BMW Innovationstag 2006 EfficientDynamics

1. Einleitung: BMW Innovationstag 2006. EfficientDynamics. 2 2. BMW Antriebsentwicklung: Konsequenter Fortschritt für effiziente Dynamik. 6 2.1 Mit Effizienz zur Höchstleistung: BMW präsentiert die Zukunft des Turbomotors. 9 2.2 Das Drehmoment- und Leistungsdiagramm des BMW 3,0 Liter-Reihensechszylinder-Ottomotors mit Twin-Turbo und High Precision Injection. 13 2.3 Dynamik und Effizienz in perfekter Harmonie: Die erste Benzin-Direkteinspritzung mit deutlichem Verbrauchsvorteil. 14 2.4 Das Drehmoment- und Leistungsdiagramm des BMW 3,0 Liter-Reihensechszylinder-Ottomotors mit Mager-Direkteinspritzung der zweiten Generation (High Precision Injection). 18 2.5 Die technischen Daten der BMW 3,0 Liter-Reihensechszylinder-Ottomotoren. 19 2.6 Reaktionsschnell und präzise: Ein Automatikgetriebe, das auch sportliche Fahrer begeistert. 20 2.7 Energieströme effizienter nutzen: Intelligente Generatorregelung und Bremsenergie-Rückgewinnung. 24 3. BMW Werkstoffe: Integriertes Know-how von der Forschung bis zur Fertigung. 28 3.1 Höchste Funktionalität auf leichte Art: Intelligente Materialentwicklung im Karosserie- und Motorenbau. 28

1. BMW Innovationstag 2006. EfficientDynamics.

Wer sich für einen BMW entscheidet, soll dies in der Gewissheit tun, ein
Fahrzeug zu erwerben, das ein Maximum an Fahrvergnügen bei gleichzeitig
größtmöglicher Wirtschaftlichkeit bietet. Unter dem Oberbegriff
EfficientDynamics fasst BMW alle Entwicklungsaktivitäten zusammen,
die diesem Anspruch dienen.
Beim Innovationstag 2006 präsentiert BMW Entwicklungen aus den Bereichen
Antrieb, Energiemanagement und Werkstoffe, die dazu beitragen, aktuelle
Kundenwünsche nach noch effizienteren Gesamtkonzepten überzeugend zu erfüllen
und zugleich die Herausforderungen von morgen zu meistern. Das Kundeninteresse
an Fahrzeugen, die eine höhere Leistung
und zunehmend vielfältige Komfort- und Sicherheitsfunktionen bieten, zugleich
aber weniger Kraftstoff verbrauchen sollen, stellt hohe Anforderungen an die
Automobilentwickler. Verschärfte gesetzliche Rahmenbedingungen
zur Verbrauchs- und Emissionsreduzierung verstärken die Notwendigkeit und
bestätigen die bereits vor Jahren gewählte Ausrichtung.
Innovation löst Zielkonflikte auf.
Mit dem Streben nach effizienter Dynamik verfolgt BMW eine Strategie,
die in jeder Beziehung zukunftsfähig und zukunftsweisend ist. Sie führt zu
Fahrzeugen, in denen sich der Kernwert der Marke BMW - die Freude am Fahren -
ebenso widerspiegelt wie der Anspruch moderner und zukunfts¬orientierter
Kunden. Die Faktoren Fahrleistung, Verbrauch und Gewicht stehen beim Konzept
der effizienten Dynamik in enger Relation zueinander.
Gezielte Innovationen auf den Gebieten Antrieb, Leichtbau und Aerodynamik
ermöglichen es jedoch, den Zielkonflikt aufzulösen und neue Kombinationen aus
Fahrdynamik und Verbrauch zu kreieren. Aktuelle Beispiele dafür zeigt
der BMW Innovationstag 2006. So sind beispielsweise Verbrennungsmotoren, die in
den aktuellen Modellen von BMW zum Einsatz kommen, nicht nur außergewöhnlich
leistungsstark, sondern tragen mit ihrem hohen Wirkungs¬grad im Gesamtsystem
deutlich zur Effizienzsteigerung bei. Intelligenter Materialeinsatz und moderne
Fertigungstechnik ermöglichen es, das Gewicht der Fahrzeuge trotz einer immer
umfangreicheren Ausstattung zu begrenzen.

Konsequenter Weg von der Forschung bis zur Fertigung.
Das Leitmotiv der effizienten Dynamik beeinflusst sämtliche Bereiche der
Automobilentwicklung innerhalb der BMW Group. Weil dies das Entwickeln
grundlegend neuer Lösungen einschließt, sucht die Materialforschung beständig
nach neuen Werkstoffen. Diese tragen dazu bei, das Fahrzeug¬gewicht zu
optimieren und damit Fahrdynamik und Fahrspass zu erhöhen.
Die für die BMW Group auf diesem Gebiet tätigen Spezialisten verfügen über eine
nicht nur innerhalb der Automobilindustrie herausragende Kompetenz. Aus den von
ihnen definierten Anforderungen an neue Materialien ergeben sich maßgebliche
Impulse für die Werkstoffforschung. Zugleich sind sie in der Lage, neueste
wissenschaftliche Erkenntnisse innerhalb kurzer Zeit für die praktische
Anwendung nutzbar zu machen. Das Ergebnis: Der Kunde erhält ein Fahrzeug, das
in der Summe seiner Qualitäten stets die Spitze des erreichbaren technischen
Stands darstellt. Dazu gehört auch, dass einzelne Fahrzeugkomponenten aus
Materialien gefertigt werden, die zuvor in
dieser Form gar nicht existierten und so die Automobile von BMW einzigartig
machen. Aus einem vollkommen neu und exklusiv für BMW entwickelten Kunststoff
wird beispielsweise die vordere Seitenwand des neuen
BMW 3er Coupé gefertigt. Das extrem leichte Bauteil weist auch in Bezug auf
Designfreiheit und Temperaturbeständigkeit Materialeigenschaften auf,
die bisher bei Kunststoff nicht realisierbar waren. So führt die
Technologie¬führerschaft des Unternehmens unmittelbar zu Kundenvorteilen,
die nur ein BMW bieten kann. Das Bauteil ist nicht nur leichter als eine
kon¬ventionelle Seitenwand aus Stahl, sondern weist bei leichtem Krafteintrag
weniger Beschädigungen auf.
Von der theoretischen Idee bis zum praktischen Fahrerlebnis führt auch in der
Motorenentwicklung von BMW ein konsequenter Weg. Das muss nicht immer der
schnellste Weg sein, denn zum Selbstverständnis der Marke gehört
es, die Serienreife einer technischen Lösung am Kundennutzen zu messen. Bei
jedem neuen BMW Modell steigt die Dynamik und das ist für
den Fahrer unmittelbar erlebbar. Genau dasselbe muss für die angestrebten
Verbrauchsvorteile gelten. BMW hat deshalb auf den Einsatz einer
Benzin-Direkteinspritzung der ersten Generation bewusst verzichtet, weil sie
die erhofften Verbrauchseinsparungen nur in einem engen Drehzahlbereich
ermöglichte und daher den hohen Anforderungen an Fahrzeuge der Marke nicht
gerecht werden konnte. Die Motorenentwickler von BMW waren
aber sehr wohl in der Lage, zwischen dem grundsätzlichen Potenzial der
Benzin-Direkteinspritzung und der zunächst nur im Ansatz gelungenen Umsetzung
zu differenzieren. Folgerichtig entwickelten sie mit der drosselfreien
Laststeuerung VALVETRONIC eine Technologie, mit der auf Anhieb auch in der
Praxis weitaus höhere Verbrauchsvorteile zu realisieren waren, ohne jedoch die
Grundlagenarbeit an der Benzin-Direkteinspritzung

aus den Augen zu verlieren. Das Ergebnis liegt nun vor: Mit der High Precision
Injection präsentiert BMW die erste Benzin-Direkteinspritzung der zweiten
Generation, die über weite Drehzahl- und Lastbereiche und damit auch in der
alltäglichen Fahrpraxis zu signifikanten Verbrauchsreduzierungen führt.
Kompetenz mit Breitenwirkung.
Die Vorzüge der High Precision Injection werden mit dem sukzessiven
Einsatz in immer mehr Modellreihen und Märkten schnell einer großen Zahl von
Kunden zugänglich sein. Diese Breitenwirkung ist bei BMW ein
wichtiges Kriterium, um den Stellenwert einer Innovation zu ermessen.
Auch am Beispiel des intelligenten Energiemanagements lässt sich anschaulich
darstellen, dass verschiedene Entwicklungsschritte konsequent aufeinander
aufbauen. Schon in den heute auf dem Markt erfolgreichen Modellen von BMW wird
die Erzeugung und Nutzung von elektrischer Energie mit hoher Effizienz
gesteuert. Künftige Systeme werden dafür sorgen,
Energieverluste soweit möglich zu vermeiden. Wo das nicht möglich ist, werden
die Verluste geschickt in nutzbare Energieformen gewandelt,
wie z.B. die Bremsenergienutzung über Brake Energy Regeneration.
Hybrid-Konzepte: Schritt für Schritt zur Serienreife.
Mit der von BMW entwickelten Brake Energy Regeneration mittels
intelligenter Generatorregelung (IGR) kann jetzt die Erzeugung von elektrischer
Energie gezielt in die Schub- und Bremsphasen des Fahrzeugs verlagert werden.
So wird ein Teil der Bremsenergie in Strom gewandelt. Während der Konstantfahr-
und Beschleunigungsphasen steht dann das energetische Potenzial des Kraftstoffs
in höherem Umfang für die Erzeugung von Bewegungs¬energie zur Verfügung. Ein
Gewinn an Dynamik ist die Folge. Dieser auch im Fahrverhalten spürbare Effekt
wird als passives Boosten bezeichnet. Weil die Steuerung der elektrischen
Energieströme mittels IGR dabei nur mittelbar
zu mehr Fahrdynamik führt, sprechen die Entwicklungsingenieure auch von einer
Micro-Hybridisierung. Noch effektiver wird das Zusammenspiel zwischen Primär-
und Elektro¬energieeinsatz bei der nächsten Stufe, dem Mild-Hybrid-Konzept,
das die direkte und ergänzende Nutzung von
Strom zur Fortbewegung bei gleichzeitigem Betrieb des Verbrennungsmotors
vorsieht. Auf diese Weise wird ein aktives Boosten bewirkt: Der Elektromotor
unterstützt den Verbrennungsantrieb beim Erzeugen von Dynamik.
Eine Voll-Hybridisierung wird erreicht, wenn das Fahrzeug in unterschiedlichen
Fahrsituationen nicht nur mit dem Verbrennungsmotor, sondern auch rein
elektrisch betrieben werden kann.

Die intelligente Generatorregelung von BMW steht unmittelbar vor der
Serienreife. Ein Voll-Hybrid-Konzept wurde auf der Internationalen
Automobilausstellung (IAA) 2005 in Frankfurt mit dem BMW Concept X3
EfficientDynamics vorgestellt. Das mit einem Aktivgetriebe und
Hochleistungskondensatoren ausgestattete Konzeptfahrzeug unterscheidet sich
deutlich von anderen bislang realisierten Hybridkonzepten.
Sein Antriebssystem fördert nicht nur die Wirtschaftlichkeit, sondern auch die
Dynamik, indem es die Leistungen des Verbrennungs- und des Elektromotors
miteinander kombiniert. Zum besonders dynamischen Beschleunigen steht schon
unterhalb von 1500 min-1 ein aus beiden Antriebsquellen gemeinsam generiertes
maximales Drehmoment von 600 Newtonmetern zur Verfügung. So wird es möglich,
innerhalb von 6,7 Sekunden auf Tempo 100 zu spurten und eine
Höchstgeschwindigkeit von 235 km/h zu erreichen. Basis des Konzeptfahrzeugs ist
- wie schon aus dem Namen ersichtlich - ein BMW X3.
Wasserstoff-Antrieb: Zukunftstechnik schon heute erfahren.
Ähnliches gilt für die Nutzung von Wasserstoff zum Betrieb von Fahrzeugen. Das
Konzept BMW CleanEnergy bietet die Voraussetzungen für eine nachhaltige
Mobilitätsstrategie. Neben dem Forschungsfahrzeug BMW H2R sind derzeit auch mit
Wasserstoff betriebene BMW Demonstrations¬fahrzeuge
im Einsatz. Im Rahmen eines praxisnahen Testprogramms dienen diese Fahrzeuge
der Alltagserprobung. BMW konzentriert sich beim
Projekt CleanEnergy auf die Nutzung von Wasserstoff in Verbrennungs¬motoren.
Sie sind leichter, leistungsstärker und kostengünstiger als
die ebenfalls in Frage kommenden Brennstoffzellen und damit für Anwendungen in
BMW Fahrzeugen das besser geeignete Antriebskonzept. Darüber hinaus kann die
Produktion von Wasserstoff-Verbrennungsmotoren
in bestehende Fertigungsprozesse integriert werden.
Leistungsfähigkeit und Attraktivität eines solchen Wasserstoff-Antriebs sind
unübersehbar. Das Forschungsfahrzeug BMW H2R hat mit seinem 210 kW/285 PS
starken Zwölfzylinder-Motor gleich mehrere Rekorde für Wasserstoff-Fahrzeuge
aufgestellt. Ein BMW mit Wasserstoff-Verbrennungsmotor befindet sich bereits im
Serienentwicklungsprozess und wird der Öffentlichkeit im Laufe der nächsten
zwei Jahre vorgestellt werden.