2. BMW EfficientDynamics.
2.1 BMW Technik-Innovationen für deutlich weniger Verbrauch bei allen Modellen.

High Precision Injection als weltweit erste Direkteinspritzung mit großem Verbrauchsvorteil im Praxisbetrieb. Der Verbrennungsmotor bleibt das Fundament.

Benzin- und Dieselmotoren bieten trotz ihrer bereits über 100-jährigen Evolution immer noch großes Entwicklungspotenzial. Das vorrangige Ziel der BMW Ingenieure ist es, dieses Potenzial auszuschöpfen. Deshalb bleibt der Verbrennungsmotor die Basis für BMW. Denn Wirkungsgradverbesserungen am Motor wirken in allen Betriebszuständen, wogegen Zusatzsysteme oft nur Verbesserungen in bestimmten, eng umrissenen Betriebszuständen ermöglichen. Darüber hinaus kann keine andere Antriebsform den Erwartungen der BMW Kundschaft an Faszination und effiziente Dynamik besser gerecht werden als der Verbrennungsmotor.

Foto: BMW strahlgeführte Mager-Direkteinspritzung "High Precision Injection"

Heutige BMW Antriebe stehen im Wettbewerb an der Spitze des derzeit Machbaren, wie viele internationale Auszeichnungen jedes Jahr eindrucksvoll beweisen. So gingen im Jahr 2005 mit sechs von zehn möglichen Klassensiegen des renommierten „Engine of The Year Awards“ über die Hälfte aller Preise an BMW, darunter auch der prestigeträchtige „Best Overall Engine of the Year Award“.

Anlässlich der IAA 2005 zündet BMW nun die nächste Technologiestufe: Mit der Einführung einer Technologie zur Benzin-Mager-Direkteinspritzung unter dem Namen High Precision Injection löst BMW innerhalb der nächsten Jahre den Zielkonflikt zwischen sportlichem Leistungsvermögen und geringem Benzinverbrauch in bisher unerreichter Weise auf. Auch gegenüber den schon sehr effizienten BMW Motoren mit VALVETRONIC wird High Precision Injection zusätzlich bis zu 10 Prozent Kraftstoff im europäischen Testzyklus und fahrprofilabhängig 5 bis 15 Prozent im Kundenbetrieb einsparen. Mit der High Precision Injection wird erstmals das volle thermodynamische Potenzial erschließbar, das in der Benzin-Direkteinspritzung steckt.

Bisherige Benzin-Direkteinspritzungen konnten in der Praxis die prognostizierten Verbrauchsvorteile nicht erzielen. Erste ausgeführte Lösungen entsprachen in keiner Weise den Anforderungen der BMW Ingenieure und so brachte BMW im Jahr 2001 eine alternative Technologie für bestmöglichen Verbrauch, die drosselfreie Laststeuerung VALVETRONIC, in Serie. Inzwischen hunderttausendfach bewährt und weltweit in der gesamten BMW Modellpalette im Einsatz, beweist sie die Nachhaltigkeit der damaligen Entscheidung.

Parallel ging jedoch auch bei BMW die Entwicklung der Benzin-Direkteinspritzung intensiv weiter. Unbestritten war immer, dass mit ihr nochmals größere Potenziale erschlossen werden können als mit allen alternativen Verfahren.

Als weltweit erster Hersteller beherrscht BMW nunmehr mit der High Precision Injection eine großserientaugliche Lösung, die auch in der Praxis Verbrauchseinsparungspotenziale erschließt, die anderen Technologien bisher verschlossen blieben. Neu dabei ist, dass bei dem BMW Verfahren eine gezielte Strömungsführung im Brennraum zur Vermischung von Kraftstoff und Luft nicht mehr notwendig ist. Die erforderliche Aufbereitung des Gemisches erzielten die
BMW Ingenieure vielmehr durch eine stabile, kegelförmige Ausbildung des Einspritzstrahls im Brennraum. Die Entzündung erfolgt direkt im Bereich des Einspritzstrahls. Man spricht deshalb auch von der „strahlgeführten“ anstatt von der „luft- oder wandgeführten“ Direkteinspritzung.

Die Positionierung des als Piezo-Injektors ausgebildeten Einspritzventils zentral zwischen den Ventilen und der ebenfalls zentral angeordneten Zündkerze stellte eine bisher nicht zu bewältigende Herausforderung dar, da die hohen Temperaturen und Drücke und vor allem die beengte Bauraumsituation im Zylinderkopf nicht beherrschbar waren.

Abbildung: BMW strahlgeführte Mager-Direkteinspritzung "High Precision Injection"

Lohn der Anstrengungen ist ein sehr robustes Brennverfahren, das – anders als frühere Lösungen im Markt – über einen weiten Betriebsbereich funktioniert. So kann der Motor nun vom Leerlauf bis hinauf zu hohen Drehzahlen und Lasten mager, das heißt mit Luftüberschuss, betrieben werden. Entsprechend größer ist der erzielbare Verbrauchsvorteil für den Kunden. Hierin liegt der große Unterschied zu anderen Lösungen im Markt, die nur in einem kleinen Fenster eine magere Betriebsweise ermöglichen. Außerdem verlangt High Precision Injection keinen Kompromiss in der Gestaltung von Zylinderkopf und Kolben zu Lasten von BMW typischen, hohen maximalen Drehmoment- und Leistungswerten.

Mit High Precision Injection beweist BMW einmal mehr Technologieführerschaft auf dem Antriebssektor. Innovationen werden nicht um ihrer selbst Willen eingesetzt, sondern immer nur dann, wenn sie zur Marke passen und damit ein wirklicher Kundenvorteil verbunden ist. Die High Precision Injection kommt zuerst in den europäischen Märkten zum Einsatz. Mit steigender Verfügbarkeit von schwefelfreiem Kraftstoff, auf den die NOx-Speicherkatalysatoren dieses Motors zwingend angewiesen sind, folgen sukzessive weitere Märkte.

Brake Energy Regeneration und Auto-Start-Stop: substanzielle Kraftstoffeinsparung ohne Einbuße an BMW typischer Fahrfreude.

High Precision Injection bewirkt als innermotorische Maßnahme den größten Einzelbeitrag zu einer substanziellen Verbrauchsreduzierung. Aber auch weitere Maßnahmen bringen als Paket zusätzliche, nennenswerte Verbrauchseinsparungen: Bis zu 10 Prozent im europäischen Testzyklus und 5 bis 15 Prozent im Praxisverbrauch sind realisierbar.

Gemein ist allen BMW Maßnahmen, dass sie bereits zum Inkrafttreten der ACEA Selbstverpflichtung von 140 g CO2 pro Kilometer im Jahr 2008 in vielen Modellen verfügbar sein werden. Durch ihre Wirkung in der gesamten BMW Flotte können sie einen deutlich größeren Beitrag zur Verbrauchssenkung leisten, als wenn alternativ nur ein Modell mit einem aufwändigeren Technikpaket angeboten würde. Insofern unterscheidet sich die BMW Strategie signifikant von der anderer Hersteller.

Abbildung: BMW strahlgeführte Mager-Direkteinspritzung "High Precision Injection"

Wesentliche Umfänge des Technikpaketes bei BMW sind die Rückgewinnung von Bremsenergie und die Motor-Start-Stop-Automatik. Jede Maßnahme für sich bewirkt einen großen Schritt zu weniger Verbrauch in Situationen, wo bisher Energie ungenutzt verloren ging.

So realisiert BMW unter der Bezeichnung Brake Energy Regeneration die Rückgewinnung von bislang als Wärme an den Bremsscheiben freiwerdender Energie über eine intelligente Generatorregelung. Dabei wird – vereinfacht ausgedrückt – immer dann wenn der Fahrer bremst oder auch nur den Fuß vom Gas nimmt, Bewegungsenergie des Fahrzeugs über den Generator in elektrische Energie gewandelt und in die Batterie eingespeist. Diese gespeicherte Energie steht nun im Fahrbetrieb wieder dem Bordnetz zur Verfügung. Dadurch wird letztlich der Generator und somit der Verbrennungsmotor entlastet und Kraftstoff intelligent gespart. Das geht soweit, dass beim Beschleunigen des Fahrzeugs mehr Drehmoment an den Rädern zur Verfügung steht, weil weniger Kraft zum Antrieb des Generators abgezweigt werden muss.

Für dieses System sind alle wesentlichen Bauteile bereits jetzt in modernen Fahrzeugen vorhanden und müssen nur geringfügig modifiziert werden, um das Potenzial optimal auszunutzen. Schon mit vergleichsweise geringem Aufwand werden so Verbrauchseinsparungen möglich, für die andernorts erheblich aufwändigere Systeme eingesetzt werden. Nicht nur unter ökologischen Gesichtspunkten, sondern auch unter ökonomischen Aspekten stellt die BMW Lösung einen nachhaltigen Weg dar. Und dieser Weg
ist umso attraktiver, als nichts von der BMW typischen Fahrfreude verloren geht.

Zweiter wesentlicher Baustein des Technikpaketes von BMW ist eine Motor-Start-Stop-Automatik. Unter dem Namen Auto-Start-Stop schaltet sie künftig in immer mehr Modellen den Motor jeweils dann automatisch ab, wenn das Fahrzeug zum Beispiel an einer Ampel steht. Tritt der Fahrer die Kupplung oder betätigt das Gaspedal, wird unmittelbar wieder gestartet. Gerade im Stadtverkehr und bei Stop-and-Go-Bedingungen kann so erheblich Kraftstoff gespart werden, nach dem Motto „Der Motor soll nur laufen, wenn er wirklich gebraucht wird“. Ähnlich wie bei der intelligenten Generatorregelung für die Bremsenergierückgewinnung basiert auch die Motor-Start-Stop-Automatik im Prinzip auf konventionellen Komponenten. Intelligente Software verknüpft jetzt die verschiedenen beteiligten Sensoren, den Anlasser und den Generatorregler mit dem Ziel, das Abstellen und Starten des Motors so komfortabel und zuverlässig zu gestalten, wie es die Kunden bei BMW erwarten. Das Prinzip des Auto-Start-Stop erweist sich bei konsequenter Anwendung im Aufwand/Nutzen-Verhältnis als eine der effizientesten Maßnahmen überhaupt.

Quelle: BMW Presse-Information vom 12.09.05

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