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Der BMW Z4 E85 & E86 (2002 bis 2008) war der direkte Nachfolger des BMW Z3 und wurde auch im selben Werk wie dieser in den USA gebaut. Er basiert auf dem 3er BMW E46, mit dem er sich viele Komponenten des Fahrwerks teilt. Da er insgesamt etwas größer ausfiel als der Z3, wurde er BMW Z4 genannt. Anfänglich verbauten die BMW-Ingenieure ausschließlich den Sechszylinder-Reihenmotor M54 mit 170PS, 192PS oder 231PS, nur der Sechszylinder im BMW Alpina Roadster S hatte mit 300PS mehr Leistung. Mit dem Facelift 2006 ersetzten die Konstrukteure den M54 durch den neu entwickelten N52, fügten mit dem N46 einen Vierzylinder-Reihenmotor mit 150PS der Motorenpalette hinzu und bauten den BMW Z4 nun auch als Coupé. Wobei sie im Coupé ausschließlich den N52 B30 mit 265PS oder als BMW Z4 M den S54 B32 mit 343PS verbauten. Die anderen N52 Motoren leisteten dagegen nur 177PS oder 218PS.
Den BMW Z4 E89 (2009 bis 2016) gab es nur noch als Roadster; da er über ein klappbares Hardtop verfügte, wurde das Coupé überflüssig. Als Vierzylinder-Reihenmotor kam der N20 mit 156PS, 184PS oder 245PS und als Sechszylinder-Reihenmotoren kamen sowohl der N52 mit 204PS oder 258PS als auch der N54 mit 306PS oder 340PS zum Einsatz. Alle Motoren verfügen über eine Doppel-VANOS und eine Valvetronic. Einen BMW Z4 M gab es von diesem Modell nicht.
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