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PressClub Deutschland · Artikel.

Der Antrieb für den neuen BMW M5

Wenn die BMW M GmbH ein neues M Automobil präsentiert, befindet sich traditionell der Schwerpunkt des Interesses unter der Motorhaube. Beim neuen M5 trifft dies in ganz besonderem Maße zu: Sein V10-Motor verkörpert weltweit wohl einen der faszinierendsten Antriebe für ein Serienautomobil.

Motor, Getriebe
·
M5

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Friedbert Holz
BMW Group

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Fax: +49-89-382-20626

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1.Weltpremiere des Antriebs für den neuen BMW M5. (Kurzfassung) (S.3) 2.Der neue V10-Motor im BMW M5:Ein Meisterwerk der Motorentechnik (S.8) 3.Das neue sequenzielle M Getriebe:Noch schneller u.mit sieben Gängen (S.20) 4.Die BMW M5 Motorenproduktion:Motorenbau auf höchstem Niveau (S.24) 5.Drehmomentkurve (S.27)

Weltpremiere des Antriebs für den neuen BMW M5.

Wenn die BMW M GmbH ein neues M Automobil präsentiert, befindet sich
traditionell der Schwerpunkt des Interesses unter der Motorhaube. Beim neuen M5
trifft dies in ganz besonderem Maße zu: Sein V10-Motor verkörpert weltweit wohl
einen der faszinierendsten Antriebe für ein Serienautomobil.
Dieses Meisterwerk der Technik hat mit dem Formel-1-Rennmotor von BMW
WilliamsF1 nicht nur die Anzahl der Zylinder gemein, sondern auch das
einzigartige Hochdrehzahlkonzept. Wie bei allen Hochleistungs-Saugmotoren von
BMW M generiert es enorme Schubkraft in allen Drehzahlbereichen.

Erster hochdrehender V10-Motor in einer Serienlimousine.
Der V10 stellt das derzeit einzige Hochdrehzahl-Triebwerk in einer
Serienlimousine dar. Mit zehn Zylindern, fünf Litern Hubraum, 507 PS Leistung
und 520 Newtonmetern Drehmoment ist der M5 zugleich das stärkste Serienmodell
in der BMW Modellfamilie. 20 Jahre nachdem der erste M5 das Segment
leistungsstarker Sport-Limousinen begründete, setzt der
neue Motor erneut die Benchmark in dieser Klasse.
Aber Leistung ist nicht alles. Vielmehr kommt es bei einem M Automobil vor
allem auf das Beschleunigungsverhalten und damit auf die Fahrdynamik an. Diese
hängt von der tatsächlich generierten Schubkraft und dem Fahrzeuggewicht ab.
Die Schubkraft an den Antriebsrädern ergibt sich aus dem Motordrehmoment und
der Getriebeübersetzung. Das Hochdrehzahlkonzept ermöglicht eine optimale
Getriebeübersetzung und damit die Umsetzung einer beeindruckenden Schubkraft.

Hochdrehzahlkonzept als Königsweg.
Für die Ingenieure von BMW M ist der Weg des kompakten, hochdrehenden
Saugmotors der Königsweg. Mit 8 250 min-1 stößt der Zehnzylinder dabei in eine
Drehzahlregion vor, die bis vor kurzem reinrassigen Rennwagen vorbehalten war.
Gegenüber dem bisherigen M5 Achtzylinder beträgt die Leistungssteigerung mehr
als 25 Prozent. Der M5 überschreitet damit sogar die magische
100-PS-je-Liter-Grenze. Seine spezifische Leistung liegt also eindeutig auf
Rennsport-Niveau.

Meisterwerk des Motorenbaus.
BMW ist als einer der führenden Motorenbauer vor allem durch seine
Reihenmotoren berühmt geworden. Die beiden Fünfzylinderreihen des V10 sind für
einen schwingungs- und komfortoptimierten Massenausgleich des Kurbeltriebs im
Winkel von 90 Grad angeordnet. Aus Steifigkeitsgründen, d. h. wegen der hohen
Belastungen aus Verbrennungsdruck, Drehzahl
und Schwingungen, wurde für das Kurbelgehäuse eine Bedplate-Konstruktion
gewählt. Für eine optimale Lagerung der Kurbelwelle sind Grauguss-Inlays in das
Bedplate aus Aluminium eingegossen. Diese sind auch dem Akustik- und
Schwingungskomfort und dem hohen Öldurchsatz zuträglich. Die extrem steife
Kurbelwelle ist 6-fach gelagert. BMW setzt beim neuen M5 Motor erstmals eine
Bedplate-Konstruktion in einem serienmäßigen V-Motor ein.

Beim Leichtbau wird aufs Gramm geachtet.
Die einteiligen Aluminium-Zylinderköpfe des V10-Motors sind bankspezifisch
aufgebaut und verfügen über die für BMW Motoren typischen vier Ventile je
Zylinder. Der Ventiltrieb ist in allen Bauteilen auf geringe Masse ausgelegt.
So kommen erstmals bei M Motoren gewichts- und strömungsoptimierte Ventile mit
5 mm-Schaft, ballige Tassenstößel mit Hydraulischem Ventilspielausgleich (HVA)
und Einfach-Ventilfedern zum Einsatz. Die erreichte Massenreduzierung ist
Voraussetzung für das Hochdrehzahlkonzept.

Hochdruck-Doppel-VANOS für optimalen Gaswechsel.
Die variable Nockenwellensteuerung Doppel-VANOS sorgt im neuen M5 Motor für
einen optimal angepassten Gaswechsel. Damit können extrem kurze Verstellzeiten
realisiert werden. In der Praxis heißt das: mehr Leistung, besserer
Drehmomentverlauf, optimales Ansprechverhalten, weniger Verbrauch und
schadstoffärmeres Abgas. Denn durch die Doppel-VANOS-Technik können Einlass-
und Auslassventile in jeder Fahrsituation zum jeweils optimalen Zeitpunkt
öffnen oder schließen.

Einzeldrosselklappen lassen den Motor tief Luft holen.
"Luft zum Atmen" holt sich der Saugmotor durch zehn strömungsoptimierte
Ansaugtrichter aus zwei Luftsammlern. Rennsport-typisch verfügt jeder Zylinder
über eine eigene Drosselklappe. Alle Klappen werden simultan betätigt. Um
einerseits ein feinfühliges Ansprechen des Motors im niedrigen
Geschwindigkeitsbereich zu ermöglichen und andererseits auch beim Abrufen hoher
Motorleistung eine unmittelbare Reaktion des Fahrzeuges zu erreichen, werden
die Drosselklappen vollelektronisch gesteuert.

Zweiflutige Abgasanlage aus Edelstahl.
Die Abgasanlage des neuen M5 Motors aus nahtlos gefertigtem Edelstahl wird
zweiflutig bis in die Schalldämpfer geführt, bevor das Abgas das System
schließlich durch die für M Fahr-zeuge charakteristischen vier Endrohre
verlässt. Die Abgase erfüllen die europäische EU4-Norm beziehungsweise die
US-amerikanische LEV 2.

Weltweit einmaliges Motorsteuergerät.
Zentral verantwortlich für die hervorragenden Leistungs- und Abgasdaten des V10
ist die Motorsteuerung MS S65. Keine andere Motorsteuerung weist mit mehr als
1000 Einzel-bauteilen eine solche Packagedichte auf. Ihre Prozessoren sind die
leistungsstärksten, die derzeit für die Anwendung im Automobil freigegeben
sind, denn die Anforderungen an die Leistungsfähigkeit der Motorsteuerung
liegen wegen der hohen Drehzahlen sowie der Summe an Steuerungs- und
Regelungsaufgaben besonders hoch. Schließlich errechnet sie aus mehr als 50
Eingangssignalen zylinderindividuell und für jeden einzelnen Arbeitstakt den
optimalen Zündzeitpunkt, die ideale Füllung, die Einspritzmenge sowie den
Einspritzzeitpunkt. Synchron dazu wird die optimale Nockenwellenspreizung
errechnet und eingestellt, ebenso die jeweilige Stellung der zehn
Einzeldrosselklappen.

Highlight in der Motorsteuerung: Ionenstromtechnologie.
Ein Highlight des Motorsteuergeräts ist die Ionenstromtechnologie zur Erkennung
von Motorklopfen, Zünd- und Verbrennungsaussetzern. Sie ermöglicht es, über die
Zündkerze in jedem Zylinder eventuelles Klopfen zu sensieren, die korrekte
Zündung zu kontrollieren beziehungsweise eventuelle Aussetzer zu erkennen. Die
Zündkerze wirkt somit gleichzeitig als Aktuator - für die Zündung - und als
Sensor zur Beobachtung des Verbrennungs-prozesses. Die Ionenstrommessung
erfolgt direkt in der Verbrennung. Der so genannte Ionenstromsatellit empfängt
die Signale von den fünf Zündkerzen einer jeden Zylinderbank. Er verstärkt
diese lastabhängig und übermittelt sie an die Motorsteuerung, welche diese dann
analysiert und beispielsweise über die Klopfregelung den Zündzeitpunkt
zylinderselektiv ideal an den Verbrennungsvorgang anpasst. Der Fahrer des neuen
M5 profitiert davon in Form eines verbesserten Kraftstoffverbrauchs sowie einer
höheren Drehmoment- und Leistungsausbeute.

Siebengang-SMG-Getriebe bringt die M Power auf die Straße.
Das Konzept eines Hochdrehzahl-Motors geht dann auf, wenn der Motor mit einem
entsprechend übersetzten Getriebe kombiniert wird. Nur so kann das vom Motor
zur Verfügung gestellte Drehmoment mittels kurzer Gesamtübersetzung in optimale
Schubkraft umgesetzt werden.
Mit dem Siebengang-SMG-Getriebe steht genau das Schaltgetriebe zur Verfügung,
das die Power des V10-Motors ideal über den Antriebsstrang zu den Rädern
transportiert. BMW M bietet mit diesem Getriebe als weltweit erster Hersteller
ein sequenziell zu schaltendes Getriebe mit sieben Gangstufen und
Drivelogic-Funktion. Noch ausgeprägter als das bisherige Sechsgang-Getriebe
erlaubt das Siebengang-SMG sowohl manuelle Gangwahl mit extrem kurzen
Schaltzeiten als auch komfortables Cruisen dank automatisierter Gangwahl.
Ebenso sind geringere Drehzahl- und Momentensprünge die Folge der zusätzlichen
Gangstufe.

Neues SMG bringt 20-prozentigen Gewinn an Schnelligkeit.
Das Siebengang-SMG-Getriebe wird entweder über den Mittelschalthebel oder über
so genannte Paddles am Lenkrad geschaltet. Gegenüber dem bisherigen
SMG-Getriebe erledigt die neue SMG Generation den Schaltvorgang aber um 20
Prozent schneller. In kürzerer Zeit ließ sich ein Getriebe dieser Bauart noch
nie schalten. Der Vorteil für den M5 Fahrer:
Der Gangwechsel erfolgt nahezu "fließend" und erheblich schneller, als dies
selbst geübte Fahrer bewerkstelligen könnten. Damit sind die beim Schalten
unvermeidlichen Kraftflussunterbrechungen kaum noch wahrnehmbar. Der M5
beschleunigt fast ruckfrei aus dem Stand bis zur Höchstgeschwindigkeit.

Drivelogic: Der Fahrer bestimmt die Schaltcharakteristik des SMG.
Durch die Drivelogic-Funktion des SMG stehen dem Fahrer insgesamt elf
Schaltoptionen zur Verfügung, mit denen er die Schaltcharakteristik des SMG
seiner gewünschten Fahrweise individuell anpassen kann.
Sechs dieser Fahrprogramme lassen sich innerhalb der sequenziellen
Handschaltfunktion (S-Modus) vorwählen. Sie reichen von ausgeglichen dynamisch
bis sehr sportlich. Im S-Modus schaltet der Fahrer stets von Hand. In der
Funktion Launch Control schaltet das SMG Drivelogic jedoch selbst optimal knapp
vor Erreichen der jeweiligen Höchstdrehzahl und mit optimal geregeltem Schlupf,
bis der M5 seine Höchstgeschwindigkeit erreicht Im automatisierten Schaltmodus
D (Drive)-Modus schaltet das Getriebe die sieben Gänge grundsätzlich
selbsttätig. Dies erfolgt abhängig vom jeweils gewählten Fahrprogramm, der
jeweiligen Fahrsituation, der Geschwindigkeit und der Gaspedalstellung.

SMG erhöht auch die Sicherheit und den Komfort.
Das Siebengang-SMG-Getriebe unterstützt den Fahrer nicht nur beim Erreichen
motorsportlicher Höchstleistungen. Es bietet auch viele Sicherheitsfeatures. So
öffnet es in kritischen Fahrsituationen - etwa beim Zurückschalten auf glatter
Fahrbahn - blitzschnell die Kupplung, damit der M5 bei einem zu hohen
Motorschleppmoment an den Antriebsrädern nicht ausbricht. Andere
Spezialfunktionen sind der Steigungsassistent, der für kurze Zeit ein
rückrollfreies Anfahren an Steigungen ermöglicht, sowie die Bergerkennung, die
an Steigungen und Gefällen die Schaltpunkte verschiebt. Bergauf werden dadurch
Pendelschaltungen vermieden. Bergab hält die Bergerkennung die niederen Gänge
länger, um die Bremswirkung
des Motors besser zu nutzen.

Produktion von Hochleistungsmotoren - Motorenbau vom Feinsten.
Im Hochleistungstriebwerk des neuen BMW M5 spiegelt sich die gesamte
Produktions-kompetenz der BMW Spezialisten im Motorenbau wider. Das stärkste
Pkw-Serientriebwerk der Unternehmensgeschichte entsteht zusammen mit anderen
BMW Sondermotoren auf einer hochflexiblen Fertigungslinie im BMW Werk München.
Die breite Produktpalette erfordert einerseits sehr agile Prozesse,
andererseits ein Höchstmaß an Flexibilität bei den qualifizierten Mitarbeitern,
gekoppelt mit fundierten Produktkenntnissen und handwerklichem Geschick.Sowohl
in der mechanischen Fertigung als auch in der Montage des
Hochdrehzahl-Aggregats gelten strengste Qualitätsmaßstäbe. Wegen der
außergewöhnlichen Belastung von Materialen und Teilen des
Hochdrehzahl-Aggregats sind die Anforderungen an die Oberflächengüte und die
Fertigungstoleranzen enorm. Einige Bauteile werden deshalb mit einer
Genauigkeit von bis zu 1�?1000 Millimeter bearbeitet.Die Codierung der
Kernbauteile ermöglicht es, den Werdegang jedes dieser Komponenten vom
Wareneingang über die mechanische Fertigung bis hin zum Einbau zu verfolgen.
Durch einen - jedem einzelnen Motor zugeordneten - Datenträger wird per
Datenübertragung an die Montagestationen sichergestellt, dass stets die
richtigen Teile und Werkzeuge zum Einsatz kommen.

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CO2-Emissionen & Verbrauch.

Für Verbrauchsangaben zu Fahrzeugen mit neuer Typgenehmigung ab Sept. 2017 gilt: Die Angaben zu Kraftstoffverbrauch, CO2-Emissionen und Stromverbrauch werden nach dem vorgeschriebenen Messverfahren (EU-Verordnung 715/2007) in der jeweils geltenden Fassung ermittelt. Die Angaben beziehen sich auf ein Fahrzeug in Basisausstattung in Deutschland. Die Spannbreiten berücksichtigen Unterschiede in der gewählten Rad- und Reifengröße sowie der optionalen Sonderausstattung und können sich durch die Konfiguration verändern.

Die Angaben sind bereits auf Basis des neuen "WLTP Fahrzyklus" ermittelt und zur Vergleichbarkeit auf "NEFZ" zurückgerechnet. Bei den Fahrzeugen können für die Bemessung von Steuern und anderen fahrzeugbezogenen Abgaben, die auch den CO2-Ausstoß betreffen, andere als die hier angegebenen Werte gelten.

Weitere Informationen zum offiziellen Kraftstoffverbrauch und den offiziellen spezifischen CO2-Emissionen neuer Personenkraftwagen können dem "Leitfaden über den Kraftstoffverbrauch, die CO2-Emissionen und den Stromverbrauch neuer Personen-kraftwagen" entnommen werden: https://www.dat.de/co2/.

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