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Der neue BMW M5 mit neuem hoch drehendem V8-Turbomotor

Es ist nicht nur die Weltpremiere einer neuen und dynamischen Hochleistungslimousine in der fünften Generation. Es ist zudem das Debüt eines neu entwickelten Triebwerks. Der bayrische Automobilhersteller BMW präsentiert einerseits den neuen BMW M5 und unter seiner Haube einen hoch drehenden 4,4-l-V8-Motor mit so genannter M-Twin-Power-Turbo-Technologie - bestehend aus Twin-Scroll-Twin-Turbo-Aufladung, einem zylinderbankübergreifenden Abgaskrümmer, der Benzindirekteinspritzung High Precision Injection und der vollvariablen Ventilsteuerung Valvetronic. Noch auf der Auto Shanghai 2011 hatte BMW M in einer Weltpremiere das Concept M5 gezeigt, nun ist die Präsentation des M5 für die bevorstehende IAA 2011 geplant.

Der neue M5 tritt als viertüriges und fünfsitziges Automobil an, um die Tradition seiner Vorgänger fortzusetzen, erklärt der Automobilhersteller. Erstmals verdankt ein M5 seine Dynamik einem Turbomotor, erklärt der Automobilhersteller. Das hoch drehende V8-Triebwerk mit Twin-Power-Turbo-Technologie erzeuge die vehement und gleichmäßig bis in den Volllastbereich anhaltende Schubkraft. Seine Höchstleistung von 412 Kilowatt erreicht der 4,4 Liter große Motor bei 6000 1/min bis 7000 1/min, sein maximales Drehmoment von 680 Newtonmeter steht zwischen 1500 1/min und 5750 1/min zur Verfügung, nennt das Unternehmen Werte. Die Höchstdrehzahl betrage 7200 1/min. Der für dynamische Beschleunigungsvorgänge nutzbare Drehzahlbereich zwischen der Bereitstellung des maximalen Drehmoments und der Verfügbarkeit der Höchstleistung sei damit fast dreimal so groß wie beim Vorgängermotor.

Die Antriebseinheit der neuen Limousine mobilisiere die höchste jemals in einem M-Automobil bereitgestellte Leistung, heißt es aus München, aber gewährleiste zugleich eine günstigste Relation zwischen Leistung und Kraftstoffkonsum. Gegenüber dem Vorgängermodell wurden die Motorleistung um rund zehn Prozent und das maximale Drehmoment um mehr als 30 Prozent gesteigert, während die Verbrauchs- und CO2-Werte um mehr als 30 Prozent niedriger ausfallen. Mit einer Taste auf der Mittelkonsole kann der Fahrer die Leistungscharakteristik des Motors der Fahrsituation und seinen individuellen Vorlieben entsprechend variieren, ergänzt der Hersteller: Dabei stehen die Modi Efficient, Sport und Sport Plus zur Auswahl.

Das für den Motor entwickelte M-Twin-Power-Turbo-Technologiepaket kombiniere Konstruktionsmerkmale, die direkt aus dem Rennsport abgeleitet wurden, mit Innovationen, die der Umsetzung der Efficient-Dynamics-Strategie zu verdanken seien: Es umfasst ein Aufladesystem nach dem Twin-Scroll-Twin-Turbo-Prinzip einschließlich eines zylinderbankübergreifenden Abgaskrümmers, die Benzindirekteinspritzung High Precision Injection und die variable Ventilsteuerung Valvetronic. Außerdem verfüge der Motor über ein leistungsfähiges Kühlsystem. Die beiden Turbolader des Achtzylinders sind gemeinsam mit den Katalysatoren im V-Raum zwischen den im 90-Grad-Winkel zueinander stehenden Zylinderbänken untergebracht. Diese Position führe zu einer kompakten Bauweise und ermögliche eine spezielle Anordnung der Ein- und Auslasskanäle. Aufgrund ihrer reduzierten Rohrlänge und ihres großen Querschnitts werden die Druckverluste auf der Abgasseite deutlich minimiert, verrät das Unternehmen. Darüber hinaus verringere sich auch die Distanz zwischen den Verbrennungsräumen und den Katalysatoren, die so bereits frühzeitig nach dem Motorstart ihre optimale Betriebstemperatur erreichten.

Für eine zusätzliche Optimierung des Gasdurchsatzes auf dem Weg zu den beiden Twin-Scroll-Ladern sorgt der von BMW patentierte zylinderbankübergreifende Abgaskrümmer, heißt es aus München. Er bestehe aus vier voneinander getrennten Abgasführungen, die mit den Auslässen von jeweils zwei Verbrennungsräumen - einem auf der linken und einem auf der rechten Zylinderbank - verbunden seien. Dabei werde durch identische Rohrlängen und eine der Zündfolge entsprechende Zuordnung der Verbrennungsräume ein gleichmäßiger Rhythmus der Gasströme innerhalb der Abgasführungen gewährleistet. Jeweils zwei der vier Abgasführungen versorgen einen der beiden Lader, wobei sie erst kurz vor dem Auftreffen auf die Turbine zusammengeführt werden. Auf diese Weise soll ein kontinuierlicher, von jeglicher Gegenströmung befreiter Druck auf die Turbolader entstehen. So werde für ein besonders spontanes Ansprechen der Turbinen sowie für einen konstant anhaltenden Ladedruck gesorgt.

Die speziell für den Motor entwickelten Turbolader zeichnen sich durch besonders hohe Verdichter- und Turbinenwirkungsgrade aus, heißt es. Der maximale Ladedruck des Systems beträgt 1,5 bar. Das Konstruktionsprinzip nutze das Potenzial der Aufladung für eine effiziente Leistungssteigerung in einem zuvor unerreichten Umfang aus. Die jüngste Ausführung der Twin-Power-Turbo-Technologie sorge für Spontaneität, Intensität und Konstanz bei der Leistungsentfaltung. Aus der Schubkraft des Motors resultieren auch die Beschleunigungswerte des neuen Fahrzeugs. Innerhalb von 4,4 Sekunden erreicht er aus dem Stand die Marke von 100 km/h, gibt das Unternehmen an. Für den Spurt von null auf 200 km/h soll die Limousine 13,0 Sekunden benötigen. Das Maximaltempo werde elektronisch auf 250 km/h begrenzt, in Verbindung mit dem optionalen Driver's Package werde dieses Limit auf 305 km/h angehoben.

Darüber hinaus beeinflusst das Konstruktionsprinzip der Twin-Power-Turbo-Technologie auch die Soundentwicklung des V8-Motors. Sein vielschichtiges Klangbild soll wesentlich durch das Konzept des zylinderbankübergreifenden Abgaskrümmers geprägt werden. Die zweiflutige Abgasanlage des neuen Autos weise einen weitgehend geraden Verlauf und einen großen Rohrquerschnitt auf. Die beiden Abgasleitungen münden in einen gemeinsamen Endschalldämpfer, aus dem die Doppelendrohre jeweils weit außen am rechten und linken Abschluss der Heckschürze herausragen, beschreibt das Unternehmen.

Der neu entwickelte Motor kombiniert seine Kraftentfaltung mit Effizienz. Der auch auf diesem Gebiet im Vergleich zum Vorgängermodell erzielte Fortschritt soll aus den weiteren Bestandteilen des Twin-Power-Turbo-Technologiepakets resultieren. Mit der Benzindirekteinspritzung werde eine präzise dosierte Kraftstoffversorgung gewährleistet. Zentral zwischen den Ventilen und in unmittelbarer Nähe zur Zündkerze angeordnete Injektoren befördern den Kraftstoff mit einem Maximaldruck von 200 bar in die Brennräume und sorgen so für eine ebenso gleichmäßige wie saubere Verbrennung, heißt es. Im Motor kommen neuartige Magnetventil-Injektoren zum Einsatz, die mittels Mehrfacheinspritzung für eine exakte Gemischbildung sorgen sollen. Außerdem ermögliche die durch die Direkteinspritzung erzielte Kühlwirkung eine hohe Verdichtung, die den Wirkungsgrad des V8-Triebwerks zusätzlich steigere.

Darüber hinaus umfasst die Twin-Power-Technologie des neuen Achtzylindermotors auch vollvariable Ventilsteuerung. Sie bewirkt eine stufenlose Regelung des Hubs der Einlassventile, erklärt der Automobilherstelller. Drosselverluste im Ladungswechsel würden so auf ein Minimum reduziert, wodurch sowohl der Wirkungsgrad der Antriebseinheit als auch die Entwicklung des Drehmoments positiv beeinflusst werden. Die Integration der Ventilsteuerung fördere daher sowohl das Ansprechverhalten als auch die Effizienz des V8-Motors.

Zudem trage die stufenlose Nockenwellensteuerung Doppel-Vanos sowohl zur Optimierung des Wirkungsgrads als auch zur Erzeugung eines hohen Drehmoments bei niedrigen Motordrehzahlen bei. Eine zusätzliche Effizienzsteigerung bewirken die volumenstromgeregelte Ölpumpe. Das neue Fahrzeug verfügt serienmäßig über eine Bremsenergie-Rückgewinnung sowie über eine Auto-Start-Stopp-Funktion, die für eine automatische Motorabschaltung beim Zwischenstopp an Kreuzungen oder im Stau sorgt. Der M5 kommt auf einen im EU-Testzyklus ermittelten durchschnittlichen Kraftstoffkonsum von 9,9 Liter je 100 Kilometer und einen CO2-Wert von 232 Gramm pro Kilometer, berichtet das Unternehmen.

Für die Übertragung der Motorleistung an die Hinterräder wird mit einem Siebengang-Doppelkupplungsgetriebe gesorgt. Das modellspezifisch entwickelte DKG Drivelogic sei präzise auf die Leistungscharakteristik des V8-Triebwerks abgestimmt. Es sorge sowohl im automatisierten (D-Modus) als auch im manuellen Betrieb (S-Modus) für schnelle und komfortable Gangwechsel. Hinsichtlich seines Bedienkonzepts orientiert es sich am sequenziellen M Getriebe aus dem Vorgängermodell. Auch beim manuellen Schalten werde kein Kupplungspedal benötigt, außerdem kann der Fahrer auch während des Gangwechsels das Gaspedal durchgedrückt lassen. Das Doppelkupplungsgetriebe bietet sowohl im automatisierten als auch im manuellen Modus jeweils drei Schaltprogramme.

Wegen des Hinterradantriebs werden BMW M Automobile mit einem spezifischen Differenzial für die Hinterachse ausgestattet. Durch eine variabel regulierte Sperrfunktion wird die Antriebskraft des Motors zugunsten einer maximalen Traktionswirkung zwischen dem rechten und dem linken Hinterrad verteilt. Im neuen Modell soll eine weitere Entwicklung auf diesem Technologiefeld für eine noch präziser an die jeweilige Fahrsituation angepasste Verteilung des Antriebsmoments sorgen. Das Aktive M Differenzial optimiert die Fahrstabilität mithilfe einer elektronisch gesteuerten Lamellensperre, die das Durchdrehen eines Rades bereits im Ansatz unterbindet. Die aktive Regelung der Lamellensperre im Hinterachsdifferenzial erfolgt mit Präzision und Schnelligkeit. Ihr Steuergerät ist über das Hochgeschwindigkeitsdatenübertragungssystem Flex-Ray mit der Fahrstabilitätsregelung DSC (Dynamische Stabilitäts Control) verbunden, heißt es. Es gleiche permanent die von den eigenen Sensoren erfassten Daten mit den Angaben der DSC ab und errechne daraus das für optimale Traktion und Stabilität ideale Sperrmoment. Die von DSC Sensoren ermittelten Daten werden auch bei deaktivierter Fahrstabilitätsregelung übertragen, wird erläutert. Das Sperrmoment innerhalb des Differenzials könne zwischen null und 100 Prozent betragen. Die Funktion des Antiblockiersystems bleibt in jeder Situation vollständig erhalten. Zusätzlich zu den internen und den vom DSC System bereitgestellten Daten berücksichtige das Steuergerät des Aktiven Differenzials auch die Gaspedalstellung, die Raddrehzahlen und die Gierrate des Fahrzeugs. So wird jede Fahrsituation präzise analysiert und die Gefahr eines einseitigen Traktionsverlustes bereits im Vorwege erkannt, erklärt der Herstelller. Innerhalb von Sekundenbruchteilen erfolge dann die Anpassung des Sperrmoments. Dadurch werde auch auf rutschigem Untergrund sowie bei hohen Reibwertunterschieden zwischen dem rechten und linken Hinterrad, in engen Kehren oder bei besonders dynamischen Richtungswechseln das Durchdrehen eines Rades verhindert.

Der neue M5 verfügt über eine modellspezifische Fahrwerkstechnik, die sowohl hinsichtlich ihrer Konstruktionsweise als auch bei der Abstimmung von Rennsport-Know-how geprägt ist. Durch eine spezifische Achskinematik sowie durch neu entwickelte Komponenten mit hoher Festigkeit und optimiertem Gewicht werden sowohl die Anforderungen des Alltagsverkehrs als auch die besonderen Belastungen beim Einsatz auf der Rennstrecke berücksichtigt, erklärt der Hersteller. Die Anbindung des Fahrwerks über großformatige Schubfelder an der Vorder- und an der Hinterachse gewährleiste eine gleichmäßige Einleitung der fahrdynamischen Kräfte in die Karosserie.
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