BMW M3 und M4: Aerodynamik

Der Inbegriff für Rennsport-Feeling im Alltagsverkehr startet in eine neue Runde. 35 Jahre nach dem Debüt des ersten BMW M3 präsentiert die BMW M GmbH die jüngste Generation ihrer High-Performance-Automobile im Premium-Segment der Mittelklasse. Zeit die beiden neuen Fahrzeuge vorzustellen. In der Serie #M3M4explained haben die Entwickler das Wort.

Let it flow! Jonas, Alex und Markus nutzen unter anderem Simulationen und Tests im Windkanal, um Fahrverhalten oder Fahrdynamik zu verbessern. Die BMW M Entwickler sind verantwortlich für die Aerodynamik. Im Video geben sie einen Überblick und zeigen Details, auf die es ankommt. Zusätzlich beantworten sie die Fragen der Community.

BMW M3 Limousine [1] :

Kraftstoffverbrauch kombiniert in l/100 km 10,1

CO2-Emissionen kombiniert in g/km 230

CO2-Klasse G

BMW M4 Competition Coupé [1] :

Kraftstoffverbrauch kombiniert in l/100 km 9,9

CO2-Emissionen kombiniert in g/km 223

CO2-Klasse G

Episode 12: M3 und M4 Explained Aerodynamik.

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Wenn das Design-Team und das Aerodynamik-Team unterschiedlicher Meinung sind, wer gewinnt dann?

Markus: Letztendlich verfolgen wir alle ein gemeinsames Ziel – die beste Leistung mit dem besten Design zu erreichen. Also gewinnt das Team.

War die vorherige Modellgeneration aerodynamischer?

Markus: Wenn man die alte mit der neuen Generation vergleicht, ist der Luftwiderstand leicht reduziert und der Anpressdruck an der Hinterachse deutlich erhöht. Durch die gesteigerte Motorleistung benötigen wir mehr Kühlluft, was in Bezug auf Luftwiderstand und Auftrieb kompensiert werden musste.

Wie viele Simulationen braucht es, um die Aero-Anforderungen zu erfüllen? Und wie lange dauert das?

Jonas und Alex: Es gab mehr als 350 Simulationen und mehr als 50 Windkanal-Sitzungen über einen Entwicklungszeitraum von drei Jahren.

Welche Software verwenden Sie für die Aerodynamik? ANSYS oder Fluent?

Jonas: Keine von beiden, wir verwenden Star-CCM+.

BMW M3 Limousine — Das Heck des M3 ist breiter als das des Vorgängermodells.

Verwenden Sie Aero-Kennfelder, um die Aero-Effizienz des Fahrzeugs zu verbessern?

Alex: Wir verwenden Aero-Kennfelder in reduzierter Form im Vergleich zum Motorsport, da unser Serienfahrzeug keine verstellbaren aerodynamischen Komponenten verwendet. Aber natürlich ist die Aero-Effizienz unser Hauptziel.

Wie ist die prozentuale Korrelation der Ergebnisse zwischen CFD und realen Tests?

Markus: Gute Frage. Es ist fast unmöglich, das Ergebnis auf einen bestimmten Prozentsatz zu verdichten. Generell helfen uns unsere CFD-Simulationen sehr gut bei der Optimierung der Motor- und Bremsenkühlleistung und wir haben festgestellt, dass die Ergebnisse später ziemlich genau mit dem realen Fahrzeug korrelieren.

Verwenden Sie neben den Rauchlanzen auch druckempfindliche Farbe oder andere Hilfsmittel, um CFD zu validieren?

Alex: Wir verwenden spezielle Drucksonden zur Validierung von CFD. Druckempfindliche Farbe ist eine große Sauerei in einem häufig genutzten Windkanal ;)

Das Tonmodell ist eine geniale Idee! Variiert es im Vergleich zum realen Modell, wenn Sie es bauen?

Alex: Ja, natürlich. Es gibt kleine Unterschiede in Bezug auf fehlende Spaltmaße zwischen Karosserieteilen und den nicht ganz exakten Motorraum im Clay-Modell. Wir kennen den Einfluss, daher ist es einfach, die Ergebnisse zu interpretieren.

Warum brauchen Sie Tonmodelle? Können Sie nicht alle aerodynamischen Auswertungen mit Hilfe von CFD machen?

Jonas und Alex: Das Ziel ist es, beide Werkzeuge effizient zu kombinieren. Modifikationen im Windkanal sind viel schneller und genauer. Außerdem kann man sofort anfassen und sehen, wie es aussieht. CFD hilft, das Strömungsfeld im Detail zu beurteilen.

Ist beim Tonmodell auch der Reifen aus Ton?

Alex: Nein, Achsen und Räder sind reale Teile.

Wie hoch ist der Abtrieb bei unterschiedlichen Fahrgeschwindigkeiten (vorne und hinten)?

Markus: M4 Coupé
@140kph: Vorderachse 150N Auftrieb, Hinterachse 150N Abtrieb
@200kph: Vorderachse 300N Auftrieb, Hinterachse 300N Abtrieb
@290kph: Vorderachse 620N Auftrieb, Hinterachse 620N Abtrieb

Wie wirkt sich der verbesserte Abtrieb auf die Auslegung des Fahrwerks aus?

Markus: Für ein straßentaugliches Fahrzeug streben wir einen geringen Auftrieb an der Vorderachse und Abtrieb an der Hinterachse an. Das funktioniert perfekt mit unserem Fahrwerk, so dass keine weiteren Fahrwerksanpassungen notwendig sind.

Wird die Aerodynamik gleichmäßig zwischen Vorder- und Hinterachse aufgeteilt?

Markus: CZ1 = 0,07; CZ2 = -0,07

Front der BMW M3 Limousine. — Auch das vordere Nummernschild wurde in den Entwicklungsprozess miteinbezogen.

Wird das vordere Nummernschild bei der Aerodynamik berücksichtigt?

Jonas: Ja, es wird im Entwicklungsprozess berücksichtigt.

Dient das geteilte Design der Carbon-Bremsenkühlkanäle einem bestimmten Zweck?

Markus: Der innere Luftkanal dient der Bremsenkühlung, der äußere Kanal den zusätzlichen Wasserkühlern.

Könnte das Hinzufügen einer nachrüstbaren Frontlippe zu Überhitzungsproblemen in Bezug auf die Luftzufuhr zum Ölkühler führen?

Alex: Ja. Der M Performance Frontsplitter wurde unter diesem Gesichtspunkt entwickelt.

Haben Sie in Betracht gezogen, den kompletten Unterboden zu schließen?

Markus: Ja, das haben wir getan und alle Bereiche geschlossen, in denen keine Kühlung erforderlich ist. Wir brauchen eine ausreichende Luftkühlung und einen ausreichenden Luftstrom um Komponenten wie Getriebe, Differenzial und Abgasanlage. Diese vom Luftstrom abzuschotten, wäre nicht hilfreich gewesen ;)

Wäre es möglich, mehr aerodynamische Elemente an der Unterseite hinzuzufügen?

Alex: Ja.

Haben Sie in Erwägung gezogen, bewegliche Aerodynamikelemente wie Frontsplitter oder Diffusor zu verwenden?

Markus: Ja, das wurde in Betracht gezogen, aber aufgrund von Gewichtsbedenken verworfen.

Warum ist der Heckspoiler in drei Segmente unterteilt (wie die Lippe)?

Alex: Das ist ein Teil unserer Designsprache. Bei diesem Bauteil lassen sich aerodynamische Anforderungen und Design leicht in Einklang bringen.

Wie viel Abtrieb bringt der Heckspoiler?

Markus: 210N Abtrieb bei 200km/h, 450N bei 290km/h

Das Heck des BMW M4 Competion. — Der Heckspoiler ist Teil der BMW Designsprache.

Ist der Diffusor aus Kohlefaser?

Markus: Ja, es gibt einen Carbon-Diffusor, der Teil des optionalen M Carbon Exterieur-Pakets ist.

Was halten Sie von einer Tieferlegung des Fahrzeugs? Inwieweit verzerrt das Ihre Berechnungen?

Markus: Die Tieferlegung des Fahrzeugs reduziert den Luftwiderstand ... aber eine niedrigere Fahrhöhe wird nicht alltagstauglich sein.

Wurden die M Performance Parts im Windkanal getestet? Haben sie einen positiven Effekt?

Alex: Ja, sie wurden im Windkanal getestet und aerodynamisch optimiert.

Welcher Teil gefällt Ihnen an der Karosserie dieses M Automobils am besten?

Alex: Der Unterboden mit den Turning Vanes.
Markus: Mir gefällt das komplette Auto.
Jonas: Die untere Hälfte der Nieren, aber ohne den Radarsensor.

Welches ist Ihr Lieblings M Modell?

Alex: Das neue M4 Coupé.
Markus: Das neue M4 Coupé.
Jonas: Die neue M3 Limousine.

Was war Ihr erstes Auto von BMW?

Alex: BMW M140i (F20).
Markus: BMW M3 (E46).
Jonas: Ich habe kein Auto.

Was haben Sie studiert?

Alex: Luft- und Raumfahrttechnik.
Markus: Wirtschaftsingenieurwesen.
Jonas: Luft- und Raumfahrttechnik.

Welcher ist Ihr Lieblings BMW Klassiker?

Alex: BMW M3 CSL (E46).
Markus: BMW M3 CSL (E46).
Jonas: BMW M635 CSi (E24).

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Offizielle Angaben zu Kraftstoffverbrauch, CO2-Emissionen, Stromverbrauch und elektrischer Reichweite wurden nach dem vorgeschriebenen Messverfahren ermittelt und entsprechen der VO (EU) 715/2007 in der jeweils geltenden Fassung. Angaben im NEFZ berücksichtigen bei Spannbreiten Unterschiede in der gewählten Rad- und Reifengröße, im WLTP jeglicher Sonderausstattung. Für die Bemessung von Steuern und anderen fahrzeugbezogenen Abgaben, die (auch) auf den CO2-Ausstoß abstellen, sowie ggf. für die Zwecke von fahrzeugspezifischen Förderungen werden WLTP-Werte verwendet. Aufgeführte NEFZ-Werte wurden ggf. auf Basis des neuen WLTP-Messverfahrens ermittelt und zur Vergleichbarkeit auf das NEFZ-Messverfahren zurückgerechnet. Für seit 01.01.2021 neu typgeprüfte Fahrzeuge existieren die offiziellen Angaben nur noch nach WLTP. Weitere Informationen zu den Messverfahren NEFZ und WLTP finden Sie unter https://www.bmw.com/wltp.
Weitere Informationen zum offiziellen Kraftstoffverbrauch und den offiziellen spezifischen CO2- Emissionen neuer Personenkraftwagen können dem 'Leitfaden über den Kraftstoffverbrauch, die CO2- Emissionen und den Stromverbrauch neuer Personenkraftwagen' entnommen werden, der an allen Verkaufsstellen, bei der Deutschen Automobil Treuhand GmbH (DAT), Hellmuth-Hirth-Str. 1, 73760 Ostfildern-Scharnhausen, und unter https://www.dat.de/co2/. unentgeltlich erhältlich ist.Die gezeigten Fahrzeuge, Ausstattungen, Kombinationsmöglichkeiten und Varianten sind exemplarisch und können in Ihrem Land variieren. Sie stellen ausdrücklich kein verbindliches Angebot der BMW M GmbH dar. Nähere Informationen zu den in Ihrem Land verfügbaren Umfängen finden Sie auf der BMW Website Ihres Landes oder bei Ihrem lokalen BMW M Partner.

FOLGE 12: BMW M3 & M4 EXPLAINED.

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