1,6-Liter-Turbodiesel für Ford Fiesta- und Fusion-Baureihe

Ford ergänzt die erfolgreiche Fiesta- und Fusion-Baureihe um einen neuen, hochmodernen 1,6-Liter-Turbodiesel mit Vierventiltechnologie. Mit zwei obenliegenden Nockenwellen, Common-Rail-Direkteinspritzung der jüngsten Generation und elektronischer Drosselklappen-Steuerung ("drive-by-wire") überzeugt das 66 kW (90 PS) starke Leichtmetall-Aggregat durch kräftigen Antritt, besonders ruhige Laufkultur und einen ausgesprochen niedrigen Treibstoffkonsum.

Als Ergänzung zum bewährten 1,4-Liter-TDCi-Motor mit 50 kW (68 PS) öffnet der neue Vierzylinder für Ford Fiesta und Fusion den Zugang zu einer stark expandierenden Nische im Kleinwagenmarkt: Mehr als ein Viertel der Diesel-Zulassungen im so genannten B-Segment entfallen in Deutschland, Großbritannien, Frankreich und Spanien bereits auf diese überdurchschnittlich leistungsstarken Motorisierungen, die durch sportliche Fahrleistungen, kraftvolle Elastizität und ausgezeichnete Ökonomie gefallen.

Das neue Aggregat – ebenso wie die 1,4-Liter-Variante eine Gemeinschaftsentwicklung von Ford und PSA Peugeot Citroën – übertrifft seinen hubraumschwächeren Serienbruder nicht nur in punkto Motorleistung, sondern insbesondere auch im Bezug auf seine Durchzugskraft. Bereits bei 1.750/min steht ein maximales Drehmoment von 204 Nm zur Verfügung. Zugleich erfüllen Fiesta und Fusion 1.6 TDCi bereits heute die strengen Euro 4-Abgasemissions-Grenzwerte. Der CO 2-Ausstoß beträgt lediglich 119 g/km.

Dieses fortschrittliche, aus dem neuen Ford Focus und Ford Focus C-MAX bekannte Aggregat wurde auf den Einsatz in den kleineren Baureihen neu abgestimmt. Mit seinem besonders gleichmäßigen Drehmomentverlauf ermöglicht es überzeugende Fahrleistungen und umweltschonende Abgasemissionen, ohne dafür Nachteile in punkto Verbrauch in Kauf zu nehmen. So zeichnet sich der neue Common-Rail-Turbodiesel – den Ford im Fusion, dem drei- und fünftürigen Fiesta sowie im besonders fahraktiv ausgelegten neuen Fiesta Sport anbietet – unter praktisch allen Einsatzmöglichkeiten durch einen vorbildlich niedrigen Verbrauch aus. Im Fiesta 1,6 TDCi konsumiert er zum Beispiel kombiniert lediglich 4,5 Liter/100 km.

DER NEUE MOTOR IM DETAIL

Hochgesteckte Ziele noch übertroffen

Die Ingenieure von Ford haben ihre überaus ehrgeizigen Ziele, was Leistungsentwicklung, Laufkultur, Verbrauch und Abgasverhalten betrifft, in den meisten Fällen sogar übertroffen.

So sollte das neue Turbodiesel-Modell bereits bei geringen Motordrehzahlen mit einem bestmöglichen Drehmoment aufwarten, um auch aus niedrigen Geschwindigkeiten oder dem Stand kraftvoll zu beschleunigen. Daher erstreckt sich das Drehmoment-Maximum des 1,6-Liter-TDCi von 1.750/min bis nahezu 3000/min. 90 Prozent des Bestwertes von 204 Nm stehen darüber hinaus von 1.400/min bis 3.200/min zur Verfügung. Gut 170 Nm liegen sogar bereits bei 1.250/min an.

Das Ergebnis offenbart sich in einem bemerkenswerten Beschleunigungsvermögen und einer Flexibilität, die den Griff zum ergonomisch platzierten Schalthebel oftmals erübrigt. Diese Durchzugskraft aus dem Drehzahlkeller heraus macht sich nicht nur im Fiesta, sondern insbesondere auch im Fusion angenehm bemerkbar.

Diese außergewöhnliche Fahrbarkeit lässt sich auch auf das optimale Feintuning der elektronisch gesteuerten Drosselklappe zurückführen, die ihre digitalen Regelimpulse über ein "Drive-by-wire"-System vom Gaspedal erhält. Die PCM-Motorelektronik (Powertrain Control Module) wurde nicht nur im Hinblick auf eine sportlich-direkte Gasannahme abgestimmt, sondern sorgt auch für sanfte Laufkultur in der Beschleunigungsphase und bei Gangwechseln. Diese Eigenschaften, die die für Ford so typische Fahrfreude garantieren, spielten bei der Entwicklung der neuen Turbodiesel-Motorisierung für Fiesta und Fusion eine Schlüsselrolle.

Konsequenter Einsatz von besonders leichten Werkstoffen wie zum Beispiel Leichtmetall für Zylinderkopf und Motorblock reduziert das Gewicht des 1,6-Liter-TDCi auf weniger als 120 Kilogramm. Damit wiegt das Vierventil-Aggregat lediglich 15 Kilogramm mehr als die kleinere 1,4-Liter-Version mit insgesamt acht Ventilen und kann sich diesbezüglich sogar mit vergleichbaren Benzinern messen.

Der Ford Fiesta 1.6 TDCi beschleunigt aus dem Stand in 11,9 Sekunden auf 100 km/h und erreicht eine beachtliche Höchstgeschwindigkeit von 180 km/h. Weitaus bedeutender im Alltagsbetrieb wirkt sich jedoch der sportliche Antritt aus, der zum Beispiel im fünften Gang von 50 km/h in nur 8,2 Sekunden auf 100 km/h führt.

Aus Sicht der Motorkonstrukteure stellten auch das ökonomisch-sparsame Verbrauchsverhalten und die Einhaltung der strengen Euro 4-Abgasvorschriften – die ab Jahresbeginn 2006 bindend sind – besondere HerausForderungen dar.

Der 66 kW (90 PS) starke TDCi-Motor besitzt ein ganzes Bündel hochmoderner Regelsysteme, um dieses anspruchsvolle Niveau bezüglich Verbrauch und Abgasverhalten, Leistungsentwicklung und Laufkultur zuverlässig zu erreichen. Hierzu zählen zum Beispiel die fortschrittliche Ultrahochdruck-Einspritzanlage von Bosch, ein digitaler Luftmengenmesser, ein elektronisch gesteuertes Ventil für die Abgasrückführung, der überarbeitete Abgaskatalysator und das elektronisch geregelte Überdruckventil des Turboladers.

"Die Entwicklung eines kleinen Diesels stellt heute eine große HerausForderung dar", erläutert Rashed Khan, Leiter des TDCi-Programms. "Es ist sehr schwierig, Abgas- und Geräuschemissionen, Verbrauchsreduzierung und Leistungsangebot in die richtige Balance zu bekommen. Umso stolzer sind wir auf das Ergebnis, das wir mit diesem neuen Common-Rail-Turbodiesel erreicht haben."

Eine leichte und dennoch überaus robuste Konstruktion

Der 1,6-Liter-Duratorq-TDCi besteht aus einer mehrschichtigen, AluMINIumguss-Legierung in Sandwich-Bauweise mit hocheffizienten Versteifungen. Zusammengenommen ergibt dies eine enorm verwindungssteife Einheit, die große Vorteile bezüglich Vibrationen, Geräuschentwicklung und Laufruhe (NVH / Noise, Vibration, Harshness) ermöglicht.

Als Kernstück dient der Motorblock aus AluMINIum-Druckguss, dessen gusseiserne Laufbuchsen eine ausreichende Drucksteifigkeit garantieren, um den explosiven Kräften des Verbrennungstaktes standzuhalten. Das untere Ende des Zylinderblocks ist verbunden mit einer AluMINIumguss-Bodenplatte mit integrierten Lagergehäusen aus Stahl – eine Konstruktion, die ebenfalls signifikante NVH-Vorteile ermöglicht.

Eine besonders langlebige Dichtung aus unterschiedlichen Stahllegierungen verbindet den Block mit dem AluMINIum-Zylinderkopf. Vier Ventile pro Zylinder werden von zwei obenliegenden und jeweils fünffach gelagerten Nockenwellen angetrieben, die in zwei entlang der Wellen-Mittelachsen getrennten AluMINIumgehäusen geführt werden, die wiederum mit dem Zylinderkopf verschraubt sind. Dabei besitzt der 1,6-Liter-TDCi hohlgebohrte Nockenwellen mit Nocken, die direkt auf die Hohlwelle gepresst werden – eine Konstruktion, die im Vergleich zu konventionellen Nockenwellen aus Stahl eine Gewichtsreduzierung um rund 30 Prozent erlaubt. Dies MINImiert zugleich auch die Massenträgheit dieser rotierenden Bauteile und verbessert so die Dauerhaltbarkeit des kompletten Nockenwellenantriebs.

Ein besonders widerstandsfähiger Steuerriemen aus Glasfaser treibt die für die Einlassventile zuständige Nockenwelle an, die ihrerseits über eine kurze Kette mit integriertem Spannelement die Auslassventil-Nockenwelle steuert. Auch die mit extremen Drücken operierende Common-Rail-Einspritzpumpe und die Wasserpumpe hängen unmittelbar am primären Nockenwellen-Antrieb, während der Ölkreislauf direkt von der Kurbelwelle gesteuert wird.

Die einzelnen Nocken wirken über reibungsreduzierte Schlepphebel auf die Hydrostößel mit wartungsfreiem Ventilspiel. Ein spezielles Ventil verhindert dabei das Absinken des Öldrucks in den Stößeln und MINImiert auf diese Weise nicht nur die Geräuschentwicklung beim Kaltstart, sondern reduziert auch den Verschleiß und ermöglicht dadurch verlängerte Service-Intervalle.

Ein raffiniertes, besonders leichtes Plastikmodul bedeckt den Zylinderkopf und integriert nicht nur die Ansaugrohre. Das IAM ("Integrated Air Module") umspannt auch den Luftfilter und den Luftmengenmesser, die Kurbelgehäusenentlüftung und den Druckregler für das Kurbelwellengehäuse samt Dieselfilter sowie die Auslass-Seite des Turboladers und einen eigens abgestimmten Tonresonator, der für angenehmen Motorklang sorgt. Zugleich reduziert IAM als Zylinderkopfdeckel lästige Geräusche aus dem Nockenwellen-Antrieb und ist für Wartungsarbeiten in einem Stück einfach demontierbar.

Die fünffach gelagerte, geschmiedete Stahlkurbelwelle besitzt zugunsten optimaler Vibrationsarmut acht Ausgleichsgewichte. Die einteiligen Schmiedestahl-Pleuel weisen auf der Kurbelwellenseite ein bruchgetrenntes großes Pleuelauge auf.

Die besonders leichten Kolben werden über schwimmende Kolbenbolzen mit den Pleueln verbunden. Zylinderbohrungen mit optimierten Fertigungstoleranzen sowie drei reibungsarme Kolbenringe reduzieren den "Blow by" von Kohlenwasserstoff-Emissionen sowie den Ölverbrauch auf ein MINImum.

Common-Rail-Direkteinspritzung der jüngsten Generation

Die Direkteinspritzung via Common-Rail-Technologie hat sich in der Automobilindustrie längst als probates Mittel für abgas- und verbrauchsarme Turbodiesel mit souveränem Drehmomentverlauf sowie hochklassiger Geräusch- und Laufkultur durchgesetzt. Ihren Namen erhielt diese wegweisende Entwicklung von den Besonderheiten der Kraftstoffeinspritzung, die aus einer gemeinsamen ("common") Leitung ("rail") heraus alle Brennräume über spezielle Einspritzdüsen mit explosionsfähigem Diesel versorgt. Dabei operiert die Treibstoffpumpe unabhängig von der Motordrehzahl mit extremen Drücken von bis zu 1600 bar und ermöglicht so einen höchst präzisen Einspritzprozess.

Während bei Common-Rail-System der ersten und zweiten Generation die Einspritzdüsen noch auf mechanische Weise geöffnet und geschlossen wurden, erlauben heute hochmoderne Injektoren eine nochmals schnellere und exakter gesteuerte Einspritzung. So besitzen diese Injektoren in ihren Spitzen sechs feine Öffnungen mit einem Durchmesser von jeweils 120 Mikrometern – ein menschliches Haar ist fünfmal dicker. Diese zerstäuben den Kraftstoff zu einer feinen Dieselwolke, ohne dabei die Zylinderwände zu benetzen. Dies reduziert die Entwicklung von Emissionen.

Die Geschwindigkeit, mit der die Injektoren inzwischen arbeiten, ermöglicht mehrere Einspritzungen mit kleineren Treibstoff-Teilmengen pro Einlasstakt. Dadurch lässt sich die Dieselzuführung feiner dosieren und der Verbrennungsprozess präziser kontrollieren. So leitet zum Beispiel eine so genannte "Pilot-Einspritzung" bereits vor der Haupteinspritzung durch die Zuführung einer geringen Kraftstoff-Teilmenge, die von der Motorelektronik exakt dosiert wird, den eigentlichen Verbrennungsvorgang ein. Diese Maßnahme verbessert die Laufkultur und sorgt für eine effizientere Verbrennung.

Der 1,6-Liter-Duratorq-TDCi im Ford Fiesta und Fusion besitzt ein komplexes Motormanagement-System, das so unterschiedliche Parameter wie die Position der Nockenwellen, die Drehzahl der Kurbelwelle, Benzindruck und -temperatur, Luftdruck und Lufttemperatur sowie die Signale des Luftmengenmessers und die Kühlmitteltemperatur erfasst. Diese Informationen werden dann mit den Daten aufwändig erstellter Kennfelder abgeglichen, um zu jedem Zeitpunkt die Einspritzmengen und die Dauer der Einspritzung präzise zu regeln.

Einsatz des neuen Common-Rail-Turbodiesels in Fiesta und Fusion

Ford Fiesta und Fusion mit Duratorq-TDCi-Motorisierungen besitzen ein eigenständiges Vorderwagen-Träger-Modul, das neben dem Wasserkühler und dessen Ventilator auch den Ladeluftkühler sowie optional den Klimaanlagen-Kompressor aufnimmt.

Das Fünfgang-Schaltgetriebe passt sich nicht nur durch eine adaptierte Übersetzung der einzelnen Gänge und des Gesamtantriebs der besonderen Leistungs-Charakteristik dieser Turbodiesel an, sondern erhielt auch verstärkte Gangräder, die dem gesteigerten Drehmoment des 1,6-Liter-Motors angepasst sind.

Die geschwindigkeitsabhängig operierende EHPAS-Servolenkung (electric-hydraulic power-assisted steering) leistet einen wichtigen Beitrag zum genügsamen Dieselkonsum der neuen Modelle. Ihre elektrisch aktivierte Hydraulikpumpe kommt – anders als in konventionellen Systemen – nur dann zum Einsatz, wenn ihre Funktion auch gebraucht wird. Je nach Fahrweise reduziert dies den Kraftstoffverbrauch um bis zu drei Prozent. Bei langsamer Fahrt und im Einparkverkehr verlangt die EHPAS-Lenkunterstützung deutlich geringeren Kraftaufwand. Bei höheren Geschwindigkeiten und in schnellen Kurven vermittelt sie präzise und lineare Rückmeldungen.

Das neu abgestimmte Fahrwerk unterstreicht das Fahrvergnügen, für das Fiesta und Fusion bekannt sind. So egalisieren gut zehn Prozent steifer ausgelegte Federraten und entsprechend angepasste Stoßdämpfer an der Vorderachse das geringfügig gestiegene Motorgewicht.

"Der neue Duratorq-TDCi ist eine angenehme Motorisierung, die viel Fahrspaß bereitet", so Andy Boyle, verantwortlicher Ingenieur der Fiesta/ Fusion-Baureihe. "Mit ihrer außergewöhnlichen Durchzugskraft eröffnet sie sowohl im Ford Fiesta als auch im Fusion neue, begeisternde Fahrleistungswerte bei sehr niedrigen Verbräuchen.