BMW N52

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BMW N52 im BMW-Museum München

Der N52 war ein Reihensechszylindermotor von BMW, der erstmals 2004 im BMW 6er eingesetzt wurde. Er folgte damit dem M54-Motor, der aus dem Anfang der 1990er Jahre eingeführten M50-Motor entwickelt wurde. Der N52 war eine komplette Neuentwicklung, wobei im Vergleich zum M54 das Gewicht um 10 kg verringert, der Verbrauch um 12 % gesenkt und die Leistung um 20 kW gesteigert werden konnte.

Der N52 wurde in den Modellen des 3er (E90), 5er (E60) und im Z4 (E85/E86) verbaut. Außerdem fand er Verwendung im 1er (E87), Z4 (E89), X1 (E84), X3 (E83) und X5 (E70).

Ab 2007 wurde der N52 vom N53 abgelöst, der mit dem Facelift des BMW E60 erstmals produziert wurde.

Konstruktion[Bearbeiten]

Die Entwicklungsziele, die das Lastenheft für das Triebwerk mit der Projektbezeichnung NG6 vorsah, waren eine deutliche Leistungssteigerung, eine Drehmomenterhöhung im unteren Drehzahlbereich, eine deutliche Ausweitung des nutzbaren Drehzahlbereichs, eine signifikante Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs (entkoppelt von der Kraftstoffqualität) und eine spürbare Gewichtsreduzierung trotz der höheren Leistungsanforderung und des Technologie-Mehraufwandes zur Verbrauchsreduzierung.

Verbrauchssenkende Maßnahmen[Bearbeiten]

Neben der bewährten variablen Nockenwellenspreizung für die Ein- und Auslassnockenwelle (Doppel-VANOS in Aluminium-Leichtbauweise) zur Steuerung der Ventilöffnungszeiten wurde erstmals in einem Reihensechszylinder eine technische Neuerung integriert: Der vollvariable Ventiltrieb VALVETRONIC der zweiten Generation, welcher Drehzahlen bis 7000 min-1 ermöglicht und die Öffnungsdauer sowie die Steuerzeit der Ventile stufenlos regelt. Durch die Valvetronic wird die Einlassmenge nicht wie üblich über eine Drosselklappe geregelt, sondern über einen variablen Ventilhub, welcher zwischen 0,25 mm und 9,8 mm verstellt werden kann. Die Änderung des Ventilhubs erfolgt über eine präzise Mechanik in Kombination mit einer Exzenterwelle, die über einen Steuermotor von VDO gestellt wird. Auf diese Weise übernehmen die Einlassventile praktisch die Funktion der Drosselklappe. Eine Drosselklappe ist zwar noch vorhanden, kommt aber nur in sehr wenigen Betriebszuständen unterstützend zum Einsatz und hat hauptsächlich die Funktion eines Notlaufsystems.

Durch die direkte Einlasssteuerung am Zylinder lassen sich die Strömungsverluste reduzieren. Zudem führt die höhere Einströmgeschwindigkeit zu einer besseren Verteilung des Benzin-Luft-Gemisches im Zylinder. Das Resultat ist ein im Vergleich zu herkömmlichen Drosselklappenmotoren wesentlich verbessertes Ansprechverhalten und zugleich eine effizientere Kraftstoffausnutzung. Somit erreichen die Verbrauchs- und Emissionswerte ein für diese Leistungsklasse außergewöhnlich geringes Niveau.

Das Wärmemanagement passt unabhängig von der Motordrehzahl über das Kennfeldthermostat und die elektrische Kühlmittelpumpe die Kühlleistung an. Die elektrische Kühlmittelpumpe kann unabhängig von der Drehzahl des Motors nach dem tatsächlichen Kühlungsbedarf gesteuert werden. Während konventionelle Kühlmittelpumpen bis zu 2 kW verbrauchen, reduziert sich die Leistungsaufnahme bei der bedarfsgerechten Regelung auf 200 Watt. Zusätzliche Vorteile der elektrischen Kühlmittelpumpe sind der Entfall einer zweiten Riemenebene und ein schnelleres Erreichen der Motorbetriebstemperatur, wodurch sich ein Verbrauchsvorteil von 2 % ergibt.

Die volumenstromgeregelte Ölpumpe, deren Exzentrizität über Regelkolben verstellt werden kann, fördert in jedem Betriebszustand nur die tatsächlich erforderliche Ölmenge. Konventionelle Pumpen würden bis zu 2 kW mehr an Leistung benötigen.

Mit der dreistufigen Resonanzsauganlage wird ein höheres Drehmoment bei niedrigen Drehzahlen und eine höhere Leistung bei hohen Drehzahlen erreicht.

Durch den Öl-Wasser-Wärmeübertrager erreicht der Motor in der verbrauchsintensiven Warmlaufphase schneller seine Betriebstemperatur. Bei sehr hohen Öltemperaturen wird über den Wärmeübertrager Wärme an die Motorkühlung abgegeben.

Der Grundmotor wurde insgesamt reibungsreduziert und die Motorsteuerung an die deutlich erweiterten Funktionsumfänge angepasst.

Des Weiteren war der N52 gegenüber dem Vorgängermotor M54 nun auch im Volllast-Betrieb über die Lambdasonden kraftstoffmengengeregelt. Das senkte im Volllast-Betrieb den Kraftstoffverbrauch und verbesserte die Abgaswerte wie den Gehalt an Kohlenmonoxid (CO), Kohlenwasserstoff (HC), Stickoxide (NOx) und vor allem von Benzol.

Konsequenter Leichtbau[Bearbeiten]

Mg-Al-Verbundguss-Kurbelgehäuse des BMW N52

Mit einem Gesamtgewicht von 161 kg war der 3-Liter Motor der weltweit leichteste Sechszylinder in dieser Leistungsklasse. Erzielt wurde die Gewichtsoptimierung unter anderem mithilfe eines neuartigen Magnesium-Aluminium-Verbundguss-Kurbelgehäuses. Weil sich Magnesium weder als Laufflächenwerkstoff noch als Material für ein Kühlmittel führendes Bauteil eignet, wurde eine Verbundkonstruktion mit einem AlSi17-Insert und einem Magnesium-Umguss entwickelt. BMW setzte damit zum ersten Mal eine Magnesiumlegierung in der Großserienfertigung eines wassergekühlten Kurbelgehäuses ein. Das Gehäuse ist rund 24 % bzw. 57 % leichter als ein vergleichbares Bauteil aus Aluminium oder Grauguss. Die Zylinderkopfhaube des Motors besteht ebenfalls aus Magnesium.

Durch einen Leichtbau-Tiefziehflansch wurde am Fächerkrümmer eine erhebliche Gewichtsreduzierung erreicht. Die Wandstärke des Abgaskrümmer-Flansches konnte auf 2 mm verringert werden und wurde damit 800 g leichter. Die Dünnwand-Keramikkatalysatoren sind kleiner und leichter als bisher. Sie erreichen schneller ihre Betriebstemperatur und machen eine Sekundärluft-Einblasung überflüssig.

Die gebauten Leichtbau-Nockenwellen wurden im Innenhochdruck-Umformverfahren hergestellt. Sie sind um 25 % leichter als konventionelle Nockenwellen und die Gewichtsersparnis lag in Summe bei 1,2 kg.

Technische Daten[Bearbeiten]

N52B30 in einem BMW 530i (E60)
Bauart Reihensechszylinder
Markteinführung September 2004 im BMW 630Ci
Maximale Leistung 190 kW / 258 PS bei 6600 min-1
Maximales Drehmoment 300 Nm bei 2500−4000 min-1
Brennverfahren Saugmotor / Lambda = 1,0 / VALVETRONIC Laststeuerung
Hubraum effektiv 2996 cm3
Verdichtungsverhältnis 10,7 : 1
Bohrung x Hub 85 mm x 88 mm
Kurbelgehäusematerial Magnesium mit Aluminium-Insert; Zylinderlauffläche aus Alusil
Zylinderabstand 91 mm
Pleuel Crack-Technologie, Trapezpleuel
Nockenwellen 2 kettengetriebene Nockenwellen (gebaute Nockenwelle in Hydroumformtechnik), 7fach gelagert und feinstgewuchtet
Nockenwellenverstellung hydraulisch stufenlos variable Phasenverstellung der Einlass- und Auslassnockenwelle (Doppel-VANOS)
Ventiltrieb Rollenschlepphebel, hydraulischer Ventilspielausgleich, VALVETRONIC
Ventile pro Zylinder 4
Sauganlage 3-stufige Resonanzsauganlage
Motorgewicht nach BMW Richtlinie 161 kg
Motorsteuerung / Gemisch-
aufbereitung / Zündung
Digitale Motorsteuerung mit integrierter VALVETRONIC-Steuerung MSV70; sequenzielle Multipoint-Saugrohr-Einspritzung, Einzelzündspulen, Klopfregelung
Kraftstoff ROZ 91−98 (Leistungsangabe bezieht sich auf ROZ 98)
Zertifiziertes Emissionsniveau EU4 / ULEV II
Abgassystem Einzelrohrkrümmer mit Leichtbau-Flansch und 2 motornahen Dreiwege-Hauptkatalysatoren
Kühlung Elektrische Kühlmittelpumpe; kennfeldgesteuerte Kühlmitteltemperatur

Motorenübersicht[Bearbeiten]

Motortyp Hubraum Bohrung × Hub Leistung bei 1/min Drehmoment bei 1/min Maximaldrehzahl Jahr
N52B25 2,5L (2497 cm3) 82 mm × 78,8 mm 130 kW (177 PS) bei 5800 230 Nm bei 3500–5000 7000 min-1 2005–2008
150 kW (204 PS) bei 6400 250 Nm bei 2750–3000 7000 min-1 2009–2011
160 kW (218 PS) bei 6500 250 Nm bei 2750–4250 7000 min-1 2005–2010
N52B30 3,0L (2996 cm3) 85 mm × 88 mm 160 kW (218 PS) bei 6100 270 Nm bei 2400−4200 7000 min-1 2007
190 kW (258 PS) bei 6600 300 Nm bei 2500−4000 7000 min-1 2004–2007
190 kW (258 PS) bei 6600 310 Nm bei 2600–3000 7000 min-1 2009–2012
195 kW (265 PS) bei 6650 315 Nm bei 2750 7000 min-1 2005–9/2009
200 kW (272 PS) bei 6650 315 Nm bei 2750 7000 min-1 2006

N52 steht jeweils für den Grundmotor, B25/B30 bezeichnet die Kraftstoffart (B = Benzin) und den Hubraum (25 = 2,5 Liter / 30 = 3,0 Liter)

Verwendung[Bearbeiten]

N52B30 in einem BMW 130i
N52B30 in einem BMW Z4 3.0si

N52B25

N52B30

Literatur[Bearbeiten]

  •  Annette Lichy, Thilo Hoffmann, Peter Kinninger (Redaktion), Klaus Borgmann (Chefredaktion), BMW AG München, Entwicklung Antrieb (Hrsg.): Der neue BMW Reihensechszylinder Ottomotor. Becker Artware, 2004 (Firmenpublikation).

Weblinks[Bearbeiten]

 Commons: BMW N52 – Sammlung von Bildern