Der Zwölfzylinder-Antrieb des BMW 760i/Li

Die Bauform des Zwölfzylinder-Ottomotors steht seit jeher bei Kunden und Technikern für ein Höchstmaß an Exklusivität, Laufruhe und Komfort. Der Mythos von der Geldmünze, die, aufrecht stehend auf dem unhörbar laufenden Triebwerk auch dann nicht umfällt, wenn die Drehzahl bereits höchste Regionen erklommen hat, ist ungebrochen. In der Tat existiert keine andere Motorenart, die dem physikalischen Optimum bezüglich Schwingungsverhalten näher kommen könnte als ein Zwölfzylinder in 60° V-Bauweise. Seine innere Ausgeglichenheit und das völlige Fehlen von freien Massen- und Momentenkräften sind legendär. Darüber hinaus verfügt das BMW Triebwerk über Vierventiltechnik, VALVETRONIC und Direkteinspritzung.

Das Konzept: Direkteinspritzung mit VALVETRONIC.

Die dritte Generation des BMW V12 steht für zwei Weltpremieren zur gleichen Zeit:

• Nie zuvor in der Geschichte des Automobils war ein Zwölfzylinder mit Direkteinspritzung verfügbar.
• Nie zuvor in der Geschichte der Benzin-Direkteinspritzung war diese in einem Fahrzeug verfügbar, das weltweit auf allen Märkten inklusive den USA angeboten wird.

Die Direkteinspritzung kommt im BMW V12 in Kombination mit der revolutionären und inzwischen bereits hunderttausendfach bewährten Ventilsteuerung VALVETRONIC zum Einsatz. Während die VALVETRONIC für den vorbildlich niedrigen Kraftstoffkonsum im Teillastbereich verantwortlich ist, dient die Direkteinspritzung primär zur nochmaligen Anhebung der Drehmoment- und Leistungswerte.

BMW V12-Otto-Motor

Der BMW V12 leistet souveräne 327 kW/445 PS bei 6.000 U/min, das maximale Drehmoment von 600 Nm wird bei moderaten 3.950 U/min erreicht. Davon stehen 500 Nm bereits über den weiten Drehzahlbereich von 1.500 bis 6.000 U/min zur Verfügung. Er erfüllt mit EU4 für Europa und LEV (Low Emission Vehicle) für USA die weltweit anspruchsvollsten Emissions-Richtlinien. Sein Kraftstoffverbrauch im EU Test-Zyklus beträgt lediglich moderate 13,4 L/100 km. Er vermag den BMW 760i unaufdringlich aber nachdrücklich in 5,5 Sekunden von null auf 100 km/h, in weniger als 17 Sekunden auf 200 km/h zu beschleunigen.

Der ganz besondere Charme des im BMW V12 ausgeführten technischen Konzeptes liegt darin, dass es sein vorbildliches Verbrauchsverhalten unabhängig von der Verfügbarkeit von schwefelfreiem Kraftstoff entfaltet und damit weltweit einsetzbar ist. Es folgt damit konsequent dem Anspruch der BMW Group, verbrauchsgünstige Technik nicht auf geringe Stückzahlen in einzelnen Märkten zu begrenzen, sondern, im Gegenteil, immer weltmarktfähig und großserientauglich zu sein. BMW liefert so bereits einen wertvollen Beitrag zur Erreichung künftiger C02 Ziele, wie er mit Mager- oder Schichtlade-Motoren heute so noch gar nicht möglich ist. Diese benötigen zur vollen Entfaltung ihres Verbrauchspotenzials schwefelfreien Kraftstoff, der auf absehbare Zeit nicht in allen Ländern verfügbar sein wird. Der BMW V12 wird mit stöchiometrischem Luft-Kraftstoffverhältnis ( = 1) betrieben und kann somit auf millionenfach bewährte, langzeitstabile 3-Wege-Katalysator-Technologie zurückgreifen. Er ist damit ganz bewusst nicht auf die immer noch anfällige und wenig langzeitstabile De-Nox Katalysatortechnologie angewiesen, wie sie im Mager- oder Schichtladebetrieb laufende Benzin-Direkteinspritzer verlangen.

Für Leistung und Drehmoment: Direkteinspritzung.

Erstmals in seiner Firmengeschichte bringt BMW mit dem neuen Zwölfzylindermotor ein Triebwerk mit Direkteinspritzung auf den Markt. Dabei spritzt eine Hochdruckdüse pro Zylinder eine exakt dosierte Menge Kraftstoff direkt in den Brennraum anstatt in das Saugrohr ein. Der Motor wird mit homogenem Gemisch ( = 1) betrieben. Der zunächst flüssige Kraftstoff verdampft während des Verdichtungstaktes und entzieht dabei der umgebenden, durch die Verdichtung erhitzten Luft Wärme. Diesen Effekt nennen die Motoringenieure „Innere Kühlung“. Das hat zur Folge, dass ein höheres Verdichtungsverhältnis gewählt werden kann. Das höhere Verdichtungsverhältnis wiederum lässt den thermischen Wirkungsgrad des Motors ansteigen; eine höhere Leistung ist die Folge. Beim BMW V12 wurde die Verdichtung auf den hohen Wert von 11,3:1 eingestellt.
Sechs Körperschallsensoren überwachen zusätzlich den Brennverlauf jedes Zylinders und ermöglichen eine exakte Regelung des Verbrennungsvorganges ohne Klopfen. Als Klopfen bezeichnet man die unerwünschte Selbstentzündung des Kraftstoffes.

BMW V12 Motor, Ventilrieb mit Valvetronic

BMW setzt also die Direkteinspritzung als ein Mittel zur Leistungssteigerung ein. Alternativ hätte man die gleiche Leistung mit einem größeren Hubraum oder Aufladung erreichen können, was aber mehr Gewicht, damit eine ungünstigere Achslastverteilung, mehr Bauraum und letztlich mehr Verbrauch bedeutet hätte. Die Direkteinspritzung ist deshalb eine besonders intelligente Lösung, um das Leistungsvermögen eines Motors zu erhöhen, ohne gleichzeitig andere Nachteile in Kauf nehmen zu müssen.

BMW Direkteinspritzung im Detail.

Die Einspritzdüsen sind unterhalb der Einlasskanäle im Brennraum positioniert. Die Brennraumform mit einer optimierten Mulde im Kolben schafft die besten Voraussetzungen für eine sichere Zündung und anschließenden optimalen Brennverlauf. Diese Geometrie gewährleistet eine gleichbleibende Verbrennungsgüte, die sich unmittelbar sowohl auf die Abgasqualität, als auch auf Leistung und Geräusch auswirkt. Der Brennraum ist zur Einengung von Volumentoleranzen komplett spanend bearbeitet. Der BMW V12 wird in allen Weltmärkten ohne länderspezifische Anpassungen eingesetzt.

Die sechs Einspritzdüsen in jeder der zwei Zylinderbänke werden von einem gemeinsamen Rail versorgt, der abhängig von Motorlast und -drehzahl den Kraftstoff auf einem Druckniveau zwischen 30 und 100 bar hält. Je höher der Druck ist, mit dem das Benzin eingespritzt wird, desto feiner werden die Tröpfchen zerstäubt und desto besser ist die Verbrennung. Im Ergebnis bedeutet das mehr Leistung, weniger Verbrauch und Abgas. Der Druck
wird von je einer Einspritzpumpe pro Zylinderbank erzeugt. Diese Pumpen sind über den Auslaßnockenwellen angebracht und werden von einem zusätzlichen Nocken zwischen dem vierten und fünften Zylinder angetrieben.

BMW unterscheidet sich in der Anwendung der Benzin-Direkteinspritzung grundsätzlich vom Wettbewerb. Dort wird sie primär als Mittel zur Verbrauchsreduzierung im Niedriglastbereich eingesetzt, indem sie ermöglicht, den Motor im Mager- oder Schichtladebetrieb einzusetzen. Zur Erschließung ihres vollen Verbrauchspotenzials ist sie jedoch auf die aufwändige, teure und heute noch wenig langzeitstabile De-Nox-Katalysatortechnik angewiesen.

BMW V12-Motor

BMW setzt deshalb zur Verbrauchsreduzierung eine andere Technik ein,
die die gleichen Verbrauchsvorteile bietet, jedoch ohne speziellen Katalysator und ohne schwefelfreien Kraftstoff auskommt: die VALVETRONIC:

Für niedrigen Verbrauch: VALVETRONIC.

Mit der VALVETRONIC wird die Drosselklappe, das Bauteil, das seit Erfindung des Otto-Motors in weiten Bereichen seine freie Atmung behindert, nicht mehr benötigt. Nur zur Erinnerung: Die Drosselklappe reguliert die Motorleistung. Ohne sie müsste man ständig Vollgas fahren. Ist sie nicht ganz geöffnet, erzeugt sie Verlustleistung und kostet Kraftstoff. Die Aufgabe der Drosselklappe wird bei der VALVETRONIC nunmehr von der stufenlos verstellbaren Öffnungsdauer der Einlassventile übernommen – ein Technologiesprung der durchaus mit dem Wechsel vom Vergaser zur Einspritzung, von der Zwei- zur Vierventiltechnik oder von der mechanischen zur elektronischen Motorsteuerung vergleichbar ist. Gleichzeitig zeugt die VALVETRONIC von der Kompetenz und Innovationsstärke der BMW Ingenieure: Sie geht auf ein hauseigenes Patent zurück und wird exklusiv auf eigenen Anlagen gefertigt. Sie ermöglicht vor allem Verbrauchseinsparungen im Teillastbereich. Prinzipiell gilt, dass die VALVETRONIC umso mehr Kraftstoff gegenüber der konventionellen Drosselklappensteuerung spart, je häufiger man bei niedrigen Lasten und Drehzahlen fährt. Das ist primär in der Stadt der Fall. Aber auch auf Landstraßen und Autobahnen wird noch Kraftstoff gespart, solange der Fahrer das mögliche Leistungsvermögen des Motors nicht abruft. Bei Einsatz der vollen Motorleistung bietet die VALVETRONIC keinen Verbrauchsvorteil. Im europäischen Verbrauchstestzyklus spart die VALVETRONIC zehn Prozent gegenüber vergleichbaren Motoren mit konventioneller Drosselklappensteuerung.

Die Natur als Vorbild:

Auch der Mensch nutzt das Prinzip der VALVETRONIC. Der Vergleich mit dem Menschen macht die Wirkungsweise der VALVETRONIC leicht verständlich: Bei hoher Anstrengung atmet der Mensch tief und lang. Braucht er weniger Luft, drosselt er nicht etwa die Luftzufuhr, indem er sich die Nase oder den Mund etwas zuhält, sondern er atmet dann einfach kürzer und flacher. Beim herkömmlichen Verbrennungsmotor entspricht die Drosselklappe der etwas zugehaltenen Nase oder Mund. Die VALVETRONIC mit ihrem mal großen Ventilhub (= tiefes, langes Atmen), mal kleinem Ventilhub (= flaches, kurzes Atmen) hingegen ermöglicht es, wie die Natur lehrt zu atmen – immer bedarfsgerecht, ohne Drosselung und damit am effizientesten.

Für BMW stellt VALVETRONIC die Maßnahme mit dem höchsten Einzelbeitrag zur Erreichung der künftigen, anspruchsvollen EU-Verbrauchsziele dar, die bis 2008 eine Reduzierung des Flottenverbrauchs auf 140 Gramm CO2 pro Kilometer vorsehen.

Quelle: BMW Group

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