BMW entwickelt Vorkammertechnik für Benzinmotoren weiter

Das angekündigte Ende der Verbrennungsmotoren scheint stark übertrieben gewesen zu sein – denn Neuheiten gibt es mehr als genug. Die meisten davon bewegen sich freilich in schwindelerregenden Sphären: V12, V16 und ein Biturbo-V8, der 10.000 U/min erreicht. Doch dabei wird es nicht bleiben.

Erst kürzlich haben wir eine neue Generation von Toyota-Vierzylindermotoren mit 1,5 und 2,0 Litern Hubraum vorgestellt. Sie sollen in wenigen Jahren zahlreiche Modelle des Konzerns antreiben.

Heute geht es um die Pläne der Bayerischen Motoren Werke, kurz BMW. Der Hersteller gehörte zu den wenigen, die keinen „Tag“ für das Ende des Verbrennungsmotors im Kalender festgelegt haben. Stattdessen sagte BMW zu, weiter in dessen Entwicklung zu investieren.

Was entwickelt BMW?

Dank Patentanmeldungen, über die Auto Motor und Sport berichtet hat, wissen wir nun, was hinter den Kulissen „ausgeheckt“ wird. Während Toyota völlig neue Motoren entwickelt, verfolgt BMW einen gezielteren Ansatz und konzentriert sich auf die Verbrennungstechnik.

Die wesentliche Neuerung ist der Einbau einer Vorkammer. Wer sich mit Motorentechnik auskennt, wird sie wiedererkennen: Bei Dieselmotoren war sie einst weit verbreitet.

Bevor sich die direkte Kraftstoffeinspritzung bei Dieselmotoren durchsetzte, war die Vorkammer mit indirekter Einspritzung die am häufigsten verwendete Technik. Das Kraftstoff-Luft-Gemisch entzündete sich zunächst in der Vorkammer im Zylinderkopf und gelangte anschließend durch Verbindungsöffnungen in den Hauptbrennraum des Zylinders.

Das sorgte nicht nur für eine effizientere Verbrennung durch eine bessere Kontrolle von Detonation und Temperatur. Der Dieselmotor lief dadurch auch ruhiger und wurde zugleich leiser. Bei Benzinmotoren verspricht die Technik andere Vorteile.

Wie funktioniert die Vorkammer bei BMW?

Wie beim Dieselmotor ist die Vorkammer auch bei den künftigen BMW-Benzinmotoren über Öffnungen mit dem Hauptbrennraum im Zylinder verbunden.

In der wesentlich kleineren Vorkammer sitzt lediglich eine Zündkerze besonderer Bauart: Sie besitzt nur die Zündelektrode, während die Masseelektrode am Motor befestigt ist. Laut Patent verbessert diese räumliche Trennung die Wärmeabfuhr und verhindert unerwünschte Vorentflammungen.

Während der Verdichtung – es bleibt ein Viertaktmotor mit Ansaugen, Verdichten, Verbrennen und Ausstoßen – presst der Kolben das Kraftstoff-Luft-Gemisch zusammen. Ein Teil davon gelangt durch die Öffnungen in die Vorkammer.

Dort entzündet die Zündkerze das Gemisch. Die entstehende Explosion tritt anschließend durch die Öffnungen aus und gelangt wie ein Bündel von Strahlen in den Hauptbrennraum.

Diese Strahlen stehen unter hohem Druck und erzeugen mehrere Zündpunkte. Dadurch verbrennt das Gemisch im Hauptbrennraum schneller als in einem herkömmlichen Benzinmotor, der nur einen Zündpunkt an der Zündkerze oben im Zylinder hat.

Die schnellere Verbrennung ist zugleich effizienter. Das senkt Verbrauch und Emissionen, ohne die Leistung zu beeinträchtigen – im Gegenteil. Mehr Leistung bei geringerem Verbrauch dürfte kaum jemand ablehnen.

Ein weiterer Vorteil: Die Technik lässt sich bei jedem Benzinmotor aus der modularen Motorenfamilie von BMW einsetzen. Alle haben einen Hubraum von 500 cm³ pro Zylinder. Damit könnte sie sowohl in einem Dreizylinder als auch in einem V8 des bayerischen Herstellers zum Einsatz kommen.

Da die größte Änderung nur den Zylinderkopf betrifft, könnte BMW möglicherweise außerdem die bisherigen Motorblöcke weiterverwenden.

Maserati war früher dran

Wann genau die Vorkammertechnik in BMW-Benzinmotoren Einzug hält, ist noch nicht bekannt. Alles deutet aber darauf hin, dass es nur noch rund zwei Jahre dauern könnte: 2026, zeitgleich mit dem Start der neuen X5-Generation.

Das erste Modell mit dieser Lösung wäre der X5 allerdings nicht. Maserati verwendet dieselbe Technik bereits seit 2020. Der im MC20 vorgestellte 3,0-Liter-Biturbo-V6 namens Nettuno war der erste Motor mit einer Vorkammer. Gegenüber dem BMW-Patent gibt es zwar Unterschiede, etwa bei der Zündkerze, doch die Technik ist dieselbe.

Bei der Vorstellung des Nettuno nannte Maserati genau dieselben Vorteile einer Vorkammer im Benzinmotor: geringeren Verbrauch und weniger Emissionen bei höherer Leistung. Das belegen die 630 PS des MC20 bei 7500 U/min ebenso wie das Verdichtungsverhältnis von 11:1. Für einen Hochleistungs-Turbomotor ist dieser Wert recht hoch und zugleich einer der wichtigsten Indikatoren für die Effizienz eines Motors.

Die Entwicklung der BMW-Benzinmotoren – auch weitere Hersteller setzen auf diese Technik – zeigt deutlich, dass Verbrennungsmotoren noch viel Entwicklungspotenzial haben. Ihre Möglichkeiten sind keineswegs ausgeschöpft.