Die neuen Citroën PureTech-Motoren: Mehr Leistung, weniger Verbrauch

Das Lastenheft der neuen Motorengeneration PureTech erforderte ein komplettes Umdenken. Mit dem Ziel, die Schadstoffemissionen und den Kraftstoffverbrauch deutlich zu senken, sollte nämlich die Gesamtmasse bei noch kompakterer Bauweise verringert werden. Schließlich war eine Literleistung von 50 kW vorgesehen.

Es wurden verschiedene Hubraumgrößen entwickelt. Zwei davon werden jetzt angeboten bzw. eingeführt: 1 Liter und 1,2 Liter mit Leistungen zwischen 68 und 82 PS (50 bis 60 kW). Je nach Modell und Bereifung liegt der Verbrauch im europäischen Fahrzyklus dieser neuen Motorenfamilie zwischen 4,3 und 4,6 l/100 km, was CO₂ Emissionen von 99 bis 107 g/km entspricht. Dies bedeutet eine Verringerung um 25% verglichen mit der Vorgängergeneration.

PureTech VTi 68

Der im Citroën C3 angebotene Version Benzinmotor VTi 68 verfügt über einen Hubraum von 999 cm³. Die maximale Leistung beträgt 50 kW bei 6.000 U/min und ist somit um 6 kW (10 PS) höher als die des Vorgängermotors mit 1,1 Liter Hubraum.

Die Fortschritte werden auf allen Gebieten deutlich: Plus 8 km/h Spitzengeschwindigkeit, 2,3 Sekunden weniger von 0 auf 100 km/h, Verringerung des kombinierten Verbrauchs um 27% bzw. 1,6 l/100 km auf 4,3 l/100 km. Und der CO₂-Ausstoß reduziert sich um 38 Gramm auf 99g CO₂/km.

PureTech VTi 82

Die Version VTi 82 wird im Citroën C3 und DS3 angeboten und verfügt über einen Hubraum von 1199 cm³. Die maximale Leistung beträgt 60 kW bei 5.750 U/min und wurde damit um 6 kW (10 PS) angehoben im Vergleich mit dem Vorgängermotor mit 1,4 Liter Hubraum.

Auch hier deutliche Verbesserungen: Plus 11 km/h Spitzengeschwindigkeit, 1,9 Sekunden weniger von 0 auf 100 km/h, Verringerung des kombinierten Verbrauchs um 25% bzw. 1,5 l/100 km auf 4,5 l/100 km. Und die CO₂ Emissionen reduzieren sich um 35 g, sie sinken auf 104g CO₂/km. Eine weitere Version mit der gleichen Hubraumgröße (VTi 72) wird bereits für den neuen Citroën C- Elysée angeboten.

Motoreneigenschaften

Die Motorenfamilie PureTech vereint die neuesten Technologien, um die Erwartung der Kundschaft auf das Beste zu erfüllen:

• Zwei oben liegende Nockenwellen mit vier Ventilen je Zylinder werden zum Zwecke der besseren Füllung und Leistungsausbeute durch mechanische Stößel direkt gesteuert.
• Bessere, stufenlos variierbare hydraulische Steuerung der Einlass- und Auslassnockenwelle für mehr Fahrkomfort im niedrigen und mittleren Drehzahlbereich und Optimierung des Verbrauchs.
• Besserer Schwingungs- und Geräuschkomfort dank gegenläufiger Ausgleichswelle in der Version VTi 82,
• Die elektrische Steuerung optimiert das Laden der Batterie mittels maximaler Nutzung des Generators im Freilauf, wenn keine Energie verbraucht wird.

Neue Herangehensweise für ehrgeizige Ziele

Um diese Ergebnisse zu erreichen, waren zahlreiche Weiterentwicklungen notwendig. Hier die wichtigsten:

• Verminderung des Hubraums (Downsizing)
• Wahl eines Motors mit 3 Zylindern statt 4
• Verringerung der Masse und kompaktere Bauweise
• Reduzierung der inneren Reibung
• Optimierung der Verbrennung

52 Patente wurden für diese neue Motorengeneration angemeldet; 23 beziehen sich auf die Architektur, 20 auf die Motorsteuerung und neun auf die speziellen Prozesse und Produktionswerkzeuge.

Downsizing und zugleich mehr Effizienz

Zusätzlich zu den Verbesserungen in Bezug auf Masse und Reibung ermöglicht das Downsizing eine deutliche Verringerung von Kraftstoffverbrauch und CO₂ Emissionen. Diese Technologie wurde mit Erfolg schon bei anderen Benzin- und Dieselmotorisierungen der Marke angewandt und ist umso mehr gerechtfertigt in Bezug auf ein Motorenangebot, das zur Einstiegsmotorisierung wird. Es wird sich in leichteren Fahrzeugen finden, die noch stärker zur Verringerung der Emissionen der Fahrzeuge der Marke beitragen werden. Die Verbesserung der Effizienz war notwendig, um die Verminderung des Hubraums auszugleichen und dennoch mindestens die Leistung der Vorgängermotoren zu erreichen.

3-Zylinder statt 4-Zylinder

Die Entscheidung zugunsten der 3-Zylinder- statt der bisher eingesetzten 4-Zylinder-Motoren bietet vielfältige Vorteile: Verringerung der Reibung, weniger Teile in Bewegung, Reduzierung der Masse, kompakte Bauweise – das sind viele Vorteile, die zudem den Kraftstoffverbrauch vermindern.

Verringerung der Masse und kompaktere Bauweise

Dank einer geringeren Zylinderanzahl, aber auch der neuen Abstimmung einiger Aggregate, wird verglichen mit den Vorgängermotorisierungen eine Verringerung der Masse um 25 kg für den VTi 68 und um 21 kg für den VTi 82 erreicht. Das entspricht mehr als 20% bezogen auf den gesamten Motor ohne Hilfsaggregate (Generator, Anlasser,…). Der Einsatz von Zylinderköpfen aus Leichtmetall, die in einem speziellen Gießprozess ("mit verlorener Form") hergestellt werden, erlaubt es, Masse und Platzbedarf zu begrenzen. Der Abgaskrümmer ist direkt mit dem Zylinderkopf verbunden, um die Anzahl an Teilen und die Masse zu senken. Das integrierte Ausgangsmodul des Kühlkreislaufs sowie das obere Motorlager gehören zu den Teilen, die in der Gießerei hergestellt werden.

Das Zylindergehäuse aus Leichtmetall hat zum erzielten Fortschritt ebenso beigetragen wie die Zusammenarbeit aller Entwicklungsabteilungen. Designabteilung und Gießerei waren ebenso gefordert wie digitale Entwicklungsarbeit in den Bereichen Mechanik, Thermo-Mechanik und Akustik. Das aus gegossenem Aluminium gefertigte Zylindergehäuse verfügt über eingegossene Laufbuchsen aus der Gießerei in Charleville. Die Bauweise wurde noch kompakter, sie wurde um 100 mm schmaler und um 70 mm niedriger.

Weniger Reibung

Die Entscheidungen zur Entwicklung der Motorenfamilie PureTech machten die Anpassung einiger zentraler Teile notwendig, um die mechanische Reibung zu senken, die etwa 20% der Verbrauchsleistung eines Motors ausmacht. Diese wichtigsten zentralen Teile sind die Kurbelwelle in ihrer Auslegung und die Achsversetzung der Laufbuchsen. Die Kolbenbolzen und Ventilstößel sind zur Verringerung der Reibung mit einer Beschichtung Diamond Like Carbon (DLC) versehen.

Die geregelte Ölpumpe mit variablem Hub liefert ständig den optimalen Druck, der für die Motorschmierung notwendig ist. Dies ermöglicht, die Reibung im Zusammenhang mit dem Betrieb dieser Pumpe um 30% zu senken.

Der im Öldampf laufende und in das Gehäuse integrierte Zahnriemen hat die gleiche Lebensdauer wie das Fahrzeug. Diese Technologie trägt zudem zur Laufruhe bei. Durch diese verschiedenen Verbesserungen setzt der Motor PureTech neue Maßstäbe in seiner Kategorie in Bezug auf die Reibung, die insgesamt etwa um 30% gesenkt werden konnte.

Optimierte Verbrennung

Das Verbrennungssystem zieht als größter Verursacher von Verbrauch und Emissionen den besten Nutzen aus der Motorentechnologie. Das Verhältnis Hub/Bohrung wurde so festgelegt, dass der bestmögliche Kompromiss zwischen dem Wirkungsgrad des Verbrennungssystems und den Verlusten durch Motorreibungen gefunden wird.

Die interne Aerodynamik (Einlasskanäle, Kolbenköpfe und Brennraum mit einem Verdichtungsverhältnis von 11:1) wurde optimiert, damit das Verbrennungssystem mit einem hohen Anteil an gesteuerter Abgasrückführung (Internal Gas Recirculation) läuft. Somit sinken Verbrauch und Schadstoffemissionen. Dieser Motor verfügt zudem über die Technologie "Split Cooling", die den Motor schneller auf Betriebstemperatur bringt. Zunächst werden der kalte Motor und die Kühlkreisläufe von Zylinderblock und Zylinderkopf voneinander getrennt, um den Temperaturanstieg zu optimieren. Dies bringt zwei Vorteile mit sich: erstens die Verringerung der CO₂ Emissionen, die erhöht sind, solange der Motor kalt ist, zweitens ein effizienteres Aufheizen des Innenraums. Für maximale Effizienz ist der 3-Wege-Katalysator unmittelbar am Motorenausgang angebaut und verfügt über zwei Lambdasonden.