Die neuen Diesel Spitzen- motorisierungen von BMW€¦ · 03.12.2012 Die neuen Diesel...

03.12.2012 Die neuen Diesel Spitzenmotorisierungen von BMW

Die neuen Diesel Spitzen-

motorisierungen von BMW

Anna Gapeeva und Karen Mehrens

03.12.2012 Die neuen Diesel Spitzenmotorisierungen von BMW

Entwicklung der Leistungsdichte 2004: Erstmals 2-stufig aufgeladene 6-Zylinder PKW-Dieselmotoren

Steigerung der Leistung ohne den Hubraum zu vergrößern

niedriger Kraftstoffverbrauch

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Schlüsseltechnologien zur Leistungssteigerung

Allgemein: • Aufladung • Einspritztechnik • thermodynamische Robustheit des Motors

Konkret: • 2-Stufige Aufladung im nahezu gesamten Motorkennfeld • Indirekte Ladeluftkühlung mit Zwischenkühlung zw. ND- und HD-Stufe • Druckgesteigertes Common-Rail-Einspritzsystem • Triebwerksauslegung für erhöhte maximale Zylinderdrücke

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Randbedingungen

Ziel: Aufbau des neuen BMW 3.0l 6-Zylinder Dieselmotors auf den BMW 6- Zylinder-Diesel-Basismotor

Anpassung an höhere Lade- und Zylinderdrücke

•basiert auf 3.0l BMW Baukasten •Integration in bestehenden Fertigungsprozess

• Hub, Bohrung, Zylinderabstand identisch • einheitliches Zylindervolumen von 499 cm³

• 6 Zylinder-Motor 2993 cm³ 3.0l

• Leistungsvermögen wie 8-Zylinder Dieselmotoren von Wettbewerbern •Leichtbau •Verdichtungsverhältnis: 16 • Zündruckverträglichkeit bis 200bar

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Zylinderkurbelgehäuse • Voll-Aluminium Zylinderkurbelgehäuse

• Abänderung durch Werkstoff- und Gestaltungsmaßnahmen

• Werkstoff: AlSi7MgCu0,5 mit Wärmebehandlung und HIP +12% Bauteilfestigkeit

• Zugankerbolzen Vorspannkräfte der Zylinderkopf- und Hauptlagerschrauben zu erhöhen

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Zylinderkurbelgehäuse • Zweite Steg-Kühlungsbohrung ausreichende Wärmeabfuhr zu gewährleisten

Stegtemperaturreduktion bis zu 27°C

• 42 kg optimiertes Bauteilgewicht + 2,5 kg Gewicht im Vergleich zum Basismotor - 20 % gegenüber 6-Zylinder Kürbelgehäuse der Wettbewerber

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Kurbeltrieb • nur 4 Gegengewichte

Gewichtsersparnis

• höherwertiger Werkstoff 44MnSiVS6

Hauptlager:

• Verkleinerung der Ölversorgungsnut Öldurchsatzreduktion

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Kurbeltrieb Pleuel: • Stichmaßreduktion und geometrische Anpassung besseren Krafteinleitung

Kolben: • Aluminium-Gusskolben

Vorteile bei Akustik, Kosten und Ölangebot

• Erhöhung der Kompressionshöhe

• Einsatz von Nabenbuchsen

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Zylinderkopfhaube mit Ölabscheidesystem

Ölabscheidesystem: • Multi-Flaps zur Feinabscheidung

• Anzahl erhöht höhere Flexibilität • auch sehr kleine Partikel ( < 0,8 μm) könne abgeschieden werden •Öffnungs-/Abscheidecharakteristik angepasst

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Aufladesystem • 2-stufiges Aufladesystem

• 3 Abgasturbolader (2 x HD und 1 x ND)

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Aufladesystem Ziel: Abgasenthalpie mit möglichst großem Wirkungsgrad

Strömungsverluste minimieren (trotz kompaktem Bauraum)

Geometrieoptimierung mittels CFD (numerische Strömungssimulation)

Abgaskrümmer:

• kritisches Spannungsfeld von Temperaturen bzw. thermomechanischem Einfluss

Geometrieanpassung an lokal hochbeanspruchten Zonen mittels TMF (Thermomechanische Schädigungsrechnung)

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Einspritzsystem • Common-Rail-Einspritzsystem

• Systemdruck von 2200bar

• 2-Stempel Triebwerk der HD-Pumpe • höhere Systemdrücke

•druckgesteigerte Piezo-Injektoren • optimiert: Schaltventil und Düse (Emissionen, Verbrauch, hohe Leistungsdichte)

• Material- und Herstellungsprozess- verbesserungen der Hochdruck-Leitungen (Schmiedeteil)

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AGR-System

Kompakt Plattenbauweise mit

„WavyFin“

Kühlmittelversorgung über motoreigenen Kühlkreislauf

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Ansaugluftsystem Luftmassendurchsätze

bis 1400 kg/h Rohrluftansaugung

2-flutig oberhalb des Kühlmodules

Ansauggeräuschdämpfer mit Luftfilter

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Indirekte Ladeluftkühlung

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Kühlmodul Kühlung der Ladeluft: Niedertemperatur-

Kühlmittelkühler Kühlung des Motors: Haupt-Kühlmittelkühler

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Abgasanlage Niedriger Abgasendruck Motornahe Anordnung EU6 Akustik,

Wärmemanagement Optimierung

Bauteilgewicht

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NOx-Speicherkatalysator Kat und DPF in einem Gehäuse Dieselpartikelfilter aus SiC In Strömungsrichtung zonierte

katalytische Beschichtung Akustisch-thermische

Isolation aus Vlies mit Metallfolie

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Abgasanlage Vorschalldämpfer sowie

Nachschalldämpfer links und rechts Wandstärke von Röhren bzw.

Schalldämpfern auf 1,5 mm reduziert

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Betriebsmodi Aufladung 2-stufige

Aufladung 2-fache

Ladeluftkühlung Ladedrücke bis 4

bar (abs) 1400 kg/h

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Reibleistung

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Leistung und Drehmoment

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Fahrleistungen und Kraftstoff-verbrauch

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Emissionen

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