Auch wenn wir schon kurz darüber berichtet haben, braucht der neue Motor im BMW 535i offenbar noch etwas mehr Aufmerksamkeit. Darum gibt es hier noch ein paar detailliertere Ausführungen als vor ein paar Tagen.
Es sorgt offenkundig für Verwunderung, dass der neue Reihensechszylinder mit Turboaufladung gegenüber seinem Vorgänger, dem N54 aus BMW 135i, 335i & Co., auf einen Turbolader verzichten muss.
Wie soll man mit einem einzigen Turbolader das hervorragende Ansprechverhalten des Biturbos realisieren, der ja grade davon profitierte, dass beide Lader relativ klein waren und daher schnell den nötigen Druck aufbauen konnten?
Zunächst einmal muss festgehalten werden, dass beim 335i – anders als beim 535d – zwei gleich große Turbolader zum Einsatz kamen, es handelte sich also nicht um eine Register-Turbo-Konfiguration, wie vielfach angenommen wird.
Der N54 hat also bezüglich seines Ansprechverhaltens ‘nur’ insofern von seinen zwei Turboladern profitiert, dass beide relativ klein waren und daher ihren Ladedruck schnell aufbauen konnten.
Das nun verbaute System ist bezüglich der Aufladung ein völlig anderes. Statt zwei Turboladern sehen wir nur noch einen, der nach einem bei BMW TwinPower genannten System arbeitet.
Dieses System finden wir auch schon in anderen Motoren der BMW Group, beispielsweise beim MINI Cooper S, wo es unter dem Namen TwinScroll firmiert – oder auch im neuen BMW X5 M sowie im BMW 760i F01.
Bei BMW X5 M und BMW 760i gibt es zwar zwei Lader, beide arbeiten aber nach dem TwinPower-Prinzip. Über den neuen V8-Biturbo aus X5 M & X6 M haben wir schon einmal ausführlich berichtet. Die dortigen Bilder eignen sich auch hervorragend zur Veranschaulichung des Prinzips.
Auch das folgende Bild stammt vom neuen V8-Biturbo und die Stelle, die uns im Zusammenhang mit dem N55 interessiert, habe ich einmal durch den roten Kreis hervorgehoben (Größere Auflösung bei Klick aufs Bild):
Wir sehen dort zwei tränenförmige Kammern im Metall, deren dünnes Ende auf ein kleines ‘Schaufelrad’ zeigt. Dieses Schaufelrad ist die Turbine des Turboladers und durch die beiden Kammern wird diese Turbine angetrieben.
Wie ihr wisst und der Name verspricht, wird ein Abgasturbolader von Abgasen angetrieben. Das besondere an diesem Konzept ist nun, dass aus jeder der beiden Kammern die Abgase unterschiedlicher Zylinder in den Turbolader gelangen.
Während bei einem herkömmlichen Single-Turbo, also einem Motor mit einem einzelnen Turbolader, alle Zylinder ihre Abgase an ein Schaufelrad schicken, gibt es hier eine Trennung der Abgase.
Die beiden Kammern sind es übrigens, die für das “Twin” im TwinPower oder TwinScroll verantwortlich sind. Der Begriff “Twin” ist allerdings nicht ganz richtig, denn es handelt sich nicht um Zwillinge. Eine der beiden Kammern ist eindeutig größer dimensioniert.
Während beim N54 jeweils drei Zylinder für einen Turbolader zuständig waren, sind nun beim N55 drei Zylinder für eine der beiden Kammern zum Antreiben desselben Turboladers zuständig.
Da beide Kammern aber unterschiedlich groß sind, wird zumindest die kleine sehr schnell mit Abgasen gefüllt und kann den Lader schon nach extrem kurzer Zeit antreiben.
Das “Turbo-Lag”, die “Gedenksekunde” der Turbolader, wird also ähnlich wie bei zwei kleinen Ladern deutlich verkleinert, obwohl wir nur einen einzigen Lader verbaut haben.
Zur Verkleinerung des Lags trägt auch der Fakt bei, dass die kleinere Kammer auf die großen inneren Flächen der Schaufelräder gerichtet ist, während die größere Kammer die Ränder der Schaufelräder antreibt und dadurch für noch höhere Drehzahlen der Turbine sorgt.
Die kleine Kammer sorgt also für das schnelle Ansprechverhalten, während die große Kammer zwar langsamer anspricht, dafür dann aber auch mehr Turbo-Drehzahl ermöglicht und damit mehr Luft in den Brennraum drückt, was im Endeffekt zu einem höheren Leistungs-Output führt.
Dadurch wird das Dilemma von SingleTurbo-Motoren effektiv umgangen. Normalerweise musste man sich entscheiden, entweder ein langsames Ansprechverhalten oder einen geringen Leistungszuwachs am oberen Ende des Drehzahlbandes in Kauf zu nehmen, weil ein einzelner Lader nicht beide Aufgaben gleichermaßen gut erfüllen konnte.
Neben dem TwinPower-Turbolader ist aber vor allem erwähnenswert und neu, dass beim N55 erstmals Turboaufladung mit Direkteinspritzung und Valvetronic kombiniert wurde.
Nur durch die Kombination dieser drei Faktoren konnte der außerordentlich geringe Verbrauch und das gegenüber dem N54 nochmals verbessere Ansprechverhalten realisiert werden.
Valvetronic ist die stufenlose Regulierung des Hubs der Einlassventile, was die Drosselklappe überflüssig macht. DieValvetronic steuert also die für die Verbrennung zugeführte Luftmasse im Motor selbst.
Der Verbrauch wird auch dadurch weiter optimiert, dass die Ölpumpe des Motors kennfeldgeregelt arbeitet, was ebenfalls Energie einspart. Außerdem ist der neue Motor, auch durch den eingesparten Turbolader, 4 Kilogramm leichter als der N54.
Im Gegensatz zu anderen Motoren von BMW ist dieser neue SingleTurbo-Sechszylinder nicht auf schwefelfreien Kraftstoff angewiesen und kann daher auf der ganzen Welt eingesetzt werden.
Die Aufladung mittels zweier Turbolader ist aber noch immer etwas besser geeignet, um maximale Leistung aus einem Motor herauszuholen. Es ist daher keineswegs ausgeschlossen, dass wir auch den 3-Liter-R6 von BMW demnächst wieder mit zwei Turboladern sehen.
Eine solche Biturbo-Konfiguration wird dann aber wohl exklusiv dem BMW M3 vorbehalten sein. Denn neben einem Leistungsplus sorgen zwei Turbolader auch für einen höheren Verbrauch als einer, was in einem M3 zu Gunsten von mehr Leistung akzeptabel ist, in der heutigen Zeit aber für Serienfahrzeuge unerwünscht ist.
Weitere Details finden sich auch noch in der BMW Pressemitteilung zum BMW 5er Gran Turismo.
(Bilder: BMW)