Benzinmotoren des Kooperationsprojektes von BMW und PSA

Die neue Motorenfamilie ist für beide Partner ein wesentlicher Schritt auf dem Weg zur Einhaltung der Selbstverpflichtung der europäischen Automobilhersteller (ACEA), bis zum Jahr 2008 den Flottenverbrauch und damit die CO₂-Emissionen auf 140 g/km zu senken. Mit dem Projekt ist es erstmals gelungen, den Zielkonflikt zwischen anspruchsvollen Motorentechnologien und dem Kostendruck im Segment der Klein- und Kompaktfahrzeuge elegant zu lösen. Das Projekt hat gezeigt, dass verbrauchsgünstige Triebwerke mit innovativer Motorentechnologie auch in den unteren Fahrzeugsegmenten wirtschaftlich darstellbar sind.

Weltpremiere für den neuen Klassenprimus

Bei der Konzeption der neuen Motorenfamilie hat sich das Projektteam für zwei Technologievarianten entschieden. Ohne Abstriche in der Leistung und Laufkultur werden der Saugmotor mit vollvariablem Ventiltrieb, aber auch der aufgeladene Direkteinspritzer in ihrer Hubraumklasse sowohl in technologischer Hinsicht, als auch in der Dynamik, Wirtschaftlichkeit und im Package einen neuen Maßstab definieren.

In den Motoren des Gemeinschaftsprojekts stecken zahlreiche Detaillösungen, die von BMW Triebwerken wie der neuen Generation von Reihensechszylinder-Ottomotoren adaptiert wurden. Dazu zählen zum Beispiel der vollvariable Ventiltrieb, die volumenstromgeregelte Ölpumpe, der Einriementrieb der Nebenaggregate, die Einzelzündspulen und die gebauten Nockenwellen.

Darüber hinaus wurden eine Reihe innovativer Lösungen erstmals in dieser Klasse umgesetzt. So unter anderem die Benzin-Direkteinspritzung zur Leistungssteigerung, der Twin-Scroll-Abgasturbolader, die abschaltbare mechanische Wasserpumpe und die neuartige Spannvorrichtung des Poly-V-Riemens.

Solide Basis für beide Technologievarianten

Die Anforderungen beider Kooperationspartner wurden im Grundmotor vollständig umgesetzt. Das Aluminum-Kurbelgehäuse mit Bedplate-Konstruktion nimmt in der Steifigkeit und den Akustikeigenschaften eine Alleinstellung ein. Durch die optimale Lagerauslegung im Kurbeltrieb und die Umstellung aller mechanischen Übertragungselemente im Ventiltrieb auf Rollreibung ist es gelungen, die in dieser Klasse geringsten Reibleistungsverluste zu realisieren.

Durch die Integration zahlreicher Funktionen und Anbauteile in den Zylinderkopf und das Kurbelgehäuse entfallen Anbauteile, verbessert sich das Akustikverhalten, reduziert sich das Gewicht und der Bauraum. Auch der Einriementrieb der Aggregate trägt wesentlich zur sehr kompakten Bauweise bei.

Verbrauchsenkung durch geregelte Volumenströme

Die bedarfsgerechte Ölversorgung fördert nur so viel Motoröl, wie tatsächlich gebraucht wird. Die volumenstromgeregelte Ölpumpe senkt deshalb den Kraftstoffverbrauch um bis zu ein Prozent.

Für eine weitere Reduzierung von Verbrauch und Emissionen sorgt neben einem Öl/Wasser-Wärmetauscher die abschaltbare Wasserpumpe. Sie spart Antriebsleistung und beschleunigt den Warmlauf, da erst dann Kühlmittel umgewälzt wird, wenn der Motor betriebswarm ist.

Saugmotor mit vollvariablem Ventiltrieb: Benchmark in Verbrauch und Konzeptharmonie

Der Saugmotor mit innovativem Ventiltrieb und einem Hubvolumen von 1,6 Litern leistet bei 5.700 min^–1 85 kW/ 115 PS. Der Vierzylinder stellt bereits bei 2.000 min^–1 ein Drehmoment von 140 Nm zur Verfügung und erreicht bei 4.250 min^–1 sein Maximum von 160 Nm.

Die vollvariable Ventilsteuerung regelt ohne eine Drosselklappe die Motorleistung über die stufenlose Verstellung des Ventilhubs und der Öffnungszeiten der Einlassventile. Diese verlustfreie Laststeuerung senkt den Verbrauch, reduziert die Abgasemissionen und sorgt bei besserer Laufkultur für sehr spontanes Ansprechverhalten. Neben der Ventilsteuerung macht das Maßnahmenpaket mit geregelter Ölpumpe und abschaltbarer Wasserpumpe bis hin zur Optimierung der Reibungsverluste den Saugmotor zum effizientesten Triebwerk im gesamten Wettbewerbsumfeld.

Leistungsstarkes Turbotriebwerk mit Benzin-Direkteinspritzung

Der direkteinspritzende Hochleistungs-Ottomotor mit Abgasturbolader und Ladeluftkühler holt aus 1,6 Litern Hubraum bei 5.500 min^–1 105 kW/ 143 PS Leistung und ab 1.400 min^–1 ein maximales Drehmoment von 240 Nm, das bis 4.000 min^-1 praktisch konstant bleibt.

Der Zylinderkopf ist mit einem konventionellen Ventiltrieb mit zwei obenliegenden Nockenwellen, Rollenschlepphebeln und hydraulischem Ventilspiel-Ausgleich ausgerüstet. Eine vollvariable Spreizung der Einlassnockenwelle sorgt für das Optimum an Leistung und Drehmoment bei günstigen Verbrauchs- und Emissionswerten.

Erstmals in dieser Klasse kommt ein so genannter Twin-Scroll-Turbolader zum Einsatz. Dabei sind im Abgaskrümmer und Turbolader die Kanäle von jeweils zwei Zylindern voneinander getrennt. Diese Anordnung führt dazu, dass sich der Ladeeffekt bereits bei rund 1.400 min^–1 einstellt und das Drehmoment ähnlich schnell aufgebaut wird, wie bei einem Kompressor-Motor.

Die Benzin-Direkteinspritzung mit Common-Rail-Technik ist neben dem Turbolader maßgeblich für die hohe spezifische Leistung, den günstigen Verbrauch, die Laufkultur und das vorbildliche Emissionsverhalten verantwortlich. Die Hochdruckventile spritzen den Kraftstoff mit einem Druck von maximal 120 bar seitlich direkt in den Brennraum. Dabei ist das Gemisch im Brennraum homogen (λ=1,0) verteilt.