Monoturbo-Motor für PSA Peugeot Citroën

Ein neuer Monoturbo-Motor für PSA Peugeot Citroën

PSA Peugeot Citroën betraute Bertrandt Frankreich mit der kompletten Entwicklung der mechanischen Komponenten seines neuen Motors DW12CTED4. Dieser 2.2-Liter HDI-Motor mit Mono-Turbolader rangiert mit 200 PS in der Motoren-Oberklasse und erfüllt gleichzeitig die neue Euro-5-Emissionsnorm. Erleben Sie die Etappen dieses außergewöhnlichen Projekts in der Retrospektive.

 

Wie alles begann

Schon am Projektstart stand ein absolutes Novum: PSA Peugeot Citroën beschließt erstmals, die komplette Entwicklung und Konstruktion für die  mechanischen Komponenten seines neuen DW12CTED4-Motors extern zu vergeben. Für diese verantwortungsvolle Aufgabe unter PSA Leitung fällt die Wahl auf Bertrandt. Das Ziel ist ehrgeizig gesteckt: Konstruiert werden soll – auf der Grundlage des Biturbo-Motors DW12BTED4 – ein Monoturbo-Motor mit verbesserter Leistung und niedrigerem Verbrauch, der gleichzeitig die Euro-5-Norm erfüllt. Der neue DW12CTED4-Motor ist von PSA Peugeot Citroën für den 508 GT und den C5, aber auch den Freelander von Land Rover und den XF250 von Jaguar vorgesehen und soll deshalb eine Leistung von 200 PS  entwickeln. Im Hinblick auf die spezifischen Anforderungen der Marken Peugeot, Citroën, Land Rover und Jaguar mussten folglich drei Varianten für diesen Motor entwickelt werden.

 

Ganzheitliche Komponentenentwicklung

Im Rahmen des Projekts war das Bertrandt-Team aus Komponenten-Spezialisten und Konstrukteuren von Mai 2007 bis Ende Juni 2010 im Einsatz. Ausgehend von den Funktionskonzepten von PSA Peugeot Citroën konstruierten und entwickelten sie die mechanischen Komponenten des Motors als Fortführung des auslaufenden DW12BTED4. Die Komponentenverantwortlichen waren mit der kompletten Entwicklung der Teile betraut: Architektur, Berechnungen, Versuche, Kosten sowie Qualitätsmanagement. Zudem hatten sie die Komponenten unter Einhaltung sämtlicher Kriterien und des Zeitplans zur Serienreife zu bringen. Die Konstrukteure mussten wiederum Montagefähigkeit und Herstellbarkeit sicherstellen und waren zuständig für die eigentliche Konstruktion, die 3-D-Pläne, die Berechnung der Maßketten und die Betreuung der Zulieferer für Feedback zu den Teilen.

 

Ein Monoturbo- mit der Leistung eines Biturbo-Motors

Die Bertrandt-Ingenieure statteten den neuen wassergekühlten Monoturbo-Motor mit einem Turbinenrad in Leichtbauweise aus. So trugen sie dazu bei, dass er in puncto Leistung dem DW12BTED4-Biturbo in nichts nachsteht. Im weiteren Entwicklungsverlauf wurden der Abgaskrümmer und die Turboladerhalterungen neu konzipiert, womit der DW12CTED4 von einem Abgaskrümmer der neuen Generation profitiert. Um Änderungen an der Abgasanlage insgesamt zu vermeiden, wurden sämtliche Schnittstellen zum Abgassystem beibehalten. Nach der Konzeption war das Package zu erstellen, um den Turbolader ins Fahrzeug einpassen zu können. Dies erforderte Adaptionen an den umliegenden Komponenten wie dem Abschirmblech des Turboladers, den Zu- und Abführleitungen der Schmierung, der Wasserzuleitung, der Kühlleitung und der Dichtungsschnittstelle zum Krümmer – für alle drei Modelle.

 

AGR-Modul: Kühlung mit erstklassiger Effizienz

Für eine bestmögliche Abgasnachbehandlung sind die Verbrennungsmechanismen zu optimieren. In diesem Kontext hat sich Bertrandt Frankreich intensiv mit den verschiedenen Elementen der Abgasanlage befasst – Auslassventilen, Krümmer und dem Abgasturbolader selbst. Mit dem AGR-Modul (Abgasrückführung) wird ein Teil der Abgase abgefangen, gekühlt und dann wieder in die Brennkammer eingesteuert. Es bildet einen essentiellen Bestandteil zur Reduzierung der Rohemissionen des Motors. Beim vorliegenden Motormodell hat das Bertrandt-Team in Zusammenarbeit mit den Experten von PSA Peugeot Citroën und dem Zulieferer ein höchst effizientes Kühlsystem aufgelegt. Die Umsetzung dieses Systems war insgesamt mit sehr großem Einsatz verbunden. De facto waren zuerst die Teile für die Abgaszuführung, -rückführung und -kühlung, aber auch die Befestigung des Systems zu konzipieren.

Eine weitere Herausforderung bestand in der Definition der Modul-Architektur und der Entscheidung für die U- oder die I-Form entsprechend dem Abgaskreislauf im Wärmetauscher. Die Wahl fiel schließlich auf die U-Form, weil sie als einzige alle Funktions- und Maßkriterien gleichzeitig erfüllt. Hierauf entfielen rund sechs Monate Konstruktionszeit. Vor dem Hintergrund der unterschiedlichen spezifischen Anforderungen für die verschiedenen Fahrzeuge wurden schlussendlich zwei AGR-Modelle entworfen, die zwei vollkommen verschiedenen Konzepten entsprechen: eines für PSA Peugeot Citroën und Ford und ein anderes für Jaguar und Land Rover.

 

Kurbeltrieb: Energieverluste und Geräuschentwicklung mindern

Kurbelwelle, Pleuelstange und Kolben sind sich bewegende Teile, die den Kurbeltrieb bilden. Mit einem leistungsfähigeren Abgasturbolader war hier notwendigerweise mit höheren Beanspruchungen zu rechnen. Im Hinblick auf das Ziel reduzierter CO2-Emissionen und Verbrauchswerte wurde die Komponentensegmentierung optimiert, um die mechanischen Reibungsverluste im Kurbeltrieb zu mindern. Die Veränderung der Massenkräfte im Wellenstrang musste ebenfalls über den Torsionsschwingungsdämpfer kompensiert werden. Dieser wird als Justierungselement für die wirkenden Massenkräfte eingesetzt. Nachdem bei den Vorgängerversionen des Motors Geräusche über das Kurbelwellenende übertragen wurden, veranlasste der Premium-Charakter dieser Motorisierung die Bertrandt-Ingenieure zur Entwicklung eines speziellen akustischen Dämpfungsstopfens. Die Einbindung dieses zusätzlichen Dämpfungselements war eine Herausforderung hinsichtlich der Prozessablauf-Planung, weil abschließend ja auch zufriedenstellende Montagebedingungen zu erreichen waren.

 

Akustischer Gewinn am Steuersystem

Im Bestreben um den Motor setzte sich Bertrandt Frankreich auch eingehend mit den Geräuschen auseinander, die durch die Antriebselemente der Steueraggregate und der Ölpumpe erzeugt wurden. Dabei konnte Bertrandt
von den Erfahrungen mit einem Vorgängermotor profitieren und diese auf
den DWC12CTED4 übertragen. Zur Minderung der Riementriebsgeräusche
wurden die Gehäusekonfiguration und die Dichtigkeit des Systems verbessert.
Zudem wurde die Position der Ölpumpe optimiert, um einen besseren Verlauf
für die Steuerkette zu erlangen.