Nach M31 kommt N20 – Der neue Vierzylinder-Turbomotor von BMW

Sonstiges | 6.02.2011 von 30

38 Jahre ist es mittlerweile her, dass die Bayerische Motoren Werke AG die Motorenfachwelt auf den Kopf stellte. Statt großer, fetter Reihensechszylindermotoren bot BMW im …

38 Jahre ist es mittlerweile her, dass die Bayerische Motoren Werke AG die Motorenfachwelt auf den Kopf stellte. Statt großer, fetter Reihensechszylindermotoren bot BMW im Jahr 1973 als Krönung des 2002 tii in Pionierarbeit erstmals einen aufgeladenen Vierzylinder für den Straßenverkehr an.

Doch das Timing war mehr als ungünstig und so sorgte die Ölkrise nach nur 1.672 gebauten Einheiten für den schnellen Niedergang des BMW 2002 turbo. Der Wagen provozierte und schaffte es noch vor seiner Serienfertigung, eine Debatte über die “Auswüchse auf der Straße” zu entfachen. Der 2002-turbo-Schriftzug in Spiegelschrift auf dem Frontspoiler erreichte daher erst gar nicht den Kunden und wurde noch vor der Publikumspräsentation auf der IAA 1973 entfernt.

BMW-Vierzylinder-Turbo-N20-B20

Der M31 genannte Turbomotor leistet damals 170 PS bei 5.800/min und ist damit 40 PS stärker als die sportliche Basis 2002 tii. Damit beschleunigte der leichte Wagen für seine Zeit sensationell gut: Bei Werten von 6,9 s für den Sprint aus dem Stand auf 100 km/h und einer Höchstgeschwindigkeit von 211 km/h hatte selbst ein viel teurer Porsche 911 das Nachsehen gegen den pausbackigen 02. Der erste Porsche Turbo kam übrigens erst zum Modelljahr 1975 und damit nach dem Turbo-BMW auf den Markt.

Schnell bewegt war der 2002 turbo kein Fahrzeug für Anfänger. Bis 4.000/min war beim Vortrieb eher Ebbe als Flut angesagt um dann plötzlich nach vorn zu stürmen, als wenn der Leibhaftige dem Wagen persönlich auf den Heckspoiler klopft. Der KKK-Turbolader diente ausschließlich der Leistungs- und nicht wie heute auch der Komfortsteigerung.

Die Literleistung von 85 PS und das Literdrehmoment von 122,5 Nm des 1.990 cm³ großen Reihenvierzylinders waren damals recht einzigartig. Doch obwohl der M31 nur mit maximal 0,55 bar aufgeladen wird, ließ die einfache Technik kein harmonisches Einsetzen der Aufladung zu. Je höher der Motor tourt und seine Abgase ausstößt, desto schneller dreht sich die Turbine. Mit maximal 100.000 Umdrehungen rotiert das Laderrad.

BMW_2002_turbo_1

Außerdem galt hier besonders der Spruch “Turbo läuft, Turbo säuft.” BMW wies bei der Konstantfahrt mit 110 km/h bereits einen Verbrauch von 10,5 l/100 km aus. Zuviel für eine Zeit, in der im Winter 1973 zum Sparen von Kraftstoff kurzzeitig das Sonntagsfahrverbot eingeführt wurde.

Nach Einstellung der Produktion des 2002 turbo verschwand bei BMW dann auch für gut dreieinhalb Jahrzehnte ein Turbolader befeuerter, vierzylindriger Ottomotor. Der Fokus der engagierten Motorentwickler war nach Ende der 02-Ära besonders auf satt klingende und seidig hochdrehende Sechszylindermotoren gerichtet.

Ausgerechnet durch Volkswagen bekam der aufgeladene Vierzylinder dann Ende der 90er Jahre im großen Stil endgültig seine Rehabilitierung. Lange hat es gedauert, bis BMW entsprechend reagiert und sich in diesem Segment zurückmeldet. Die Leistungsdaten des neuen, N20B20 genannten Turbomotors lesen sich viel versprechend: 1.997 cm³, 245 PS und 350 Nm.

Interessant sind auch die geringen Nenndrehzahlen: Bei 5.000/min werden 245 PS generiert, bei nur 1.250/min ebenso sagenhafte 350 Nm. Die Werte versprechen besonders entspanntes Fahren. Mangelnde Drehfreude braucht man, soviel sei schon verraten, nicht befürchten. Der Motor dreht gleichmäßig bis knapp an 7.000/min und hat keine Scheu vor hohen Drehzahlen.

Das Triebwerk wurde aufwendig konstruiert. Die vom aktuellen Sechszylindermotor N55 adaptierte TwinScroll-Turboladertechnik, die voll variable Ventilsteuerung Valvetronic und die Direkteinspritzung machen aus dem N20 den modernsten Vierzylinder auf dem Markt. Die zwischen den Ventilen angeordnete Magnetventil-Injektoren arbeiten mit einem maximalen Einspritzdruck von 200 bar. Mit bis zu 1,2 bar schaufelt die Laderturbine die Ansaugluft in die Brennräume.

BMW_N20_TwinScroll

Die Valvetronic-Technik mit einer stufenlosen Regelung des Hubs der Einlassventile lässt die sonst übliche Drosselklappe und damit Drosselverluste wegfallen. Die herausragende Ansprechverhalten eines Saugmotors, bei dem ein Luftsammler, eine Einzeldrosselklappenanlage und ein Fächerkrümmer die Ladungswechsel optimieren, wird trotz der Maßnahmen allerdings nicht erreicht. Im direkten Vergleich zu solch einem Saugmotor wirkt die Gasannahme daher leicht verzögert. Ein Turbomotor punktet traditionell mit anderen Dingen: hohe Leistungsausbeute, viel Drehmoment, humane Drehzahlen.

Mit einer Literleistung von 122,5 PS und einem Literdrehmoment von 175 Nm schlägt der N20 seinen Urahn M31 erwartungsgemäß schon knapp über der Leerlaufdrehzahl. Seine Premiere feiert der neue Turbomotor im ab März 2011 überarbeiteten BMW X1 xDrive28i. Wieso bei 2.0 Liter Hubraum denn 28i, fragt sich vielleicht manch Interessierter.

Zum einen ersetzt der Motor den Valvetronic-Reihensechszylinder N52B30 mit 258 PS, zum anderen wird sich bei der Nomenklatur wieder des Turbofaktors erinnert. Der stammt aus längst vergangenen Motorsporttagen und betrug 1,4. Demnach erreicht ein aufgeladenes Triebwerk etwa 1,4 Mal so viel Leistung wie ein vergleichbarer, frei saugender Motor. BMW wandte diesen Namentrick in den 80er Jahren schon einmal beim sechszylindrigen 732i mit Turbolader an, der deshalb 745i hieß.

Trotz weniger Leistung beschleunigt der neue xDrive28i deutlich schneller als mit dem N52B30. Hauptgrund ist das durchweg höhere Leistungsniveau im mittleren Drehzahlbereich. Bei 3.000/min leistet der N20 etwa 150 PS, bei 4.000/min knapp 200 PS. Der mittlerweile nur noch im BMW 130i und Z4 sDrive30i eingesetzte Motor leistet hier zum Vergleich nur 130 respektive 170 PS.

BMW_N20_Diagramm

Beim good old 2002 turbo lesen sich diese Werte natürlich noch zurückhaltender: bei 3.000/min gut 85 PS und bei 4.000/min etwas über 135 PS. Mit dem neuen 2.0-l-Triebwerk meldet sich BMW eindrucksvoll in der Vierzylinder-Szene zurück. Die vielen technischen Details und Innovationen wie die Kennfeld geregelte Ölpumpe und bedarfsgerecht arbeitende, elektrische Kühlmittelpumpe erzielen einen hohen Wirkungsgrad. Im Vergleich zum N52 verbraucht der X1-Ableger mit N20-Motor etwa 16% weniger Kraftstoff.

Der Motor wird in vielen Baureihen Einzug halten. Eine weitere Leistungsstufe von der BMW M GmbH soll nach derzeitigen Informationen ebenfalls in der Entwicklung sein. Neben den 1.997 cm³ großen Turbomotoren wird in absehbarer Zeit für die niedrigeren Leistungsklassen auch ein aufgeladenes, nur 1.6 l großes Triebwerk, der N13B16, eingeführt. Es lebe der Turbo!

  • Flo

    sehr schöner bericht und die erinnerungen an den 2002 turbo machen ihn wirklich sehr lesenswert!

    meine eindrücke über den N20B20 habe ich Benny bereits geschildert und bin – trotz der fehlenden leistung – froh über meinen 3,0l N52 im 125er :)

    • zander

      Hallo Flo,

      kannst Du es uns auch mitteilen? Würde es gerne lesen.
      Und ach ja: über die lange Zeit gesehen, wo liegt denn da Dein Verbrauch beim 125i?

      Thanks!

      :-)

  • BMW-Fan/a

    Erst einmal allen Respekt für diesen ausführlichen, informativen und tollen Artikel!! Wenn ich da richtig kombiniere wird es also auch beim nächsten 3er einen R6 im 330i geben – oder entfällt diese Ausbaustufe?
    Bietet BMW dann für ihre Modellreihen (ev. außer 1er) auch weiterhin noch zwei R6 an (M nicht betrachtet), stellt das doch eine hervorragende Modellpalette dar. Wer weiß, wieviele Trophäen BMW mit diesen Motoren in Zukunft sammeln wird. Ich freue mich schon auf die erste Probefahrt!

  • Roman

    Danke für deine Arbeit! Ein herausragender Artikel mit angenehmer Länge.

    Weiter so.

    Grüße Roman

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  • Thomas

    Es geht los Leute, es geht los …
    Der klassische Reihensechser muss zugunsten eines 4 Zylinder Turbomotors weichen.
    Das ist der Anfang vom Ende :(

    Gruß Thomas

    • Clemens

      Ich könnte mir vorstellen, dass es noch einen gedrosselten N55 mit etwa 280 PS geben wird und der 335i auf 320 PS erstarkt.

      • Peter

        Das ist doch das gleiche in grün.

        Fans von Sportmotoren stehen im Regen. (damit meine ich einen schnell ansprechenden Saugmotor der viel Drehmoment im oberen Drehzahlbereich hat).

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  • jupp

    1973-2011 macht 38 jahre

  • Randomguy

    Ist das ein offizielles Foto vom 2002? Wenn ja – so ändern sich die Zeiten…

    Fahrer mit Schnauzbart und Schmalzlocke, nicht angegurtet und vermutlich sitzt er auch noch falsch, weil er mit Ganzkörperverdrehung gegenlenken muss.

    Ein Marketingheini von heute würde einen Herzinfarkt bekommen.

  • Steve8178

    Der Motor wird es sicher wieder zum “Engine of the Year” schaffen…
    …wer wettet mit, der gibt einen Daumen nach oben, wer nicht, einen nach unten…

    ..Wooden, sensationell geschrieben, man merkt dein Begeisterung förmlich an…

    I Love it

  • mitsu

    Ich denke auch, dass BMW mit der neuen 4-Zylinder-Generation ein großer Wurf gelungen ist. An diesen Motoren, wohlmöglich auch an den 3-Zylindern, wird sich die Konkurrenz messen lassen müssen und erwartungsgemäß wird BMW dieses Kräftemessen gewinnen.

  • Flo

    das ist ja das problem, gemessen an den konkurrenz ist der motor wirklich top – aber gemessen an dem, was bmw mal ausgemacht hat (6 Zylinder in Reihe) wird der Motor immer verlieren, selbst wenn er weniger braucht und besser geht!

    • mitsu

      Nun ja, man kann natürlich alten Zeiten hintertrauern. Ich habe 1990 meinen ersten BMW gefahren: Ein 1979 520, 6-Zylinder, 122 PS. Der Motor hatte einen tollen Klang, drehte willig hoch, aber er war auch etwas zäh. Kurze Zeit später fuhr ich einen 1989 320i mit 129 PS. Toller Motor, aber zäh wie Gummi. Bei beiden war der Verbrauch aus heutiger Sicht unglaublich hoch. Aber der Klang…ein Genuss. Dennoch wünschte ich mir nicht selten einen drehwilligen, drehmomentstarken 4-Zylinder, vor allem dann, wenn ich mal von 100 bis 140 km/h hochbeschleunigen wollte. Da hieß es immer fleißg zurückschalten, blauen Qualm ausstoßen und Benzin durch die Benzinpumpe zu jagen. Die Ölscheichs schickten mir jedes Jahr eine Weihnachtskarte…
      Klang hin oder her: Der erste M3 war ein 4-Zylinder und klang zornig. Ich mochte das und üpberhaupt: Hochdrehende 4-Zylinder klingen auch prima.

      • jo-1

        das kann ich garnicht nachvollziehen – meine BMW Sechszylinder waren allesamt (und es waren drei an der Zahl) ein Hochgenuss and Klang und Sparsamkeit gemessen an den Fahrleistungen.

        Aber mal der Reihe nach.
        Mein erster BMW 6Z war ein 92er 192 PS 325I Coupe und der Spritverbrauch war bei rund 10 L / 100 km – zumeist sher flott gefahren – ein Traumauto – vielleicht der beste BMW den ich hatte. Danach gab es als Firmenwagen eine 2001er 320I 170 PS Limousine, die gemessen an der Lesitung immer noch sehr spritzig war und trotz Dauervollgas nie mehr als 11 L / 100 km schluckte – ein Hammer gemessen daran, dass ich fast ausschlisslich >> 200 km/h unterwegs war.
        Mein vorausscihtlich letzter 6Z BMW war ein 2002er Z3 Coupe 3.0 mit 231 PS. Auch hier war der Spritverbauch über 90 Tkm um die 10 L / 100 km trotz forcierter Gangart.

        Jetzt bin auch auf Porsche gewechselt weil BMW keine leichten Sportwagen mehr baut und die Vierzylinder alles andre als schön klingen und auch bei meinem Bewegungsprofil keine Einsparungen bringen.

        Mein Porsche schluckt das gleiche wie die BMWs uns ist auch noch flotter trotz 6 Zylindern. BMW wird zum Volumenproduzenten und baut ÍMHO Vierzylinder nicht aus Sparsamkeit sondern aus Kostenoptimierungsgründen – was für mich o.k. ist – nur eben stimme ich mit meinem Geldbeutel dann lieber anders ab. BMW ist als sportliche Marke nicht mehr das gleich im direkten Vergleich zum Rest des Marktes. Alle von mir gefahrenen BMW Sechszylinder waren herausragende Fahrzeuge mit relativ geringem Spritverbrauch. Das was BMW jetzt als Strategie zu haben scheint ist aus meiner Sicht leider nicht mehr so herausragend.

        Mein aktueller 120d F20 ist sehr nett und für einen Diesel super – aber eben kein Sechszylinder Reihenmotor und auch die Kraftenfaltung ist vergleichsweise unsapnnend.

        Der monderste Vierzylinder Turbo den ich gefahren habe war ein Audi A5 TFSO 2.0 mit 211 PS und der schluckte trotz modernster Technik rund 11,5 L / 100 km über 60 Tkm. So tolle ist das nicht im direkten Vergleich – da ist mein Porsche mit rund 11 L / 100 km und 320 PS schon eher ein geniales Fahrzeug.

        Wer vielleicht nur auf Landstrassen cruised und eher eine langsamere gangart bevorzugt magt mit einem modernen Vierzylinder nett unterwegs sein – sobald hier Leistung abgerufen wird ist der Verbrauch eher schlechter – vor allem bei den Opel Turbos die auf der Autbahn auch gern mal 13 bis 14 L / 100 km schlucken aus Kühlungsgründen.

        Also die Geschichte vom vergleichsweise sparsamen Vierzylinder bei schneller Gangart halte ich für bisher unbestätigt – zumindest nach insgesamt mehr als 600 Tkm die ich in Fahrzeugen unterschieldichster Bauart zurückgelegt habe in den vergangenen 20 Jahren.

        Weder waren die Vierzylinder (Diesel und Benziner) flotter oder spritziger noch schöner im Klangbild – alle waren langweiuliger und lauter und schluckten bei meinem Bewegungsprofil unangemessen viel wohingengen alle Sechszylinder in jeder Hinsicht ein Traum waren und sind.

        Schade, dass BMW sich vom heckantrieb und vom Sechszylinder zu verabschieden scheint – das machte bisher BMW fast einzigartig – nun eben ist diese Ära zu Ende – sehr schade und wohl endgültig.

        Ich werde den Klang der BMW Sechszylinder trotz schönem Porsche Boxer vermissen. BW baute mal Traumautos – relativ preiswert bei gigantischen Fahrleitungen und vergleichseise geringem Spritverbrauch – das ist Geschichte.

  • TD

    Randomguy!

    Wer jemals einen 02 gefahren ist, der sieht gleich, dass das Bild nicht während der Fahrt aufgenommen wurde. Die Seitenneigung war damals enorm.
    Also musste der Typ in dem Auto so tun, als könne er sich gerade noch aufrecht halten :-)

  • Peter

    ich tippe mal darauf dass der 5er F10 den neuen motor verpasst bekommt und den 23i und den 28i ersetzten wird bei so hohem drehmoment kann sich der neue motor endlich mal durchsetzen ausserdem gabs ja in den letzten 5er E60 auch den 1995ccm grossen benziner nur weiter so BMW :D juhu

  • Peter

    Downsizing im großen Stil

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  • Mr. Engineer

    Ich finds ganz OK dass die bisherigen Vierzylinder und Sechszylinder Sauger bis 2.5 Liter Hubraum durch die Turbos ersetzt werden. Wie einer meiner Vorredner bereits geschrieben hat sind die neuen Turbos ein Traum gegen die alten schlaffen Sechszylinder Saufkumpanen, wie z.B. die alten 2.0 Liter Sechszylinder.
    Unter meinen Freunden hat sich die Bezeichnung “Leistungsarm und Schadstoffstark” für die alten Reihensechser etabliert und trifft deren Effizienz auf den Pukt genau.

    Allerdings würde ich mir dennoch wünschen, die größeren Sechszylinder wie die 3.0 Liter usw. nicht aussterben zu lassen da diese Motoren trotzdem ihren ganz besonderen Reiz haben, man denke nur an den Markentypischen Klang und seidige, laufruhige Kraftentfaltung. Das Problem an diesen Motoren wird allerdings der Listenpreis, der die letzten Jahre nahezu utopisch in die Höhe schoß….

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  • Peter

    Sehr traurig wenn kein R6 Saugmotor verbleibt :(.

  • Axel

    Bleibt nur noch Porsche…..

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