BMW stellt 9 Rekorde mit Wasserstoff-Verbrennungsmotor auf - über 300 km/h Spitzengeschwindigkeit.

BMW Group schreibt Automobilgeschichte und untermauert Rolle als
Technologieführer.

Wasserstoff kann nicht nur Weltraumraketen zu Höchstleistungen antreiben:

BMW hat bewiesen, was wirklich im Wasserstoffauto steckt, und mit dem
Rekordfahrzeug H2R neun Rekorde für wasserstoffbetriebene Fahrzeuge mit
Verbrennungsmotor aufgestellt. "Neun Rekorde als Startschuss für das
Wasserstoff-Zeitalter. Die BMW Technologie ist weit fortgeschritten, jetzt
müssen wir gemeinsam mit der Politik und der Energiewirtschaft darangehen,
unsere Vision einer nachhaltigen Mobilität Wirklichkeit werden zu lassen",
betont Prof. Göschel, Vorstand der BMW Group während der Rekordfahrten in
Miramas. Damit untermauerte die BMW Group auf dem Hochgeschwindigkeitskurs von
Miramas (Frankreich) ihre Überzeugung, wonach Wasserstoff konventionelle
Kraftstoffe ablösen kann, ohne dass der Autofahrer auf die Dynamik heutiger
Fahrzeuge verzichten muss.

Die technischen Daten des H2R Renners belegen dies eindrucksvoll: Der
Zwölfzylindermotor mit sechs Litern Hubraum leistet über 210 kW/285 PS. Damit
beschleunigt der Prototyp in ca. sechs Sekunden aus dem Stand auf Tempo 100 und
erreicht eine Spitzengeschwindigkeit von 302,4 km/h. Der
Wasserstoff-Verbrennungsmotor basiert auf dem Benzin-Triebwerk des BMW 760i und
verfügt damit über modernste Technologien wie z. B. die vollvariable
Ventilsteuerung VALVETRONIC. Die Modifikationen betreffen vor allem die
Kraftstoffeinspritzung, die BMW den speziellen Eigenschaften von Wasserstoff
angepasst hat. Dabei profitierte der H2R von den Ergebnissen aus der
Serienentwicklung des künftigen BMW Wasserstoffmotors für die weltweit erste
Premiumlimousine mit bivalentem Antrieb: Noch während der Produktionszeit des
aktuellen 7er wird BMW ein Modell dieser Baureihe auf den Markt bringen, das
sowohl mit Wasserstoff als auch mit Benzin betrieben werden kann.

Im Einzelnen stellte der H2R Prototyp folgende Bestmarken, geordnet nach Zeit
und Geschwindigkeit, auf:

Sie finden die Daten in der angehängten Datei!

Am Steuer des Rekordwagens wechselten sich die drei BMW Werksfahrer Alfred
Hilger, Jörg Weidinger und Günther Weber ab. Die sportliche Rekordjagd liefert
nicht nur den Nachweis, welches Leistungspotenzial im Wasserstoffauto steckt.
Seine standfeste Technik demonstriert auch die Reife der BMW Motorenentwicklung
beim Wasserstoffantrieb. Als Fahrzeugantrieb favorisiert BMW den
Verbrennungsmotor, der in der Summe seiner Eigenschaften nach wie vor die
meisten Vorteile besitzt.

Der H2R: In nur zehn Monaten entwickelt
Erdacht, konstruiert und entwickelt wurde das BMW Rekordfahrzeug H2R von der
legendären BMW Tochtergesellschaft der BMW Forschung und Technik GmbH. Der Name
H2R des Fahrzeugs steht für "H two Race Car", "Hydrogen Record Car" oder
"Hydrogen Research Car". "Wir hatten zehn Monate Zeit für die Entwicklung",
erzählt Jürgen Kübler, Projektleiter des H2R. Aber kurze Zeitfenster gehören
zum Alltag der kreativen Ingenieure. Wobei drei Umstände ihnen die Arbeit
erleichterten: Erstens haben die Komponenten für das künftige
Wasserstoff-Serienauto von BMW einen Reifegrad erreicht, der ihre problemlose
Adaption an das Rekordfahrzeug erlaubte. Zweitens konnten die Entwickler bei
der Auslegung des Chassis auf bewährte BMW Fahrwerksysteme zurückgreifen, die
höchste Anforderungen erfüllen. Drittens ermöglichte ein massiver CAD-Einsatz
eine zielgerichtete und zeitsparende Entwicklung.

Der Motor: Serien-Zwölfzylinder mit Anpassungen an Wasserstoff
Das Herzstück des H2R basiert im Wesentlichen auf dem Spitzentriebwerk von BMW,
dem Zwölfzylindermotor mit sechs Litern Hubraum. Der Einsatz von Wasserstoff
als Kraftstoff wird durch eine Anpassung der Motorsteuerung sowie der
Komponenten der Gemischbildung ermöglicht.

Wichtigster baulicher Unterschied sind das Wasserstoff-Einblaseventil und die
Materialauswahl im Brennraum. Im Gegensatz zum Serienmotor, bei dem der
Kraftstoff direkt in den Brennraum gespritzt wird, sitzen die Einblaseventile
des Wasserstoffmotors in den Saugrohren. Für die Rekordfahrten wurde der
Wasserstoff-Verbrennungsmotor auf monovalenten Betrieb, also ausschliesslich
auf Wasserstoff, ausgelegt.

Diese Festlegung erlaubte es den Ingenieuren, das Triebwerk speziell auf den
Wasserstoffbetrieb abzustimmen. So wurden beispielsweise Ventilsitzringe aus
speziellem Material eingesetzt. Der Grund: Wasserstoff fehlt die schmierende
Wirkung des Benzin-Luft-Gemisches. Zur Erinnerung: Dieser Effekt der
verminderten Schmierung trat auch bei der Einführung von bleifreiem Benzin auf,
seither wird in Serienmotoren ein widerstandfähigerer Werkstoff eingesetzt.

Besserer Wirkungsgrad mit Wasserstoff
Grundsätzlich hat Wasserstoff deutlich andere Verbrennungseigenschaften als
Benzin oder Dieselkraftstoff. Er verbrennt bei normalem Luftdruck zwar
schneller, aber mit etwas niedrigerer Temperatur als Benzin.

Im Motor sorgt die hohe Brenngeschwindigkeit des Wasserstoff-Luft-Gemisches
dafür, dass eine höhere Temperatur als in einem benzinbetriebenen Motor
entsteht. Dementsprechend wurde die Motorsteuerung des BMW Rekordfahrzeugs H2R
so angepasst, dass das Gemisch erst im oberen Totpunkt des Kolbens gezündet
wird, um die maximale Leistung zu erreichen. Benzin-Luft- Gemische verbrennen
vergleichsweise langsam. Deswegen müssen sie mit steigender Drehzahl zunehmend
früher gezündet werden, so dass mit Beginn der Abwärtsbewegung des Kolbens der
maximale Druck anliegt. Der höhere Verbrennungsdruck des Wasserstoff-Gemischs
hat dabei handfeste Vorteile: Mehr Kraft aus gleichem Energieeinsatz ergibt
einen besseren Wirkungsgrad.

So sehr die Zündfreudigkeit von Wasserstoff innerhalb des Motors erwünscht ist,
so viel Aufmerksamkeit erfordert sie ausserhalb des Brennraumes. Um
Rückzündungen zu vermeiden, entwickelten die BMW Ingenieure eine spezielle
Gaswechsel- und Einspritzstrategie:Die stufenlose BMW Nockenwellenverstellung
VANOS steuert den Restgasanteil gezielt. Bevor das Wasserstoff-Gemisch
einströmt, wird der Brennraum mit Luft gekühlt. Damit ist garantiert, dass sich
das Gemisch nicht unkontrolliert entzünden kann.

VALVETRONIC schafft optimale Bedingungen für Wasserstoffbetrieb
Mit der BMW exklusiven VALVETRONIC, die serienmässig die Ventilsteuerung des
Zwölfzylinders übernimmt, steht den Motorentwicklern ein ideales Werkzeug zur
Verfügung, um diesen anspruchsvollen Gaswechsel zu steuern. Die VALVETRONIC
beeinflusst sowohl Dauer als auch Hub der Ventilbewegung. Das funktioniert so:
Zwischen Nockenwelle und Einlassventilpaar jedes Zylinders ist ein
Zwischenhebel platziert. Seine Position zur Nockenwelle ist durch eine
elektromotorisch betätigte, zusätzliche Exzenterwelle stufenlos veränderbar. Je
nach deren Stellung übersetzt der Hebel nun die Erhebung der Nocken in eine
grössere oder kleinere Ventilbewegung. Die VALVETRONIC baut ausserdem
konsequent auf der stufenlosen BMW Nockenwellenverstellung auf. Das System,
genannt VANOS, ist integraler Bestandteil des VALVETRONIC Konzeptes. Mit VANOS
können über eine hydraulisch gesteuerte Verstelleinheit im Nockenwellenantrieb
Anfang und Ende der Ventilöffnungszeiten beeinflusst werden. Die vollvariable
Ventilsteuerung ermöglicht es, den Gaswechsel des Zwölfzylindermotors optimal
auf Wasserstoff-Betrieb abzustimmen.

Spezielle Einblaseventile für den Wasserstoff-Betrieb
Die - möglichst späte - Einblasung des Wasserstoffs in das Saugrohr stellt
gleichzeitig hohe Anforderungen an die Einblaseventile. Sie sind eine
wegweisende Neuentwicklung für BMW. Da gasförmiger Wasserstoff mehr Volumen pro
Energieeinheit als flüssiges Benzin aufweist, sind die Einblaseventile grösser
als konventionelle Einspritzventile. Hinzu kommt, dass sie eine deutlich
grössere Spreizung abdecken: Sie müssen mit unterschiedlichen Systemdrücken und
gleichzeitig sowohl mit sehr kurzen als auch mit längeren Einspritzzeiten
arbeiten können. Ein Hauptziel ihrer Entwicklung war es, in dem sehr kurzen
Einspritzzeitraum bei höchster Drehzahl und Volllast die erforderliche
Wasserstoffmenge in das Saugrohr einzublasen.

Saubere Gemischbildung: Weniger Verbrauch bei Teillast, mehr Kraft bei Volllast
Unter Volllast wird der Zwölfzylindermotor mit einem Gemisch von Lambda = 1
betrieben. Das entspricht dem Mischungsverhältnis, mit dem auch heutige
Benzinmotoren arbeiten und das prinzipiell die höchste Leistungsausbeute bei
einem Verbrennungsmotor ermöglicht. Im Teillastbereich - auch das ist ein
Vorteil von Wasserstoff - läuft das Triebwerk im sparsamen Magerbetrieb mit
Luftüberschuss. Bei der Verbrennung von Wasserstoff entstehen in einem ganz
bestimmten Gemischbereich Stickoxide. Dieses Gemischfenster liegt etwas
oberhalb von Lambda = 1 und geht bis in den Bereich von Lambda > 2. Die Lösung:
Dieses Gemischfenster ist für den Motorbetrieb nicht notwendig. Die schnelle
Motorsteuerung des BMW Wasserstoffmotors überspringt es und vermeidet damit die
NOx-Emissionen. Das Ergebnis: Der H2R ist so kraftvoll wie ein konventionelles
Benzinfahrzeug, emittiert aber praktisch nur Wasserdampf.

Sicherheitstechnik
Das Kraftstoffsystem des BMW Rekordfahrzeugs H2R basiert auf einem bewährten
Konzept aus der Serienentwicklung. Befüllt wird der H2R an einer mobilen
Wasserstoff-Tankstelle mittels einer manuellen Tankkupplung. Der
vakuumisolierte, doppelwandige Tank fasst mehr als elf Kilo Flüssigwasserstoff
und ist neben dem Fahrersitz untergebracht. Gleich drei Ventile sorgen für
höchstmögliche Sicherheit: Das Betriebsventil am Tank öffnet bei einem Druck
von 4,5 bar. Zwei zusätzliche Sicherheitsventile sorgen dafür, dass auch
Leckagen im Kältemantel ohne gefährliche Folgen bleiben: Sie öffnen, wenn im
Tankinneren mehr als 5 bar herrschen. Durch dieses doppelt redundante
Sicherheitssystem ist ein Bersten des Wasserstofftanks wegen Überdruck
ausgeschlossen.

Wärmetauscher statt Benzinpumpe
Der Gasdruck in der Kraftstoffversorgung wird allein durch aktives Erwärmen des
tiefkalten, flüssigen Wasserstoffs im Tank erzeugt und von einem
Tankdruckregler auf ca. 3 bar Betriebsdruck gehalten. Danach bringt das
Kühlwasser des Zwölfzylinders das Wasserstoffgas in einem Wärmetauscher auf
Umgebungstemperatur.

Die Ventiltechnik
Weitere Ventile kontrollieren den Gasdruck in den Förderleitungen zum Motor:
Kaltventile im Inneren des Tanks steuern die Wasserstoff-Entnahme. Wird eine
Vorlaufleitung leck und der Versorgungsdruck sinkt unter 0,4 bar, schliessen
die Entnahmeventile und entkoppeln damit den Tank von der Umwelt. Die
Versorgungsleitung kann auch manuell über einen Kugelhahn unterbrochen werden.
Um die Einblaseventile mit dem optimalen Druck zu versorgen - der je nach
Fahrsituation variieren kann - reduziert die Motorsteuerung über ein
Regelventil den Druck in der Versorgungsleitung auf ca. 1,2 bar.

Dieses umfangreiche Sicherheitssystem des H2R wird zusätzlich per Telemetrie,
entlehnt aus der Formel 1, permanent überwacht. Vier Wasserstoffsensoren an
neuralgischen Stellen - etwa dem Tankraum und dem Bereich um die Tankkupplung -
erkennen und melden Leckagen sofort.

Das Fahrwerk
Bei tragender Struktur und Chassis des BMW Rekordfahrzeugs H2R griffen die
Entwickler der BMW Forschung und Technik GmbH auf Serienkomponenten von einem
hochklassigen BMW Sportwagen zurück. Sie lieferten den selbsttragenden
Aluminium-Rahmen, Spaceframe genannt, und das gesamte Fahrwerk. Hochfeste
Strukturbleche aus Aluminium, einem leichten und korrosionsbeständigen
Werkstoff, füllen die Räume zwischen den als stabiles "Gerüst" dienenden,
grosszügig dimensionierten Strangpressprofilen aus. Das Ergebnis für den Fahrer
ist ein hervorragend direktes Fahrgefühl ohne Zitterschwingungen.

Bei der Vorderradaufhängung handelt es sich um eine Doppelgelenk-Federbeinachse
mit Zahnstangen-Lenkung, Aluminium-Querlenker, Zugstrebe und Stabilisator. Der
Vorderachsträger ist eine Aluminium-Schweisskonstruktion aus
Strangpressprofilen und Blechen, die sämtliche Teile der Vorderachse aufnimmt
und an sechs Punkten mit der Karosserie verschraubt ist. Der Querlenker, ein
Aluminium-Schmiedeteil, besitzt zwei Kugelgelenke, um eine exakte Radführung zu
gewährleisten. Hinten übernimmt eine Integral-4-Achse die Radführung, ein von
BMW patentiertes Mehrlenker-Prinzip mit Stabilisator. Für optimalen
Fahrbahnkontakt und Sicherheit sorgen Reifen der Dimension 245/40x19.

Die Karosserie: Aussenhaut aus Kohlefasern
Die Designer formten die einmalige Karosserie des BMW Rekordfahrzeugs H2R. Mit
ihren Proportionen zitiert sie sowohl klassische BMW Rennwagen als auch
Rekordfahrzeuge: 5,40 Meter lang und zwei Meter breit, ist sie durch und durch
auf optimale Aerodynamik abgestimmt. Zum Erreichen der
Rekord-Höchstgeschwindigkeiten trägt bei, dass bei einer Stirnfläche von 1,85
Quadratmetern ein cw-Wert von 0,21 erzielt wurde. Ein 20 Zentimeter langer
Diffusor am Heck verhindert bremsende Verwirbelungen hinter dem Wagen.
Gleichzeitig sorgen die seitliche Profilierung und die Länge für stabile
Fahreigenschaften auch bei höchstem Tempo. Die Aussenhaut besteht wie bei einem
Formel 1-Rennwagen aus kohlefaserverstärktem Kunststoff und bietet damit die
optimale Kombination aus hoher Steifigkeit und niedrigem Gewicht: Insgesamt
bringt der H2R vollgetankt und mit Fahrer 1560 Kilogramm auf die Waage.