BMW stärkt mit innovativem Motorenbaukasten Kosteneffizienz und Umweltziele
Den Kraftstoffverbrauch weiter senken und das wie bisher mit der Steigerung von Fahrfreude hat sich BMW auf sein Panier geschrieben. Das wollen die Münchner mit einem innovativen Reihenmotorbaukasten für Benzin- und Dieselaggregate erreichen, dessen 3-, 4- und 6-Zylinder Leistungen von 60 kW bis 300 kW bereitstellen. Mit dem Baukasten sollen Innovationen frühzeitig und in vollem Umfang allen Modellen zugute kommen. In drei Jahren kommt laut Harald Unger, Leiter Benzin-Reihenmotorentwicklung bei BMW, das erste Modell mit einem Motor aus dem Baukasten ins Angebot.
BMW will mit einem Reihenmotorbaukasten den Kraftstoffverbrauch senken.
Foto: BMW AG
Motoren von BMW sind leistungsstark und vergleichsweise umweltfreundlich. In den vergangenen 15 Jahren haben die Münchner nach eigenen Angaben den Kraftstoffverbrauch und somit äquivalent den CO2-Ausstoß um 30 % gesenkt. Im Angebot der Marken BMW und Mini sind laut Hersteller seit Anfang 2011 bereits 52 Autos mit einer CO2-Emission von 140 g/km, 19 davon mit höchstens 120 g/km im EU-Normzyklus. BMW hat mit „EfficientDynamics“ weltweit ein Markenzeichen für effiziente wie emissionsreduzierte neue Modelle etabliert. Nun will das Unternehmen mit einer EfficientDynamics-Motorenfamilie aus einem neuen Baukasten die Messlatte in der Branche weit höher hängen.
Hauptmerkmale des Baukastens für Reihenmotoren mit 3-, 4- und 6-Zylindern sind die einheitliche Konstruktion und Architektur für Benzin- wie Dieselmotoren, das identische Volumen von 500 cm3 je Brennraum, der hohe Gleichteileanteil und der Aluminiumeinsatz für alle Kurbelwellengehäuse sowie die Kombination von „TwinPower“- und Turbotechnik.
Die Ingenieure hatten am Beginn ihrer Arbeit ein „weißes Blatt Papier“, sprich, sie konnten von Grund auf neu entwickeln. Ihre Untersuchungen führten zur Identifizierung des Zylindervolumens von rd. 500 cm3, mit dem sich laut Harald Unger, BMW-Entwicklungsleiter Benzinreihenmotoren, das thermodynamische Optimum für einen Verbrennungsmotor realisieren lässt. Als Grundmotor aller Otto- und Dieselaggregate entschieden sich die Ingenieure für das Konstruktionsprinzip des Reihenmotors mit zentral positioniertem Injektor in die 500-cm3-Brennräume.
Der Hubraum des jeweiligen Antriebs steht somit im direkten Verhältnis zur Zahl der Brennräume: 1,5 l Hubraum markieren einen 3-Zylinder, wobei Unger darauf hinwies, dass dieser kein um einen Brennraum abgespeckter 4-Zylinder sei, sondern ein halber 6-Zylinder. So lasse sich der Gleichteileanteil hoch halten. Für die „leicht langhubigen“ Motoren rechnen die Entwickler mit Leistungen je einzelnem Zylinder beim Benziner von 30 kW bis 50 kW und beim Diesel von 20 kW bis 40 kW sowie mit max. Drehmomenten von 60 Nm bis 100 Nm bzw. 75 Nm bis 100 Nm.
Abgesehen vom unterschiedlichen Verbrennungsprozess und anderem Zylinderkopf haben die Benzin- und Dieselmotoren viele konstruktive Gemeinsamkeiten wie Zylinderabstand, Kurbelgehäuse- und das Ausgleichswellen-Konzept sowie die Position der Steuerketten auf der Schwungradseite. Selbst bei der Konfiguration des Riementriebs, der Anordnung von Nebenaggregaten und motornaher Abgasnachbehandlung wird eine gemeinsame Konstruktion genutzt. Das führe, so Unger, in der jeweiligen Motorbauart zu einem Gleichteileanteil von 60 % über alle 3-, 4- und 6-Zylindermotoren hinweg – selbst zwischen Benziner und Diesel betrage der Gleichteileanteil noch rund 40 %.
Die neuen Benzin- und Dieselmotoren aus dem Baukasten erhalten laut BMW mit der „TwinPower-Turbo“-Technologie ein charakteristisches Merkmal. TwinPower beinhalte auf der „Beatmungsseite“ des Motors variable Nockenwellensteuerung (Vanos), variablen Ventilhub (Valvetronic) und Turbolader sowie auf der Brennraumseite eine optimale Verbrennung, die mit Direkteinspritzung von Benzin (200 bar) und Diesel (1800 bar) durch die jeweils effizienteste Aufladetechnik für die Motorbauart gewährleistet wird. Dort kommen ein und zwei Turbolader, solche mit mit verstellbarer Turbinengeometrie (VTG) und „Twin-Scroll-Lader“ zum Einsatz.
Alle die auf dieser Grundlage entwickelten 3- und 4-Zylinder, ob Benziner oder Diesel, könnten in künftige BMW- und Mini-Modelle längs und quer eingebaut werden. Auch werde der Entwicklungsaufwand für zusätzliche Motorvarianten durch den hohen Gleichteileanteil vermindert. Zum Beispiel seien so besonders leistungsstarke Abwandlungen bestehender Aggregate und Hybridvarianten für einzelne Pkw-Baureihen selbst bei vergleichsweise geringen Stückzahlen wirtschaftlich darstellbar.
Der große Gleichteileanteil des Motorenbaukastens gewährleistet, dass die einzelnen Komponenten in deutlich höheren Stückzahlen gefertigt und damit verbundene Skaleneffekte erzielt werden. BMW dürfte so die in Zukunft gewünschte Vielfalt im Angebot der Fahrzeugantriebe mit erheblich optimierter Kosteneffizienz realisieren. Laut BMW erreicht ein neu eingeführter Motor aus dem Baukasten die für eine nachhaltig wirtschaftliche Produktionsstrategie erforderliche Rentabilität insgesamt bereits bei einem Viertel der bisher dazu erforderlichen Stückzahlen.
Der Motorenbaukasten sichert laut BMW bedeutende Fortschritte sowohl in der ökonomischen Nachhaltigkeit für das Unternehmen bezüglich Entwicklung und Produktion als auch in der ökologischen Nachhaltigkeit hinsichtlich der Verbrauchs- und Emissionswerte künftiger Modelle. Es werde damit ein weiterer Beitrag zur Stärkung der Selbstständigkeit der BMW Group geleistet.
Die Benzin- und Dieselaggregate aller Größen werden in den Motorenwerken München und Steyr, Österreich, gefertigt. In beide Fertigungsstandorte investiert die BMW Group bis 2012 fast 300 Mio. € rund 160 Mio. € davon allein in das Werk München. W. PESTER
Zum Thema: 32. Int. Wiener Motorensymposium 5./6. Mai 2011, 2 Tagungsbände + CD Fortschritt-Berichte VDI, Reihe 12, Nr. 735 VDI Verlag, Düsseldorf 2011 788 S., 694 B., 30 Tab. ISBN 978-3-18-373512-9 220,00 €.
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