Der neue V6-Dieselmotor von Mercedes-Benz - boote

TITELTHEMA
V6-Dieselmotor von Mercedes-Benz
Der neue V6-Dieselmotor
von Mercedes-Benz
Mit dem neuen V6- Dieselmotor für Pkw – interne Bezeichnung OM 642 – entwickelten die Mercedes-Benz-Ingenieure ein anspruchsvolles und hochkompaktes Aggregat, das aufgrund seiner Konzeption und Gestaltung die bisher
eingesetzten Fünf- und Sechszylinder-Reihenmotoren in allen Fahrzeugbaureihen ersetzt. Die kompakte Gestaltung ermöglicht zudem erstmals den Einsatz
eines Sechszylinder-Dieselmotors in der C-Klasse. Trotz der Erfüllung der aktuellen Emissionsgrenzen nach Euro 4 auch ohne Partikelfilter wird in weiten Teilen Europas ein Partikelfilter serienmäßig verbaut werden. Die hohen Investitionen für die Produktion dieses Motors in einem Daimler-Chrysler-Werk in
Berlin sind ein klares Bekenntnis zum Produktionsstandort Deutschland.
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MTZ 09/2005 Jahrgang 66
1 Einleitung
Basierend auf den Prämissen einer einfachen Adaption des Motors an ein breites
Fahrzeug-Einsatzspektrum sowie der Sicherstellung des Weiterentwicklungspotenzials
zur Erfüllung zukünftiger Abgasvorschriften waren folgende weiteren Randbedingungen bei der Entwicklung des neuen V6-Dieselmotors OM 642 maßgeblich:
– Realisierung anspruchsvoller Fahrleistungen, Fahragilität und niedrige Verbräuche
– überzeugende Motorakustik
– ein Einbaugewicht nahe des abzulösenden Fünfzylinder-Reihenmotors
– Langlebigkeit, Wartungsarmut und Zuverlässigkeit
– Erfüllung der Abgasvorschriften weltweit
– Erfüllung der Abgasgesetzgebung Euro 4
auch ohne Partikelfilter.
Neben den technischen und terminlichen
Zielen standen Qualität und Zuverlässigkeit
des Motors an vorderster Stelle im Lastenheft. Mit 3 l Hubraum gelang bei harmonischer Leistungs- und Drehmomententfaltung eine deutliche Leistungs- und Drehmomentsteigerung im Vergleich zum Sechszylinder-Vorgängermotor OM 648 mit 3,2 l
Hubraum. Die kompakte Bauweise ermöglicht zudem erstmals den Einsatz eines
Sechszylinder-Dieselmotors in der C- und MKlasse, wodurch ein besonders deutlicher
Motorisierungsfortschritt zum dort abgelösten Fünfzylinder-Reihenmotor OM 647 dargestellt werden konnte.
Der Motor wird sowohl mit dem neuen
Siebengang-Automatgetriebe (7G-Tronic) als
auch mit Sechsgang-Schaltgetriebe angeboten werden.
In der Tabelle sind die motorischen
Hauptkenndaten des OM 642 im Vergleich
zu den Vorgängermotoren aufgeführt. Bild 1
zeigt das Leistungspotenzial des Motors OM
642 im Vergleich zum Vorgängermotor OM
648 am Beispiel des Einbaufalls S-Klasse und
macht den Fortschritt in Drehmoment und
Leistungsausbeute überzeugend deutlich.
Die Autoren
Dipl.-Ing. Gerhard Doll
ist Leiter Entwicklung
Sechszylinder-Dieselmotor
OM 642 bei der DaimlerChrysler AG in Stuttgart.
2 Motorenbeschreibung
2.1 Packaging und Motorgewicht
Wegen der geforderten Bauraumkompatibilität zum abzulösenden Fünfzylinder-Reihenmotor der Baureihe OM 647 stellten die
restriktiven Einbauräume eine hohe Herausforderung an die Ingenieure von MercedesBenz dar. Das Ergebnis der 40-monatigen Serienentwicklung erfüllt die Erwartungen
vollauf. Die Antwort auf die komplexen Anforderungen findet sich neben den technischen Inhalten in dem von den MercedesBenz-Ingenieuren erarbeiteten One-Box-Konzept. Abgesehen von der Motorsteuerung
sind am Motor alle zum Betrieb notwendigen Komponenten inklusive der Luftfilteranlage verbaut. Der gewählte Bankwinkel von
72° hat sich als optimaler Kompromiss zwischen Bauraumbedarf (noch schmal und
noch kurz) und Triebwerksaulegung (insbesondere Kurbelwellenbelastung) gezeigt.
Bild 2 zeigt in der Längsansicht, dass der Einbauraum des bisherigen Fünfzylinder-Reihenmotors eingehalten wird, der Einbauraum des Sechszylinder-Reihenmotors wird
deutlich unterschritten.
Mit knapp 208 kg (für Automatgetriebe
nach DIN 70020A) konnte neben der Bauraumkompatibilität auch ein weitestgehend
gleiches Gewicht dargestellt werden. Der
Vergleich mit anderen im Markt befindlichen Sechszylinder-Dieselmotoren dieser
Hubraumklasse positioniert den OM 642 als
kompaktes Leichtgewicht.
Tabelle: Motorische Hauptkenndaten des OM 642 im Vergleich zu den Vorgängermotoren
Table: Technical data for the OM 642 compared to the predecessor engines
Dipl.-Ing. Hans Fausten
ist Leiter Verbrennungsentwicklung SechszylinderDieselmotor OM 642 bei
der Daimler-Chrysler AG
in Stuttgart.
Dipl.-Ing. Roland Noell
ist Leiter Mechanikentwicklung SechszylinderDieselmotor OM 642 bei
der Daimler-Chrysler AG
in Stuttgart
Dr.-Ing. Joachim
Schommers
ist Leiter der Entwicklung
Pkw-Dieselmotoren bei
der Daimler-Chrysler AG
in Stuttgart.
Dipl.-Ing. Christoph
Spengel
ist Leiter Konstruktion
Sechszylinder-Dieselmotor
OM 642 bei der DaimlerChrysler AG in Stuttgart.
Dipl.-Ing. Peter Werner
ist Strategischer Projektleiter SechszylinderDieselmotor OM 642 bei
der Daimler-Chrysler AG
in Stuttgart.
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V6-Dieselmotor von Mercedes-Benz
Bild 1: Drehmomentund Leistung
V6-Dieselmotor in
der S-Klasse
Figure 1: Torque and
power output of a
V6 diesel engine in
the S-Class
weiter zu steigern, werden die Grund- und
Hubzapfeneinstichradien festgewalzt.
Bei den im Daimler-Chrysler-Werk Stuttgart-Untertürkheim geschmiedeten und bearbeiteten Pleueln kommt der neue Werkstoff 70MnVs4 zum Einsatz. Die daraus resultierende Gewichtsoptimierung hat ihren
Anteil an der kompakten und auch steifen
Motorkonzeption.
Ein Beispiel für Integration, Bauraumverdichtung und gleichzeitige Funktionsoptimierung zeigt sich in der Ölversorgung der
Haupt- und Pleuellager, Bild 4 . Der gegossene Wellentunnel für die Ausgleichswelle ist
gleichzeitig Hauptölkanal. Kurze Stichkanäle bringen das Drucköl zum Hauptlager.
Über eine Nut hinter dem Hauptlager und
drei Eintrittsbohrungen in die kurbelwellenseitige Versorgungsnut wird schließlich
auf kurzem Weg eine optimale Schmierölversorgung für Haupt-und Pleuellager sichergestellt.
2.3 Zylinderkopf und Ventiltrieb
2.2 Triebwerk und Kurbelgehäuse
Das Kurbelgehäuse, Bild 3, mit den eingegossenen Graugussbuchsen wird in einem
Schwerkraft-Sandkern-Paket-Gussverfahren
aus der hochfesten Aluminiumlegierung AlSi6Cu gegossen. Die Herstellung der Graugussbuchsen in einem speziellen Schleudergussverfahren erzeugt eine definiert raue
Oberfläche auf der Außenseite der Buchse,
die eine sichere mechanische Verankerung
zwischen Buchse und Umguss gewährleistet. Die konzeptbedingte gerichtete Erstarrung, der Einsatz von lokalen Kühleisen sowie die zusätzliche Wärmebehandlung sorgen für ein homogenes Gefüge und hohe
Festigkeitswerte insbesondere im kritischen
Bereich der Hauptlagerstühle.
Auf Basis des gewählten Gießverfahrens
nutzten die Ingenieure die möglichen Gestaltungsfreiräume zur Bearbeitungs- und Gewichtsreduzierung optimal. So werden Kanäle und Funktionsräume des Wasser- und
Ölkreislaufs weitgehend vorgegossen, der
stirnseitige Kettenkastenabschluss ist mit angegossen. Insgesamt werden 35 Einzelkerne
in einem Kernpaket verbaut. Trotz der hohen
Funktionsintegration erzielten die Entwickler ein Bauteilgewicht von nur 41 kg.
Die vierfach gelagerte Kurbelwelle des
neuen V6-Motors wird im Gesenk aus dem
hochwertigen Vergütungsstahl 42CrMo4 geschmiedet. Der Hubzapfenversatzwinkel von
48° ermöglicht die Realisierung einer sehr
schmalen Zwischenwange. Um die Festigkeit
Bild 2: Einbauraum V6-Dieselmotor im Vergleich zum Fünf- und Sechszylinder-Reihenmotor
Figure 2: Comparison of installation space of V6 diesel engine and 5- and 6-cylinder in-line engines
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MTZ 09/2005 Jahrgang 66
Die einteiligen Zylinderköpfe werden aus einer hochwarmfesten Aluminium-Legierung
im Kokillengießverfahren mit eingelegten
Sandkernen für Wassermantel, Ladungswechselkanäle und Ölraum in der eigenen
Gießerei gegossen. Zur weiteren Verbesserung der Werkstoffeigenschaften wird ein
völlig neu entwickeltes Wärmebehandlungsverfahren für eine hohe und schwankungsarme Bauteilgüte eingesetzt.
Die hohen thermischen und mechanischen Belastungen bedingten umfangreiche
Detail-Optimierungen der Wassermantelund Ölkerngeometrie auf Basis numerischer
Simulationen. Das Spannungsfeld zwischen
prozesssicherer Herstellbarkeit und gewünschten thermomechanischen Eigenschaften der zum Teil filigranen Kerne ge-
Der neue kompakte V6-Dieselmotor von
Mercedes-Benz überzeugt in vielen Klassen.
An Bord: ElringKlinger
Wir freuen uns auf Ihren Besuch auf der IAA, Halle 4.1, Stand B54
Wir gratulieren Mercedes-Benz zum neuen V6-Dieselmotor. Das kompakte, leichte 3,0-Liter-Triebwerk entfaltet
seine Stärken äußerst effizient – zum Beispiel in der C-Klasse, M-Klasse und E-Klasse. Ausgestattet mit unseren
Zylinderkopfdichtungen, Spezialdichtungen und Abschirmsystemen erfüllt der Hightech-6-Zylinder natürlich
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V6-Dieselmotor von Mercedes-Benz
Bild 3: AluminiumKurbelgehäuse mit
eingegossenen Graugussbuchsen
Figure 3: Aluminum
crankcase with cast-in
gray iron liners
hörte dabei zu den besonderen Herausforderungen.
Der Ventiltrieb der Vierventil-Zylinderköpfe wurde im Vergleich zum Vorgängermotor ebenfalls grundsätzlich überarbeitet.
Ziel war eine Reibungsoptimierung und eine
Reduzierung der bewegten Massen. Die Einund Auslassventile werden nun von jeweils
einer gebauten Nockenwelle über reibungsarme Rollenschlepphebel mit stehendem hydraulischem Ventilspielausgleich gesteuert.
Nicht nur Platz sparend, sondern auch
als akustisch vorteilhaft erwies sich die realisierte Nockenwellenlagerung, deren obere
Hälfte in die druckgegossenen AuminiumZylinderkopfhaube integriert ist.
2.4 Einspritzhydraulik
Im OM 642 kommt die dritte Generation der
Common-Rail-Einspritztechnik zum Einsatz. Wesentliches Element ist der Injektor
mit Piezo-Aktormodul, das über ein Verstärkermodul die Ventilgruppe und diese
schließlich die Ventilnadel selbst bewegt.
Der Injektor zeichnet sich durch hochpräzises Timing, sehr gute Kleinstmengenfähigkeit und Mengenstabilität aus. Lastfallgeregelt sind bis zu fünf Einspritzungen darstellbar, aufgeteilt in zwei Pilot-, eine Haupt- und
zwei Nacheinspritzungen.
Gleichzeitig wird hier zum ersten Mal im
Pkw-Sektor eine Achtlochdüse eingesetzt. Eine sauggeregelte Dreistempel-Hochdruckpumpe mit internem Wuchtausgleich versorgt mit einem maximalen Druck von 1600
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bar zwei miteinander verbundene Rails, die
über kurze Stichleitungen jeweils die drei
Injektoren einer Zylinderbank versorgen.
Die Druckregelung erfolgt über ein Regelventil an der linken Bankrail, überwacht
von einem Drucksensor an der rechten
Bankrail. Das System gewährleistet schnellen Druckaufbau und kommt trotz hohen
Drucks und großer Fördermengen ohne
Kraftstoffkühler aus, Bild 5.
2.5 Kettentrieb
Der Nockenwellenantrieb erfolgt in einfacher V-förmiger Gesamtanordnung durch
eine in Mercedes-Benz-Motoren vielfach bewährte und langlebige Doppelhülsenkette,
Bild 6. Dabei wird auf der in Fahrtrichtung
linken Zylinderbank die Auslassnockenwelle, auf der rechten Zylinderbank die Einlassnockenwelle angetrieben. Bei dieser Anordnung drehen sich die Nockenwellen der Zylinderbänke jeweils gleichsinnig zum Ventiltrieb. In den Kettentrieb ist direkt der Antrieb der Ausgleichswelle und indirekt über
die Einlasswelle der linken Zylinderbank als
Zwischenrad die Hochdruckpumpe eingebunden. Der Unterdruckpumpenantrieb erfolgt über einen Mitnehmer stirnseitig an
der Einlasswelle der rechten Zylinderbank.
2.6 Schmierölkreislauf
Für die Ölversorgung, Bild 7, wird in bewährter Form eine effiziente und akustisch vorteilhafte Außenzahnradpumpe eingesetzt.
Der Antrieb erfolgt Platz sparend in einer
Von Null auf Euro 4.
Mit Handtmann.
Der Dieselmotor: von DaimlerChrysler
Die Ladeluftverteilung: von Handtmann
Das Ergebnis: Abgasnorm Euro 4 – eine starke Leistung
Neu ist er, kompakt, leistungsfähig, zukunftsweisend und
konzept als Ergebnis der erfolgreichen DaimlerChrysler
auf Anhieb Euro 4 tauglich. Der neue V6-Dieselmotor von
Systempartnerschaft mit Handtmann. DaimlerChrysler und
DaimlerChrysler. Sein sauberes Geheimnis: die
Ladeluftverteilung von Handtmann. Ein Modul-
Handtmann machen gemeinsame Sache für
die Umwelt. Saubere Leistung oder?
Handtmann Systemtechnik GmbH & Co. KG • Arthur-Handtmann-Straße 7/1 • D-88400 Biberach an der Riss
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scherleistung von 15 kW sorgt dafür, dass
die Eintrittstemperatur des Öls in den
Hauptölkanal auch bei Extrembelastungen
135 °C nicht überschreitet. Vom zentralen
Hauptölkanal aus werden in kurzen Stichbohrungen die Kurbelwellenhauptlager und
Kolbenspritzen einerseits sowie die Zylinderköpfe und der im Innen-V angeordnete Turbolader andererseits versorgt.
Der hydraulische Kettenspanner mit
Rückschlag- und Absteuerventil ist im rechten Zylinderkopf verbaut. Die eingestellten
statischen und dynamischen Drücke im
Spanner gewährleisten einerseits die hohe
Lebensdauer von Kette und Kettenführungsteilen, andererseits ein hervorragendes Geräuschverhalten.
Ergänzend zum stirnseitigen Kettenkasten sind die Ölrückläufe – neben der Ölentsorgung aus dem Zylinderkopf – auch Entlüftungskanäle des Kurbelgehäuses. Der Ölsumpf ist großzügig dimensioniert, um ein
Ölvolumen von 8,5 l unterzubringen, womit
außerdem eine Ölwechselinterwall von >
25.000 km ohne Nachbefüllung sichergestellt wird.
Bild 4: Ölversorgung der Hauptlager-Kurbelwelle
Figure 4: Oil supply to main bearings in crankshaft
2.7 Kühlkreislauf
Bild 5: Anordnung der Hochdruckeinspritzanlage
Figure 5: Configuration of high-pressure injection system
Bild 6: Anordnung des Kettentriebs
Figure 6: Configuration of chain drive
zweiten Spur hinter dem Nockenwellenantrieb mittels einer Einfachrollenkette.
Von der Pumpe kommend wird das
Drucköl zunächst dem am stirnseitigen Kettenkasten angebauten und gut zugänglichen Ölfiltergehäuse mit Wechselfilter-Pa630
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trone zugeführt. Über dieses großvolumige
Hauptstromölfilter mit Rückschlagsperrventil gelangt das Öl zu einem im Innen-V
des Motors angeordneten Öl-Wasser-Wärmetauscher, durch den ein Teilstrom des Öls geleitet wird. Eine großzügige Wärmetau-
Die groß dimensionierte riemengetriebene
Doppelspiral-Wasserpumpe ist stirnseitig
am angegossenen Kettenkasten des Kurbelgehäuses angeordnet. Die Spiralkanäle sind
so gestaltet, dass eine gleichmäßige Volumenstromaufteilung zur rechten und linken Bank gewährleistet ist. Von den Spiralkanälen kommend findet der Eintritt des
Kühlwassers in die Zylinderbänke des Kurbelgehäuses stirnseitig statt. Von dort
strömt es, gesteuert über entsprechende
Bohrungen in der Zylinderkopfdichtung,
hauptsächlich über die Auslassseite in die
Zylinderköpfe. Dem Konzept der Querstromkühlung folgend wird das Wasser je Zylindereinheit zur Einlassseite geführt. Über
einlassseitig im Innen-V angeordnete Wassersammelleisten wird das Wasser zum
Thermostatgehäuse geleitet, wo die Aufteilung in Kurzschluss- beziehungsweise Kühlervolumenstrom erfolgt.
Der Kühlvolumenstrom für den Öl-Wasser-Wärmetauscher wird aus dem rechten
Kurbelgehäuse entnommen. Der AGR-Wärmetauscher und das AGR-Ventil werden aus
der Wasserleiste des linken Zylinderkopfs
versorgt. Insgesamt ist der Kühlkreislauf so
ausgelegt, dass unter allen Last- und Drehzahlzuständen eine ausreichende Wärmeabfuhr gewährleistet ist. Insbesondere an den
Ventilstegen und im Bereich der Injektorschächte im Zylinderkopf wurden hohe
Strömungsgeschwindigkeiten und damit
gute Wärmeübergänge realisiert.
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luftdrosselklappe in die Ladedruckleitung
eingeleitet. Diese elektrisch gestellte Klappe
hat im Regelkreis der Abgasrückführung die
Aufgabe der gezielten Drosselung und damit
Einstellung eines gewünschten Spülgefälles
zur präzisen Regelung der AGR-Menge.
3 Maßnahmen zur NVH-Optimierung
Bild 7: Schmierölkreislauf – Ölversorgung und Ölrückläufe
Figure 7: Lubricating oil circuit – oil supply and oil return
Bild 8: Luftversorgung und Ladeluftführung
Figure 8: Air supply and charge air ducting
2.8 Frischluftführung und Aufladung
Die kompakte Konzeption des Motors zeigt
sich besonders deutlich in der Luftversorgung einschließlich dem fahrzeugseitig angeordneten Luft-Luft-Ladeluftkühler, Bild 8.
Die Frischluftansaugung erfolgt über die
beiden rechts und links am Motor angeordneten Luftfilter. Eine Sammelleitung mit
zwei integrierten Heißfilm-Luftmassenmessern führt die gereinigte Luft dem Verdichter des im Innen-V angeordneten Abgasturboladers zu. Über den groß dimensionierten
Ladeluftkühler wird eine Temperaturabsenkung bis zu 130 Kelvin (-143,15 °C) realisiert,
was auch bei hohen Außentemperaturen zu
keinen Fahrleistungseinbußen führt. Von
dort gelangt die abgekühlte Ladeluft durch
die Ladeluftdrosselklappe zu den Ladeluftverteilermodulen im Innen-V des Motors.
Zu den Ladeluftverteilermodulen gehört
eine elektrisch gestellte Einlasskanalabschaltung zur gezielten Drallsteuerung. Dabei
wird jeweils ein Kanal der beiden Einlasskanäle pro Zylinder ganz oder teilweise verschlossen. Das Abgas wird über die luftspaltisolierten Blechabgaskrümmer und den zen632
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tralen Sammler zum Turbolader geführt,
Bild 9. Die kurzen Wege, die Isolierung und
eine strömungsmechanische Optimierung
sorgen für geringe thermische Verluste und
gutes Ansprechverhalten des Laders. Dessen
Auslegung mit elektrisch gestellter variabler
Turbinengeometrie ermöglicht sowohl ein
hohes Drehmoment schon bei niedrigen
Drehzahlen als auch eine hohe Leistung. Die
elektrische Verstelleinrichtung gewährleistet eine präzise und schnelle Ladedruckregelung, die einerseits schnelles Ansprechverhalten und andererseits die notwendige präzise Interaktion mit den weiteren Aktoren
zur Rohemissionsoptimierung und zur Abgasnachbehandlung sicherstellt.
2.9 Abgasrückführung und Kühlung
Das elektrisch betätigte AGR-Ventil, der AGRKühler und die Ansaugluftdrossel sind vor
der Einleitestelle in die Ladeluftführung angeordnet, Bild 10. Dabei wird das Abgas über
eine Stichleitung dem Sammler entnommen
und dem AGR-Ventil und von dort zum groß
dimensionierten AGR-Kühler zugeführt. Das
gekühlte Abgas wird dann nach der Ansaug-
Trotz knappen Bauraums hatte die NVH-Entwicklung am neuen Motor natürlich einen
priorisierten Stellenwert. Der neue Motor
sollte sich im Vergleich zum abzulösenden
Sechszylinder-Reihenmotors OM 648 vorteilhaft differenzieren. Dabei wurde eine exzellente Laufruhe und geringere Geräuschemission insbesondere erreicht durch:
– eine im V der beiden Zylinderbänke angeordnete Ausgleichswelle
– ein sehr steif konstruiertes AluminiumKurbelgehäuse mit durchgehender Querverschraubung der Grauguss-Kurbelwellenlagerdeckel
– eine Zylinderkopfhaube mit integrierter
Nockenwellenlagerung
– abgestimmte Resonatoren und Breitbandakustikdämpfer in der Luftführung
– ein optimiertes Design der Kettenführung und Gleitschienengeometrie
– eine geschäumte Injektorschachtabdeckung
– eine Motor-Design-Abdeckung mit abgestimmter Schaumbelegung.
Die Gestaltung aller Bauteile wurde im Hinblick auf Körper- und Luftschallübertragung
durch intensive numerische Simulationen
begleitet.
4 Abgasanlage und Abgasreinigung
Der neue Motor erfüllt in jedem Fahrzeug
mit Beginn der Markteinführung die Vorgaben der Abgasgesetzgebung Euro 4, und zwar
sowohl mit als auch ohne Partikelfilter.
Die einflutige Katalysatoranlage – hier beschrieben am Beispiel des Einbaufalls im
C320 CDI – besitzt zwei Oxidationskatalysatoren zur Reduzierung der Abgasbestandteile HC und CO: einen motornah angeordneten Startkatalysator mit einem Volumen von
0,6 l und einen nachgeschalteten Hauptkatalysator mit einem Volumen von 3,0 l. Die Reduktion der Abgasbestandteile NOx und Partikel unter die Grenzwerte der Euro-4-Gesetzgebung werden in dieser Ausführung mit innermotorischen Maßnahmen erreicht. Zur
weiteren Reduzierung der Partikelemission
wird im deutschen Markt (auch Österreich
und Schweiz, Holland) serienmäßig und in
allen anderen Ländern als Sonderausstattung ein zusätzlicher Partikelfilter eingesetzt, Bild 11 – Einbaufall C320 CDI –, der hin-
Bild 9: Anordnung Abgasturbolader und Abgasführung
Figure 9: Configuration of exhaust gas turbocharger and exhaust gas ducting
Von 0 auf 100!
Bild 10: Abgasrückführung und Abgaskühlung
Figure 10: Exhaust gas recirculation and exhaust gas cooling
Hydro ist stolz, Mercedes mit einem
Maßstäbe setzenden Motorblock
aus Aluminium für den V6 Diesel zu
ter den beiden Oxidationskatalysatoren
im Unterboden angeordnet ist. Durch
diese relativ motorferne Position ist hier
eine aufwändige Temperaturisolation
der vorderen Abgasanlage bis zum Partikelfilter notwendig.
Im Dieselpartikelfilter werden die
Rußpartikel an dem porösen und teildurchlässigen Eintrittskanal des Keramiksubstrats abgeschieden, das gereinigte Abgas tritt dann am Autrittskanal aus.
Die Partikel werden dabei mit hohen Abscheidegraden aus dem Abgas gefiltert.
Nach Erreichen der maximal zulässigen
Partikelbeladung – diese wird von der
Motorsteuerung sowohl über die Differenzdrucksensorik als auch durch ein
numerisches Beladungsmodell überwacht und gesteuert – ist die Regeneration des Partikelfilters erforderlich. Diese
erfolgt ohne Additive, allein durch eine
gezielte Abgastemperaturanhebung mittels verspäteter Verbrennung und gezielter Nachoxidation auf dem Hauptkatalysator, bedarfsorientiert gesteuert über
ein bis zwei Nacheinspritzungen. Die
eingelagerten Partikel werden hier bei
Abgastemperaturen > 550 °C zu CO2 oxidiert. Durch die Flexibilität des Common-Rail-Einspritzsystems kann in Verbindung mit der rechenleistungsstarken
Motorelektronik die zur Regeneration
des Partikelfilters erforderliche Abgastemperatur zuverlässig eingestellt werden. Der gesamte Regenerationsvorgang
läuft für den Fahrer unmerklich ab.
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5 Fahrleistungen und Verbrauch
Wegen der noch nicht abgeschlossenen
Zertifizierung für die S-Klasse wird beispielhaft auf die Fahrleistung und den
Verbrauch der C- und M-Klasse mit Automatgetriebe 7G-Tronic eingegangen. Hier
ersetzt der OM 642 mit 165 kW und 510
Nm den OM 612 mit 120 kW und 400
Nm. Mit dem deutlichen Leistungs- und
Drehmomentzugewinn im Vergleich zu
den Vorgängermotorisierungen in Verbindung mit dem 7G-Tronic-Automatgetriebe wird eine Spitzenposition hinsichtlich Fahrspaß, Kraftstoffverbrauch
d
.1, Stan
Halle 4
C 10
Progress of a different nature
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V6-Dieselmotor von Mercedes-Benz
Bild 11: Abgasanlage der C-Klasse mit Unterboden-Dieselpartikelfilter
Figure 11: C-Class emission system with underfloor diesel particulate filter
und Komfort erreicht. Die Beschleunigung
von 0 auf 100 km/h wird in der C-Klasse in
6,9 s und in der M-Klasse in 8,6 s absolviert,
Bild 12. Nicht nur in den dynamischen Fahrleistungen haben die C- und M-Klasse enorm
zugelegt, sondern auch in den erreichbaren
Spitzengeschwindigkeiten. So wird die CKlasse erstmals mit einer Dieselmotorisierung bei 250 km/h abgeregelt. Die M-Klasse
wird als ML320 CDI mit 215 km/h über
30 km/h schneller sein können als der Vorgänger ML270 CDI.
Die Verbrauchswerte sind in Verbindung
mit der sportlichen Fahrzeuglängsdynamik
und unter Berücksichtigung der sehr niedrigen Emissionen als angemessen einzustufen
und brauchen den Vergleich mit dem aktuellen Wettbewerb nicht zu scheuen, Bild 13.
6 Zusammenfassung
Bild 12: Dynamische Fahrleistungen des neuen V6-Dieselmotors in der C- und M-Klasse
im Vergleich zum Vorgängermotor (orange)
Figure 12: Dynamic performances of the new V6 diesel engine in the C- and M-Class
in comparison with the predecessor engine (orange)
Bild 13: Verbrauch in der C- und M-Klasse im Vergleich zum Wettbewerb
Figure 13: Fuel consumption of the C- and M-Classes compared with competitors
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Mit dem Motor OM 642 wurde durch die Ingenieure von Mercedes-Benz ein leistungsstarkes und hochkompaktes V6-Dieselmotor
entwickelt, das in Summe in der Klasse um
3,0 l Hubraum eine Spitzenstellung einnimmt. Einspritzung und Motorsteuerung
sowie die Abgasnachbehandlung ermöglichen die Erfüllung der aktuellen Gesetzgebung nach Euro 4 auch ohne Partikelfilter.
Mit Partikelfilter werden die Partikelvorgaben nochmals weiter unterschritten, die Partikelfilterregeneration erfolgt ohne Additive.
Neben den technischen, terminlichen
und wirtschaftlichen Zielen standen Qualität und Zuverlässigkeit an vorderster Stelle
im Lastenheft. So wurden im Rahmen der
Entwicklung mehr als 45.000 Prüfstandsstunden mit diesem Motor gefahren. Eine
Flotte von über 50 Fahrzeugen erreichte bis
zum Produktionsbeginn eine Laufstrecke
von mehr als acht Millionen Kilometer in Zyklen vom Taxibetrieb über Wüstenerprobung bis zum Hochgeschwindigkeitsdauerlauf. Der kürzlich mit drei Weltrekorden abgeschlossene Hochgeschwindigkeitsdauerlauf mit drei E-Klassen über je 100.000 Meilen und einer Durchschnittsgeschwindigkeit von 224,823 km/h ist ein weiterer Beweis für die hohe Zuverlässigkeit und Qualität dieses Motors. Für seine Produktion wurde in Berlin-Marienfelde eine vollständig
neue Fabrik aufgebaut, die hinsichtlich Fertigungs-, Montage- und Logistikprozessen sowie Qualitätsabläufen modernstem Standard entspricht.
■
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Neulich hat mich mein kleiner
Sohn gefragt, was ich eigentlich auf
der Arbeit mache – eine gute Frage.
Jetzt hätte ich ihm antworten können,
dass Umicore weltweit ein führender
Hersteller von Dieselkatalysatoren und
aktiven Beschichtungen für Dieselpartikelfilter ist. Oder wir schon lange
und sehr erfolgreich mit dem Konzern
DaimlerChrysler zusammenarbeiten
und zum Beispiel das erste SerienEUIV-DPF-Fahrzeug mit einem unserer
Dieselpartikelfilter ausgestattet wurde.
Und Umicore heute die Katalysatoren
und beschichteten Partikelfilter für
den neuen V6 Dieselmotor liefert.
Aber das ist zu kompliziert für
einen Vierjährigen, deshalb habe ich
ihm gesagt: „Wir kümmern uns
um saubere Luft”.
Umicore AG & Co. KG
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D-63457 Hanau-Wolfgang
Tel +49 6181/59-02
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