Tag Archives: Mercedes

Aus für Xenon-Licht

LED-Licht-Copyright by MercedesSchneller als erwartet, könnte die Leuchtdiode (LED) das Xenon-Licht im Automobil verdrängen. Lichtentwickler Osram Opto Semiconductors hat jetzt gemeinsam mit Daimler, Infineon und Hella ein neues Advanced Frontlighting System (µAFS) vorgestellt. Statt wie bisher jeweils einzelne LED in einem Chip zu verbauen, ist künftig die gesamte Scheinwerfersteuerung Continue reading

QR-Code kann Leben retten

QR-Code Rettungskarte zur Bergung von Unfallopfern Copyright MercedesQR-Code kann Leben retten, denn in der entsprechenden Illustration einer Quick Response-Grafik (schnelle Antwort) sind viele Informationen enthalten, die sich leicht mit einer App auslesen lassen. Mercedes-Benz  will damit die Rettung  von Unfallopfern  sicherer  und  schneller machen. Dazu sollen noch in diesem Jahr jeder Continue reading

Mercedes-Taxen werden bedrängt

BMW greift Mercedes im Taxigeschäft an. Auf den Flughäfen in München und Berlin können registrierte Autofahrer jetzt Fahrzeuge von DriveNow buchen, der Carsharing-Tochter von BMW und Sixt.  Damit entsteht Konkurrenz für rund 1500 Berliner Taxen, die für etwa 20 Euro zwischen Flughafen Tegel und Stadt Continue reading

Neue V6-Dieselmotoren von Mercedes

Sparsam, sauber und stark soll die neue Generation der Diesel-Sechszylinder sein, die nun auch in die Oberklasse einzieht. So bringen Mercedes-Benz, Audi und Peugeot je eine neue Motorenfamilie auf dem Markt, mit hoher Leistung bei niedrigem Verbrauch und garantiertem Fahrspaß. Um dabei die künftigen Abgasvorschriften zu erfüllen, waren Detaillösungen und konsequenter Leichtbau nötig.

Aluminium setzt Mercedes-Benz im neuen Diesel-Sechszylindermotor ein, der im C 320 CDI (Limousine) sein Debüt hat und danach in allen Baureihen Einzug halten soll, sogar in der M-Klasse. Sein Drehmoment liegt bei herausragenden 510 Newtonmetern. Das Kurbelgehäuse wurde im Sandguss hergestellt. Es besteht erstmals in dieser Leistungsklasse aus Aluminium mit eingegossenen Grauguss-Laufbuchsen. Sandkerne erlauben gegenüber Druckguss komplizierteste Hinterschneidungen in Hohlräumen, ebenso ein dichteres Werkstoffgefüge. Das Kurbelgehäuse lässt sich somit höher belasten – bei einem Gewicht von nur 41 Kilogramm.

Auch Audi hat seine Motorenfamilie erneuert, deren erstes Modell der 3-l-V6-TDI-Motor im A8, A6 und A4 ist. Für das Kurbelgehäuse, das jetzt 180 bar Spitzendruck aushält, war der hochwertige Werkstoff GJV 450 (Vermiculargraphit-Guss) notwendig, der das Gehäuse um sieben Kilogramm leichter macht. Zusätzlich erlaubt er eine dünne Zylinderwand von nur 3,5 Millimetern.

Peugeot setzt in seinem Flaggschiff 607 den ersten 6-Zylinder-Dieselmotor in der Firmengeschichte ein. Er stammt aus der Zusammenarbeit zwischen Ford und PSA (Peugeot Citroën) im Jaguar-Entwicklungszentrum Whitley. Bei der Fertigung des Motorblocks setzt man – erstmals in der Serienproduktion – auf leichten, gleichzeitig aber sehr steifen Graphitguss (CGI – Compacted Graphite Iron). Dass Dieselmotoren keine Gewichtsnachteile mehr haben müssen, zeigt der neue V6 HDi Diesel: Er wiegt nur 15 Kilogramm mehr als der V6-Benziner gleichen Hubraums.

Geht es um optimale Einspritzsysteme, konzentrieren sich die Motorentwickler auf einen höheren Einspritzdruck und Mehrfacheinspritzung, die einen hohen Einfluss auf Schadstoffe und Geräuschentwicklung haben. Hier dominiert die Common-Rail (CR) der dritten Generation von Bosch. Statt Magnetventile nutzt sie neueste Piezo-Techonologie mit Inline-Injektoren, die sich schneller und präziser aktivieren lassen, denn die Steuerelemente liegen sehr nah am Düsenkopf. Dies führt zu 75 Prozent weniger Bauteile und bis zu 20 Prozent weniger Emissionen gegenüber der Vorgänger-Generation.

Pro Arbeitstakt sind damit im neuen MB-V6 fünf, statt vormals drei Einspritzungen möglich, bei einer Ansprechzeit der Injektoren im Millisekundenbereich. Geringere Verbrennungsgeräusche erreicht man mit der Aufteilung des Einspritzstrahls in Teilmengen. “Dadurch entsteht ein intensiver Drall im Brennraum, der dort die Bildung des Diesel-Luft-Gemisches und der Verbrennung optimiert”, so Joachim Schommers, Leiter der Dieselmotorenentwicklung bei Mercedes-Benz, “da wir zusätzlich durch Drosselklappen im Einlasstrakt die Art der Luftzuströmung verändern.” Damit unterbietet der V6-Diesel die Euro 4.

Audi ist Trendsetter bei Pkw-Dieselmotor. Dies zeigt sich auch in der individuellen Anwendung der Common Rail. Richard Bauder, Leiter der Dieselmotorenentwicklung bei Audi: “Die hohe Dynamik des Piezosystems erlaubt es, die weiche Verbrennung ohne große Emissionsnachteile im ganzen Betriebsbereich umzusetzen.” In der neuen Motorenfamilie mindert zusätzlich zur Common-Rail-Hardware eine Software die Emissionen. So berechnet die Mengen-Mittelwert-Adaption (MMA) – über die Lambda-Sonde und die Luftmasse – die Kraftstoffmenge, um die exakte Abgasrückführmenge zu bestimmen. Und mit der Null-Mengen-Kalibrierung (NMK) sind kleinste Voreinspritzmengen steuerbar, die beispielsweise im Schubbetrieb die einzelnen Injektoren unterschiedlich lang ansteuern können. Damit sich das Verbrennungsgeräusch nicht erhöht, liegt die Piloteinspritzmenge zwischen 0,85 und 1,3 mg je Hub, denn je kleiner die Dieseltröpfchen, desto homogener die Verbrennung.

Herzstück des neuen Peugeot V6 ist eine CR von Siemens VDO mit bis zu 1.650 bar Einspritzdruck. Die piezoelektronischen Einspritzdüsen haben je sechs Einspritzlöcher mit einem Durchmesser von 145 μm. Pro Arbeitstakt sind sechs Einspritzungen möglich: Zwei Voreinspritzungen mindern die Verbrennungsgeräusche, zwei Haupteinspritzungen erzeugen mehr Drehmoment sowie zwei Nebeneinspritzungen, die den Rußpartikelfilter regenerieren. In einer zentralen Steuereinheit überwachen 23 Sensoren und 20 Regelsysteme die motorinternen Parameter. Sie steuern auch das Abgasrückführungssystem und die beiden Turbolader.

Moderne TDI-Motoren nutzen Abgas-Turbolader mit verstellbaren Leitschaufeln, die das maximale Drehmoment weiter in Richtung untere Drehzahlen verschieben. Im neuen MB CDI-Sechszylinder heißt das System VNT (Variable Nozzle Turbine) und steuert je nach Winkel die Abgasmenge für die Komprimierung der Ansaugluft und den Ladedruck. So steht schon zwischen 1200 und 1400 Umdrehungen je Minute rund 400 Newtonmeter Drehmoment bereit. Hohe Luftmassen erreicht man im neuen Audi V6 mit einem Abgasturbolader von Borg Warner Turbosystems. Eine variable Turbinengeometrie mit elektrisch verstellbaren Schaufeln steuert zuverlässig die AGR-Spülung und die Restgasmenge.

Für ein gutes Ansprechverhalten ohne Turboloch setzt Peugeot auf zwei elektronisch gesteuerte Abgas-Turbolader. Erstmals kommt im Peugeot-Sechszylinder serienmäßig die dritte Generation des Rußpartikel-Filtersystems FAP (Filtre a Particules) zum Einsatz, das den Partikelausstoß “unterhalb der Messbarkeitsgrenze” reduzieren soll. Es weist eine so genannte “Octosquare”-Geometrie auf: Kanäle mit einem größeren achteckigen Querschnitt, die das Abscheidevermögen des Filters deutlich erhöhen. Mithilfe geringer Mengen des verbesserten Additivs Eolys bleibt der Filter laut Peugeot bis zu 210.000 Kilometer wartungsfrei.

Der CDI-Motor von Mercedes-Benz erfüllt die EU 4 mit ein Startkatalysator und einem nach geschaltetem Hauptkat. Motorentwickler Joachim Schommers: “Um den Kunden die Chance zu geben, ihr Fahrzeug noch umweltschonender zu betreiben, erhält er in Deutschland, Österreich, den Niederlanden und der Schweiz einen zusätzlichen Diesel-Partikelfilter.” Der regeneriert sich durch Aufheizen des Abgasstroms, verbraucht aber wegen der nötigen Nacheinspritzung und dem Gegendruck mehr Kraftstoff.

Beim 3-l-V6-TDI wird erstmals ein überarbeitetes Audi-Vierventil-Konzept umgesetzt, dass allein mit innermotorischen Maßnahmen die Euro 4 erfüllt: Die Audi-typische Anordnung der Ventile zur Kurbelwelle (Audi-Ventilstern) ermöglicht eine günstige Kanalströmung, die in Verbindung mit einer elektrisch geregelten Drallklappe eine optimale Zylinderfüllung garantiert. So sind für jeden Betriebspunkt kennfeldabhängige Stellungen möglich, die besonders bei relativ hohen Lasten wichtig ist, wo ein geschlossener Einlasskanal schon zu Füllungseinbußen und zu höherem Partikelausstoß führen kann. Motorenentwickler Richard Bauder: “Diese Erkenntnis ist für Audi insbesondere für Automatik-Getriebe mit quattro-Antrieb wichtig, da durchschnittlich höhere Lasten gefahren werden.” Ohne Partikelfilter soll der Sechszylinder den Euro IV-Grenzwert um 50 Prozent unterschreiten. Doch auch bei Audi macht man Zugeständnisse an die Politik und die Kunden: Gegen Aufpreis ist ein Diesel-Partikelfilter bestellbar.

Vorgeschlagen für den Deutschen Zukunftspreis

Wie innovativ die neuen V6-Dieselmotoren sind, zeigt das Beispiel Audi. Für den letzten Deutschen Zukunftspreis nominiert war ein neues Zylinder-Bearbeitungsverfahren. Reibungsoptimierte Zylinderlaufflächen brachte man mit der UV-Photonenbelichtung zur Serienreife. Dazu wurden die Zylinderlaufbahnen mit einer dreistufigen Diamant-Honung vorbereitet und mit einem gepulsten Laser angeschmolzen. Nach der komplizierten Weiterbearbeitung entstehen letztlich sehr harte und verschleißfeste ausgebrannte Zylinderlaufbahnen. Das öl kann besser auf der Oberflächenstruktur gehalten werden, der Ölverbrauch sinkt damit um bis zu 75 Prozent. Dabei nimmt der Verschleiß der Laufbahnen und Kolbenringe bis zu 90 Prozent ab.

Weiterentwicklung der Common Rail

Die Motorenentwickler von Siemens VDO und Bosch arbeiten schon an der nächsten Generation von Common Rail-Systemen. Bei Bosch geht man davon aus, dass Ende 2006 die Einspritzdrücke schon 1800 bar erreichen. Je nach Raildruck liegt die steuerbare Einpritzmenge bei nur 0,5 mg je Hub. Dazu sollen bis zu zehn Löcher in einem Injektor sein, mit einem Durchmesser von nur 120 bis 110 µm. Solche präzisen Konstruktionen sind nötig: Kommt die Euro 5, müssen die Stickoxide für ein 1600 kg-Fahrzeug um etwa 50 bis 60 Prozent reduziert werden – mit einem guten Einspritzsystem allein sind etwa 25 bis 30 Prozent erreichbar.

Audi Peugeot Mercedes

Leistung Kw 171 150 165

Gewicht kg 220 199 208

Hubraum ccm 3000 2700 2987

Drehmoment/Drehzahl 450/1400 1900/440 1600-2800/510

(165 kW, 2987 ccm, zwischen 1600 und 1800 U/min 510 Newtonmeter)

(171 kW, 3000 ccm, bei 1400 U/min 450 Newtonmeter Drehmoment)

Mercedes S-Klasse mit Zylinderabschaltung

Va­riable  An­saugsysteme, mehr Aufla­dung, reduzierter Hub­raum oder flexible Ventil­steue­rung: Maßnahmen, die den Wirkungsgrad des Motors erhöhen sollen und damit letztlich den Kraftstoffverbrauch senken. Zu diesen vielversprechenden Ideen gehört auch die Zylinderabschaltung, wie sie im 500er der neuen S-Klasse von Mercedes-Benz zu finden ist.Mit der Zylinderabschaltung läßt sich vor allem der sogenannte Teillastbetrieb des Motors nachhaltig verbessern. Denn im unteren Lastbereich fällt der Wirkungsgrad aufgrund der geringen Turbulenzen in den Brennräumen, der geringeren Zylinderfüllung und der hohen Ladungswechselverluste üblicherweise ab.

Auch von den acht Zylindern des S 500 arbeiten zeitweise nur vier. Denn in der dritten, vierten und fünften Fahrstufe des Automatikgetriebes schaltet die Elektronik  die Hälfte der Zylinder ab. Allerdings nur dann, wenn der Motor zwischen 1000 und 3500 mal je Minute dreht, entsprechend dem Tempobereich 40 bis 160. In diesem Teillastbereich arbeitet der S-Klasse-Motor nur noch mit den Brennräumen 1 und 4 auf der rechten Zylinderseite und 6 und 7 auf der linken. Ein- und Auslaßventile sowie die Kraftstoffzufuhr für die jeweiligen Zylinder sind dann abgeschaltet. Parallel dazu gleicht die Elektronik einen möglichen Drehmomentsprung aus, indem sie die Drosselklappen und den Zündzeitpunkt entsprechend steuert.

Der Effekt dieses automatischen Schließvorgangs ist groß: Im Teillastbereich vermindert sich der Kraftstoffverbrauch bei Fahrten mit konstant 120 km/h um mehr als 12%, bei 90 km/h um 15%. Maximal 20 % Ersparnis sind bei konstanten 60 km/h möglich. Trotzdem soll die Drehmoment-Charakteristik des Triebwerks in vollem Umfang erhalten bleiben. Lediglich die Nennleistung verringert sich geringfügig von 5  (7PS)  auf 220 kW (299 PS).

Das Prinzip der Zylinderabschaltung ist in Serienfahrzeugen nicht neu. Cadillac startete schon 1981 mit dem „Fleetwood“ das „Cylinder Cut-off“. Das sogenannte Cadillac-Eaton-System schaltet dabei die nicht benötigten Zylinder ab. So sind in der Anfangsphase noch alle Achtzylinder aktiv, doch bei einer Geschwindigkeit zwischen 43 und 76 km/h arbeiten nur noch vier. Nach 120.000 verkauften Fahrzeugen mußte die Produktion allerdings eingestellt werden. Grund: die unzuverlässige Elektronik.

Auch in der Porsche-Forschungszentrale in Weissach beschäftigen sich die Ingenieure mit der Zylinderabschal­tung.  Bald soll eine Porsche-Zylinderabschaltung serienreif sein. Schon beim   Sechszylinder-Boxermotor des letzten 911er waren 13 Prozent Einsparung möglich. Unter optimalen Testbedingungen erreichte man im Leerlauf eine Kraftstoffersparnis von 41 Prozent.  Doch spürten die Entwicklungsingenieure bei hohen Lasten und niedrigen Drehzahlen Fahrzeugschwingungen. Dies gehört mittlerweile der Vergangenheit an.

Ohne Einbußen im Bereich Laufruhe und Geräuschentwicklung soll es auch beim Mercedes S 500 zugehen, wenn die Hälfte der Zylinder ruht. Mercedes-Benz setzt sogar weiter auf dieses System: Im Topmodell Maybach arbeitet ein V12-Triebwerk mit knapp sechs Litern Hubraum und Zylinderabschaltung im Teillastbereich. Marketingexperten stellen allerdings skeptisch die Frage, ob einem Maybach-Käufer, der für seinen 12-Zylinder-Traumwagen mehrere hunderttausend Mark hinblättert, temporär auch 6 Zylinder reichen?

 

 

Zylinderabschaltung – Update

In  den  Bereich  großvolumiger  V-Motoren  mit Zylinderabschaltung  reihte  sich  2003  auch  Honda  mit  einem  3,5l-V6-Motor ein, DaimlerChrysler 2004 mit einem 5,7l-V8-Motor und 2009 Bentley mit einem 6,75l-V8-Motor. 2011 brachte Mercedes-AMG  einen 5,5l-V8 Saugmotor auf den Markt. Jüngst wurden weitere Motoren mit Zylinderabschaltung von Audi (4l-V8) und VW (1,4l-I4) angekündigt, die schon bald auf den Markt kommen werden.