufdrehzahl kräftig und nahezu verzögerungsfrei. Der 3,0
Liter-Reihensechszylinder-Diesel entfaltet bereits bei 1.500 min–1 ein Drehmoment
von 530 Nm.
– Mit steigender Drehzahl nimmt die Bedeutung des großen Turboladers
zu, zunächst als Vorverdichter. Die Ansaugluft wird zusätzlich im
kleinen Turbolader hochverdichtet, ab 2.000 min–1 erreicht der Motor das
maximale Drehmoment von 560 Nm. Mit einer Turbinenregelklappe
wird der Abgasstrom variabel auf beide Turbolader aufgeteilt und dadurch das
Zusammenspiel geregelt.
– Bei hohen Drehzahlen arbeitet primär der große Turbolader, bei 4.400 min–1
erreicht das Triebwerk die höchste Leistung von 200 kW/272 PS.
Vom Sport in die Serie: Feuerprobe bei der Rallye Dakar.
Vom Sport in die Serie – diese für BMW typische Verzahnung mit dem Motorsport
bewährte sich auch beim neuen High-Performance-Diesel.
Bereits bei der Rallye Dakar 2003 setzten Spezialisten des BMW
Dieselkompetenzzentrums in Steyr (Österreich) die neue Technologie mit
zwei variabel ansteuerbaren Turboladern in einem X5 des X-raid-Privatteams ein.
Kräftiger Schub bei niedriger Drehzahl auf langsamen Dünen-Abschnitten,
Höchstgeschwindigkeit auf befestigten Pisten – dort wo BMW in der
80er-Jahren mit den Boxer-Motorrädern Seriensiege feierte, testeten die BMW
Dieselspezialisten jetzt eine für den Motorenbau revolutionäre Technik.
Bild: X-raid X5 mit BMW Variable Twin Turbo
Dieselmotor bei der Dakar Rallye 2004. 4. und 8. Platz im Gesamtklassement und
1. Platz in der Dieselwertung mit den Fahrern Luc Alphand und Gregoiré de Mevius
Gleich beim ersten Antreten schaffte der X5 mit dem revolutionären
Aufladungssystem den Sprung aufs Podium der Dieselwertung.
Mit dem erfolgreichen Abschluss in einem der härtesten Motorsport-Abenteuer der
Welt hatte sich die Variable Twin Turbo Technologie
im rennmäßigen Härtetest bewährt. Die Diesel-Spezialisten konnten also beruhigt
an die Feinabstimmung und an die Vorbereitungen für den Großserien-Einsatz
gehen.
Als Abschluss-Test der letzten Erprobungs-Phase stand wieder die
Rallye Dakar auf dem Programm. Und nun endete sie mit einem sportlichen und
einem technischen Sieg: Am 17. Januar 2004 überquerten zwei
BMW X5, angetrieben von dem innovativen 3,0 Liter-Hochleistungsdiesel in absolut
seriennaher Ausführung die Ziellinie in Dakar als Sieger,
das Team X-raid gewann die Dieselwertung, konnte erstmalig mit einem
Dieselfahrzeug Etappensiege verbuchen und belegte in der Gesamtwertung die
Plätze 4 und 8. Eindrucksvoller hätte das neue BMW Sport-Dieseltriebwerk sein
Potenzial nicht unter Beweis stellen können.
Diesel mit Literleistung über der des ehemaligen M5.
Mit einer Literleistung von 66,7 kW übertrifft der neue 3,0 Liter-Diesel sogar
den Wert der bis Ende Juni 2003 gebauten Sportlimousine M5 (58,8 kW/l). Damit
belegt der neue BMW Diesel auch in dieser Disziplin, dass er zur allerersten
Garde der Motoren-Elite gehört.
Steiferes Kurbelgehäuse.
Der neue BMW High-Performance-Diesel greift in seiner Grundkonstruktion auf das
3,0 Liter-Dieseltriebwerk zurück, wie es in unterschiedlichen Leistungsstufen u.
a. in den Sports Activity Vehicles X5 und X3 oder auch in der großen 7er Reihe
Verwendung findet. Ausgehend von dieser Basis
wurde das Triebwerk in allen relevanten Belangen weiterentwickelt und den
gestiegenen Anforderungen angepasst.
Dabei blieb der Hubraum von 2.993 cm3 unverändert, jedoch wurde
das Kurbelgehäuse vor allem im Bereich der Kurbelwellenlager konstruktiv
verstärkt.
Als Einspritzsystem kommt eine Common Rail der zweiten Generation
zur Anwendung, wobei die Durchfluss-Charakteristik der Einspritzdüsen dem neuen
Leistungsniveau angepasst wurde. Aufgrund des hervorragenden Gesamtwirkungsgrads
unterschreitet der 3,0 Liter-Diesel mit Variable Twin Turbo in einigen
Fahrzuständen sogar die spezifischen Verbrauchswerte
des Basistriebwerks. Einspritzzeiten und Verbrennungsgestaltung
(Verdichtungsverhältnis 16,5:1) wurden an den neuen Parametern ausgerichtet.
Einzigartig. Drehfreudig und spontan bis 5.000 min–1.
Der neue BMW Dreiliter-Diesel mit Variable Twin Turbo bietet den breitesten
nutzbaren Drehzahlbereich seiner Klasse. Mit dem fulminanten Leistungsanstieg
wurde auch das fahraktive Drehzahlband um + 400 min–1 erweitert, die
Nennleistung von 200 kW/272 PS fällt bei 4.400 min–1 an, die Höchstdrehzahl
beträgt jetzt für einen Diesel ungewöhnlich hohe 5 000 min–1.
Vor allem sehr sportlich ambitionierte Kunden werden damit vom neuen
BMW Diesel mit Variable Twin Turbo Technologie direkt angesprochen,
das neue Triebwerk präsentiert sich als besonders drehfreudiges Aggregat
mit herausragendem Ansprechverhalten.
Stabil und leichter: Trapezpleuel.
Bei einem Trapezpleuel ist das obere Pleuelauge in der Seitenansicht
trapezförmig ausgebildet und verjüngt sich nach oben. Beim Dieselmotor wird
diese neue Technik genutzt, um im unteren Bereich des Pleuelauges für
den Kolbenbolzen eine zusätzliche Auflagefläche für den hohen Kolbendruck zu
schaffen.
Gleichzeitig kann so im oberen (schmalen) Teil des Pleuelauges Gewicht gespart
werden, 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.
Wie alle BMW Pleuel, so sind auch die des neuen Reihensechszylinder-Motors
gecrackt. Dabei wird das untere Pleuelauge gebrochen, bei
der Montage auf die Kurbelwelle werden 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
Pleueln entstehen.
Leichtbau-Nockenwellen mit Gewichtsvorteil von 1,2 kg.
Leichtbau-Nockenwellen bringen dem neuen R6D einen Gewichtsvorteil von 1,2 kg
(–25%). Basisbauteil der neuen Nockenwellen ist ein Stahlrohr,
das als Träger für die aus hochfestem Edelstahl vorgefertigten Nocken dient.
In einem finalen Feinschliff werden die Nocken im zusammengefügten Zustand auf
1m (1∕1000 mm) genau bearbeitet.
Hochleistungsfähige DDE 6 für komplexe Rechenleistungen.
Im Bereich der Motorelektronik ist die Steuerung eines Triebwerks mit
Stufenaufladung deutlich komplexer. Statt eines Turboladers mit variabler
Turbinengeometrie muss ein System aus zwei Turboladern, Turbinenregelung, Bypass
und Wastegate gesteuert werden, die Systemelemente müssen untereinander und auf
den Betriebszustand des Motors abgestimmt werden. Eine hochkomplexe Aufgabe, die
erst mit der Diesel-Elektronik der
neuesten Generation zu lösen war (DDE 6.0). Sie bietet die entsprechende
Rechenleistung und ausreichend Speichervolumen, um die Prozesse
adäquat abarbeiten zu können.
Vorbildlich: Partikelfilter Serie, EU4 erfüllt.
Bild: BMW Diesel Partikelfilter
Die Abgasanlage wurde dem hohen Luftdurchsatz des Triebwerks entsprechend
ausgelegt. Rohrdurchmesser und Schalldämpfer wurden eigenständig entwickelt und
auch der Sound wurde dezent auf
den sportlichen Charakter des Hochleistungs-Diesels abgestimmt.
Gerade starke Triebwerke müssen im Emissionsverhalten vorbildlich sein.
Der neue BMW Diesel erfüllt die strenge EU4-Abgasnorm und ist serienmäßig mit
einem Partikelfilter ausgestattet.
Quelle: BMW Presse-Information vom 23.06.04 |
Kurzfassung
