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N55 Monoturbo (BMW TwinSroll) vs. N54 BiTurbo (BMW TwinTurbo), 135i & 335i
Hallo,
N55 Monoturbo (BMW TwinSroll) vs. N54 BiTurbo (BMW TwinTurbo)
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? Jeder der kleinen IHI Lader ist nur für 1.5 L Hubraum zuständig, entsprechend klein sind die Läufer und deren Massenträgheit. Und große Lader kommen eben schwerer in die Gänge als kleine.
Während beim N54 jeweils drei Zylinder für einen Turbolader zuständig waren, sind nun beim N55 drei Zylinder für eine der beiden Turbinenkammern zum Antreiben desselben Turboladers zuständig. Aber nur die Abgasseite ist beim TwinScroll-Lader zweiflutig, die Verdichterseite bleibt einflutig.
Folglich müssen im unteren Drehzahlbereich die Abgase aus Zylinder 1,2,3 den Ladedruck für Zylinder 1,2,3 UND 4,5,6 generieren und im oberen Drehzahlbereich die Abgase aus Zylinder 4,5,6 den Ladedruck für Zylinder 4,5,6 UND 1,2,3 generieren. Nur im mittleren Drehzahlbereich des Motors wird der TwinSroll-Turbo zweiflutig von Abgasen aus allen 6 Zylindern angeblasen, im unteren und insbesondere oberen Drehzahlbereich geht dem Verdichter sprichwörtlich die Puste aus.
Nicht zu verwechseln mit dem Registerturbo(s) aus dem 335d, hier treiben die Abgase aus allen 6 Zylinder den kleinen, dann beide und später nur den großen Turbolader an.
Der N55 Monoturbo mag mit 306 PS und 400 NM die gleichen Eckdaten wie der N54 BiTurbo haben. Alles in allem wird der N55 einen geringeren (Prüfstands-) Verbrauch und daraus resultierende geringere CO2 Werte haben. Die Aufladung mittels zweier Turbolader ist aber noch immer etwas besser geeignet, um maximale Leistung aus einem Motor herauszuholen. Insbesondere das Tuning in Richtung 360~380 PS dürfte sich erledigt haben.
Im Grunde sind TwinScroll-Lader nur bei R4 Motoren sinnvoll, denn hier ist der Bauraum eingeschränkt. Ein R6 oder V6 ist prädestiniert für Bi- oder Registerturbos. Dazu passt auch der eigentliche Einsatzzweck des N55: „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.“
Wer hat noch eine Meinung dazu?
Mfg
Chris
Beste Antwort im Thema
So, ich hab mal weitergelesen und mir ist schlecht geworden...
Ich geh mal kurz auf die technischen Punkte ein, bevor hier mehr Verwirrung entsteht, als dass jemand aus dem Bericht "was lernt"...
- "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."
Das sind keine Kammern sondern ringförmige Strömungskanäle, die das radial/tangential in das Turbinengehäuse einströmende Abgas direkt vor das Trubinenrad lenken, wo es die Turbine dann in axialer Richtung verlässt.
- "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"
Das ist nicht so, aber die beiden Kanäle sind tangential gegeneinander verdreht. Also wenn man einen Schnitt an einer bestimmten Stelle durchlegt, könnte man vielleicht meinen, dass die Querschnitte unterschiedlich sind. Die sind aber gleich dimensioniert, da man ja auch nicht das Abgas aus bestimmten Zylindern drosseln will.
- "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."
Hier ist keine Kammer schneller gefüllt. Meine Güte, es gibt keine Kammern...
Die Lader arbeiten nach dem Prinzip der Stoßaufladung. Und dass sich die Abgasstöme nicht vorher gegenseitig mehr als notwendig beeinflussen, wir die Zylindertrennung in Krümmer und Turbine vorgenommen bis direkt vors Turbinenrad.
- "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."
Hier zieht er dann natürlich den falschen Schluss, weil er bei seiner völlig abstrusen Kammertheorie ist. Das Ansprechverhalten ist beim MonoScroll schlechter, weil sich die Zylinder vor dem Erreichen des Turbinenrads vorab beeinflussen und die saubere Stoßaufladung stören.
- "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."
Wie kommt er da drauf?! Wenn er ein Insider wäre (und dann hier sowas besser in der Form nicht in Internet stellt) dann wär der Bericht nicht so fehlerhaft, aber wie kommt er auf die 4kg (aha zweiklassiger Werksspion, oder was?!).
- "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."
Nein, das stimmt so nicht, das hängt auch mit der Dimensionierung zusammen. Aber 2 Lader sind eher für Response und Low-End-Torgue-Auslegung geeignet (wegen der geringen Massträgheiten), ein Lader ist wegen der reduzierten Reibungsverluste (aber so gravierend sollte das nicht sein) eher geeignet für eine leistungsorientierte Auslegung.
Aber letztlich kommts auf die Größe an...
- "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."
Unfug, ab einer gewissen Zylinderzahl und Zylinderanordnung (und da fallen in erster Näherung erstmal alle V-Motoren drunter), macht es gar keinen Sinn, alle Zylinder durch eine Turbine strömen zu lassen, da diese dann extrem Groß dimensioniert werden müsste (Stichwort LKW-Turbolader), um nicht leistungsmäßig zum Flaschenhals zu werden. Und je größer der Lader, desto schlechter für das Ansprechverhalten (s.o.).
So, hoffe, das vielleicht etwas hilfreicher fürs Verständnis...
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429 Antworten
Wie wohl alle anderen Foristen auch, konnte ich den neuen N55 noch nicht fahren. Ich denke aber kaum, dass das Ansprechverhalten meines 335xi übertrumpft wird.
Lassen wir uns überraschen, was die Technik neues hervorgebracht hat.
Gruss
D.
ich kaufe mir als nächstes einfach einen V8 und gut ist
Zitat:
Original geschrieben von chris6
Hallo,
N55 Monoturbo (BMW TwinSroll) vs. N54 BiTurbo (BMW TwinTurbo)
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? Jeder der kleinen IHI Lader ist nur für 1.5 L Hubraum zuständig, entsprechend klein sind die Läufer und deren Massenträgheit. Und große Lader kommen eben schwerer in die Gänge als kleine.
Während beim N54 jeweils drei Zylinder für einen Turbolader zuständig waren, sind nun beim N55 drei Zylinder für eine der beiden Turbinenkammern zum Antreiben desselben Turboladers zuständig. Aber nur die Abgasseite ist beim TwinScroll-Lader zweiflutig, die Verdichterseite bleibt einflutig.
Folglich müssen im unteren Drehzahlbereich die Abgase aus Zylinder 1,2,3 den Ladedruck für Zylinder 1,2,3 UND 4,5,6 generieren und im oberen Drehzahlbereich die Abgase aus Zylinder 4,5,6 den Ladedruck für Zylinder 4,5,6 UND 1,2,3 generieren. Nur im mittleren Drehzahlbereich des Motors wird der TwinSroll-Turbo zweiflutig von Abgasen aus allen 6 Zylindern angeblasen, im unteren und insbesondere oberen Drehzahlbereich geht dem Verdichter sprichwörtlich die Puste aus.
Nicht zu verwechseln mit dem Registerturbo(s) aus dem 335d, hier treiben die Abgase aus allen 6 Zylinder den kleinen, dann beide und später nur den großen Turbolader an.
Der N55 Monoturbo mag mit 306 PS und 400 NM die gleichen Eckdaten wie der N54 BiTurbo haben. Alles in allem wird der N55 einen geringeren (Prüfstands-) Verbrauch und daraus resultierende geringere CO2 Werte haben. Die Aufladung mittels zweier Turbolader ist aber noch immer etwas besser geeignet, um maximale Leistung aus einem Motor herauszuholen. Insbesondere das Tuning in Richtung 360~380 PS dürfte sich erledigt haben.
Im Grunde sind TwinScroll-Lader nur bei R4 Motoren sinnvoll, denn hier ist der Bauraum eingeschränkt. Ein R6 oder V6 ist prädestiniert für Bi- oder Registerturbos. Dazu passt auch der eigentliche Einsatzzweck des N55: „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.“
Wer hat noch eine Meinung dazu?
Mfg
Chris
Hallo,
Hast du dazu irgendwelche Datenblätter? Die Funktionsweise erschließt sich mir grade nicht. Aus welchem Grund werden im unteren und oberen Drehzahlbereich nicht beide luftströme genutzt? werden die über einen Bypass entsorgt?
gretz
Sorry, aber das ist so leider nicht ganz richtig. Bei der Twin Scroll Technik werden die Abgasimpulse lediglich getrennt (in zwei Kanälen) voneinander auf die Turbine geleitet, was das Ansprechen dadurch verbessert, dass die Impulse der jeweiligen Zylinder besser ausgenutzt werden, anstatt den Abgasstrom zuvor bezüglich seiner Schwingungen zu homogenisieren. Das ist Strömungstechnisch einfach besser. Über den gesamten Drehzahl- und Lastbereich "versorgen" weiterhin alle 6 Zylinder den Lader.
LG, Chris
Zitat:
Original geschrieben von kevinmuc
Aus welchem Grund werden im unteren und oberen Drehzahlbereich nicht beide luftströme genutzt? werden die über einen Bypass entsorgt?
Umströmt werden die Schaufelräder schon, aber sie können die Schaufelgeometrie noch nicht mit in Bewegung setzen.
mfg
chris
Zitat:
Original geschrieben von chris6
Zitat:
Original geschrieben von kevinmuc
Aus welchem Grund werden im unteren und oberen Drehzahlbereich nicht beide luftströme genutzt? werden die über einen Bypass entsorgt?
Umströmt werden die Schaufelräder schon, aber sie können die Schaufelgeometrie noch nicht mit in Bewegung setzen.
mfg
chris
Läuft eine Turbine nicht im Auslegungspunkt, sinkt nur der Wirkungsgrad. Das er gegen 0 sinkt, waage ich stark zu bezweifeln.
gretz
Ich verstehe deinen Buchstabensalat auch nicht so ganz, der TwinScroll Turbo ist lediglich bei der Ausnutzung des Abgasstroms effizienter und mehr nicht. Zu jeder Zeit treiben alle Zylinder den Turbo gleichermaßen an.
Dass die Biturbo-Lösung wahrscheinlich besser ist will ich nicht bezweifeln, auch nicht dass die Singleturbo-Version billiger ist und einem größeren Markt zugänglich.
Der Monoturbo wird wohl nicht so das Gelbe vom Ei sein, sonst hätte BMW diesem Motor nicht die Valvetronic gespendet.
nafob
Der Hauptgrund für die Verwendung von Valvetronic ist doch wohl die Reduzierung der Ansaugverluste. Davon würde auch ein Biturbo profitieren.
Zitat:
Original geschrieben von Linier von Limors
Der Hauptgrund für die Verwendung von Valvetronic ist doch wohl die Reduzierung der Ansaugverluste. Davon würde auch ein Biturbo profitieren.
Hm die Valvetronic steuert doch die maximale öffnung der Ventile... Dadurch werden ähnliche strömungsgeschwindigkeiten der einlassluft über das Drehazahlband erreicht. Das Verbessert den Drehmomentverlauf... (zumindest bei Saugrohreinspritz Saugern, weil das Brenngemisch besser Verteilt wird und so der innere Wirkungsgrad steigt). Aber jeder zusätztliche widerstand im System erhöht den Verlust im Ansaugtrakt.
Vielleicht gibts ja wieder nette Motorbeschreibungen... Würd mich mal interessieren.
gretz
Ich verstehe die Änderung von BMW so, dass man mit einem VTG-Lader den Drehzahlbereich viel besser abdecken kann, weil der Lader entsprechend der Leitschaufelstellung bei praktisch allen Nutzbaren Drehzahlen hohen Ladedruck erzeugen kann.
Bei nicht-VTG-Ladern ist das nicht möglich. Zwar kann man zwei kleinere Lader einsetzen, um bei niedrigen Drehzahlen schon viel Ladedruck zu erzeugen. Trotzdem bleibt ein solcher Lader nur für einen recht kleinen Betriebsbereich wirklich effizient.
Mit einem VTG-Lader das zu erreichen, was der Kunde will, nämlich Bumms in jeder Lebenslage, ist es mit dieser Technologie sinnvoll und auch billiger. Da es inzwischen möglich ist, auch bei Ottos VTG einzusetzen, wird das auch immer mehr kommen. Warum auch nicht? Bei den Dieseln ist es seit Jahren stand der Technik, einen VTG-Lader einzusetzen, um ein großeres Drehzahlband abzudecken. Hier käme auch keiner auf die Idee, aufgrund eines möglicherweise besseren Ansprechverhaltens zwei normale Turbos einzusetzen. Denn damit käme eher wieder in die Richtung Turboloch bzw. "obenrum geht nix".
Die Herren Ingenieure wissen schon, was sie tun 
MfG, Lappos.
Neu ist besser keine sorgen...
Der braucht trotzdem über 2sec bis das max. Drehmoment aufgebaut ist? Ist ja unglaublich. Hätte ich nicht gedacht.
Chris
PS: Noch ein paar technische Details:
By the way:
Der N54 hat MHI-Lader, nicht IHI...