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 cm3 generiert. 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 6.100 U/min
garantiert der Motor Kraft im Überfluss. Schon bei 3.500 U/min offeriert er
450 Newtonmeter. Und 80 Prozent des maximalen Drehmoments sind über
einen weiten Drehzahlbereich von 5.500 U/min abrufbar. 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.
Zehn Zylinder – das ideale Sportkonzept.
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.
Bild: BMW V10-Otto-Motor komplett,
Schwungradseite
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 „Quasitrockensumpfsystem“
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 Innenhochdruck-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
Ionenstromtechnologie
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
Kraftflussunterbrechungen
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.
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.
Quelle: BMW Presse-Information vom 20.06.2006
|