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Kategorie: Motor 29.07.2016
Ausblick: BMW Dieselmotoren der nächsten Generation. Alle 4-Zylinder B47 künftig mit BiTurbo Aufladung.
- BMW Innovationstage geben Ausblick auf die neue Generation der Efficient Dynamics Motorenfamilie
- Mit der ersten technischichen Überarbeitung (TÜ1) erhalten alle BMW 4-Zylinder-Diesel B47 (TÜ1) künftig eine BiTurbo Aufladung.
- Kraftstoffverbrauch und CO2-Ausstoß um bis zu 5 Prozent reduziet.
Auch auf dem Gebiet der Dieselantriebe hat die BMW Group bereits mit der aktuellen Efficient Dynamics Motorenfamilie Maßstäbe für Wirtschaftlichkeit, Leistungsentfaltung und Laufkultur gesetzt. Die BMW TwinPower Turbo Technologie für Dieselmotoren besteht aus einem Aufladesystem mit einem oder mehreren Turboladern und der Common-Rail-Direkteinspritzung. Diese beiden zentralen Komponenten werden für die überarbeiteten Antriebe maßgeblich weiterentwickelt. Hinzu kommen konstruktive Optimierungen des Grundmotors und zahlreiche weitere Verfeinerungen im Detail. Diese tragen ebenfalls zu einer Steigerung des Wirkungsgrads sowie zur Optimierung des Emissionsverhaltens bei. Durchschnittlich verbrauchen die weiterentwickelten Dieselantriebe der Efficient Dynamics Motorenfamilie um bis zu 5 Prozent weniger Kraftstoff und emittieren daher auch um bis zu 5 Prozent weniger CO2. Darüber hinaus bewirken innermotorische Maßnahmen und eine optimierte Abgasnachbehandlung, dass auch andere Emissionsbestandteile signifikant gesenkt werden können.
Weiterentwickelter BMW TwinPower Turbo 4-Zylinder Dieselmotor.
Um noch spontanere Reaktionen auf Gaspedalbewegungen zu gewährleisten und zugleich den Wirkungsgrad der Antriebseinheiten zu steigern, werden die Turbosysteme aller Vierzylinder-Dieselmotoren künftig als Stufenaufladung ausgeführt. Bei diesem, bisher nur den leistungsstärksten Vierzylindern dieser Bauart vorbehaltenen Prinzip sorgt das exakt aufeinander abgestimmte Zusammenwirken zweier Turbolader unterschiedlicher Größe für eine frühzeitig einsetzende und über ein weites Drehzahlband hinweg konstant anhaltende Durchzugskraft. Die Stufenaufladung der neuen Vierzylinder besteht aus einer Niederdruckstufe mit variabler Einlassgeometrie und einer Hochdruckstufe. Um das Ansprechverhalten und die Akustik zu optimieren, verfügen beide Turbolader über modernste Gleitlagertechnologie. Die Hochdruckstufe des neuen Aufladesystems ist vollständig in den Abgaskrümmer integriert.
Die Steuerung des Systems erfolgt über die elektrisch verstellbaren Laderschaufeln der Niederdruckstufe sowie über die als Wastegate bezeichnete Hauptregelklappe für die Hochdruckstufe und einen Verdichterbypass, die jeweils pneumatisch betätigt werden. Dies ermöglicht eine jederzeit präzise an die Lastanforderung und die Fahrsituation angepasste Versorgung der Brennräume mit verdichteter Luft. Der Wirkungsgrad des leistungsstärksten Vierzylinder-Dieselmotors wird künftig zusätzlich durch eine schaltbare Gehäusekühlung für die Niederdruckstufe gesteigert.
Darüber hinaus trägt eine neu konzipierte Abgasrückführung (AGR) zur Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs sowie zur Optimierung des Emissionsverhaltens bei. Das System, das bei den neuen Vierzylinder- Dieselmotoren ein- und bei den neuen Dreizylinder-Antrieben zweistufig ausgeführt ist, gewährleistet eine besonders umfangreiche Reduzierung von Stickoxid- Emissionen (NOX). Das in allen Motoren der nächsten Generation eingesetzte Hochdruck-Modul der AGR leitet die Abgase unmittelbar aus dem Krümmer über ein stufenlos regelbares Ventil und je nach Bedarf in gekühltem oder ungekühltem Zustand direkt in die Sauganlage. Die neuen Dreizylinder-Diesel sind zusätzlich mit einer Niederdruck-AGR ausgestattet. Dieses ebenfalls mit einer Kühlung versehene Modul nimmt das bereits durch den Dieselpartikelfilter geströmte und von Rußpartikeln befreite Abgas auf und führt es der Reinluftleitung zu. Die Abgasrückführung im Niederdruckbereich kann auch in jenen Kennfeldbereichen des Motors genutzt werden, in denen die Druckdifferenz im Aufladesystem nicht ausreicht, um die Hochdruck-AGR zu aktivieren.
Mit erhöhtem Druck und gesteigerter Präzision agiert die ebenfalls weiterentwickelte Common-Rail-Direkteinspritzung der neuen Drei- und Vierzylinder-Dieselmotoren. Die aktuelle Ausführung ihrer Injektoren verfügt über eine verfeinerte Sensorik, die eine besonders exakte Dosierung des eingespritzten Kraftstoffs ermöglicht. Bei Mehrfacheinspritzungen innerhalb einer Taktfolge lassen sich dadurch auch die Abstände zwischen den Einzelinjektionen verringern. Die mit der nochmaligen Anhebung des maximalen Einspritzdrucks verbundene feinere Zerstäubung des Kraftstoffs ermöglicht eine besonders saubere Verbrennung mit reduzierten Rückständen im Abgas. Die Einspritzsysteme der Dreizylinder-Motoren erreichen künftig einen Höchstwert von 2.200 bar. Bei den Vierzylinder- Dieselantrieben steigt der Maximalwert auf 2.500 beziehungsweise 2.700 bar für die leistungsstärkste Variante.
In der Fertigung sowohl der Drei- als auch der Vierzylinder-Dieselmotoren kommt künftig ein als Formhonen bezeichnetes Verfahren für die Bearbeitung der LDS- beschichteten Zylinderlaufbahnen im Aluminium-Kurbelgehäuse zur Anwendung. Nach bisherigem Stand der Technik werden die Zylinderlaufbahnen zylindrisch ausgeformt. Diese weisen dadurch in allen Abschnitten identische Durchmesser auf. Bereits während der Montage des Zylinderkopfs, vor allem aber im Motorbetrieb entsteht durch das Einwirken von thermischen und dynamischen Kräften eine Ausdehnung im oberen Bereich der Zylinderlaufbahnen. Je nach Auslegung der Kolben führt dies entweder zu einem für die Motorakustik ungünstigen Spiel im oberen oder zu einer die Effizienz beeinträchtigenden, erhöhten Reibung im unteren Bereich der Laufbahnen. Die neue, erstmals für Serienmotoren genutzte Produktionsweise berücksichtigt diese nachträglich auftretenden Veränderungen. Um sie zu kompensieren, werden die Zylinderlaufbahnen nun im unteren Bereich etwas aufgeweitet. Die gewünschte Geometrie wird dabei durch eine axiale Hubbewegung mit überlagerter Drehung erzeugt. Im Motorbetrieb stellt sich dann durch die Ausdehnung im oberen Bereich ein weitgehend einheitlicher Durchmesser für die gesamten Zylinderlaufbahnen ein. So kann die Reibleistung der Kolben ohne negative Auswirkungen auf die Akustik des Motors verringert werden.
Ein weiterentwickelter Ölkreislauf mit schaltbarer und damit bedarfsgerecht arbeitender Kolbenkühlung und ein modifizierter Riementrieb für die Nebenaggregate sind weitere Neuerungen, die zur Steigerung des Wirkungsgrads beitragen. Die Akustikeigenschaften der Vierzylinder-Dieselmotoren werden außerdem mithilfe einer neuen Verspanntechnik für die Ausgleichswellen weiter optimiert.
M Performance TwinPower Turbo Reihen-6-Zylinder Dieselmotor, der schon heute im BMW 750d/Ld xDrive zum Einsatz kommt.
Ergänzend zu den innermotorischen Maßnahmen verfügen die künftigen Dieselantriebe mit drei beziehungsweise vier Zylindern über eine besonders wirksame Abgasnachbehandlung. Zusätzlich zu den motornah positionierten Komponenten Dieselpartikelfilter und NOX-Speicherkatalysator können alle Dieselmotoren der nächsten Generation auch mit einem SCR-System (Selective Catalytic Reduction) ausgestattet werden. Bei dieser Form der Abgasreinigung wird eine als AdBlue bezeichnete Harnstoff-Lösung zugesetzt. Das von einem wassergekühlten Dosiermodul präzise eingedüste Harnstoff-Wasser-Gemisch wandelt sich im Abgasrohr zu Ammoniak um und reagiert anschließend innerhalb des SCR-Katalysators mit den Stickoxiden. Dabei entstehen Stickstoff und Wasser. Die Effektivität der Abgasnachbehandlung wird durch einen weiteren, hinter der SCR-Einheit positionierten Sensor permanent überwacht.
Die in einem gesonderten Vorratsbehälter mitgeführte AdBlue-Flüssigkeit wird in präzise berechneter Dosierung und vom Fahrer unbemerkt in das Abgasrohr eingedüst. Gemeinsam mit dem optimierten Verbrennungsverhalten und allen weiteren Maßnahmen zur Abgasreinigung garantiert sie, dass auch in der kommenden Generation der Efficient Dynamics Motorenfamilie alle Antriebsvarianten weltweit sowohl aktuelle als auch künftige gesetzliche Bestimmungen zur Emissionsminderung erfüllen.
Quelle: BMW Presse-Mappe zu den BMW Innovationstagen 2016 vom 29.07.2016
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