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Volvo entwickelt D5-Dieselmotor neu

In seiner Prestigelimousine Volvo S80 stellt der Volvo einen völlig neu entwickelten 2,4-Liter-Fünfzylinder-Dieselmotor vor, der mit dem Vorgängertriebwerk lediglich die Typenbezeichnung D5 und die Fünfzylinder-Konfiguration gemeinsam hat. Das neue Volvo D5 Triebwerk schöpft aus 2.400 Kubikzentimetern Hubraum 151 kW und ein maximales Drehmoment von 420 Newtonmetern. Der nach Euro-5-Abgasnorm zertifizierte Motor verfügt über moderne Technologien wie sequenzielle Doppelturbo-Aufladung, Keramik-Glühkerzen sowie piezoelektrische Kraftstoffinjektoren. Dies ermöglicht nach Angaben des schwedischen Automobilherstellers einen Durchschnittsverbrauch von 6,2 Litern auf 100 Kilometer, wenn der Motor mit dem Sechsgang-Schaltgetriebe kombiniert wird. Die CO2-Emissionen liegen entsprechend bei 164 Gramm pro Kilometer. Bei Einsatz der optionalen Sechsstufen-Automatik soll der Verbrauchswert im Durchschnitt bei 6,7 Litern liegen.

Derek Crabb, Vice President Powertrain Engineering bei Volvo, erklärt: "Die vorherige Motorengeneration ist in mehreren Stufen kontinuierlich weiterentwickelt worden und am Ende ihres Potenzials angelangt. Wir beschlossen deshalb, auf einem weißen Blatt Papier neu zu beginnen und dabei die modernsten Technologien einzubringen, die heute zur Verfügung stehen." Dabei ist der neue Fünfzylinder-Dieselmotor das erste abgeschlossene Projekt des Volvo Teams für Dieselentwicklungen. "Vom Briefing bis zum fertigen Motor dauerte der gesamte Prozess weniger als drei Jahre", betont Crabb. "Wir werden das Triebwerk über die gesamte Lebensdauer kontinuierlich für weitere Volvo Modelle weiterentwickeln und optimieren."

Die hohen dynamischen Anforderungen an den neuen Motor lösten die Entwickler mittels zweier unterschiedlich großer Turbolader, deren sequenzielle Arbeitsweise innerhalb eines breiten Drehzahlbandes einen Ladedruck von 1,8 bar und damit zusätzliche Leistung generiert. Das Twinturbo-Konzept machte es außerdem möglich, größere Abgasmengen in die Abgasrückführung EGR (Exhaust Gas Recirculation) einzuspeisen. Ein EGR-Kühler mit vergrößertem Volumen und thermisch effizienteren Kühlrippen ermöglicht eine um 25 Prozent verbesserte Wärmeableitung. Dies wiederum bewirkt eine zusätzliche Temperatursenkung der rückgeführten Abgase und damit eine Reduzierung der Stickoxid-Emissionen (NOX).

Ein weiterer Schlüssel zur Ökonomie des neuen Triebwerks sind die piezoelektrischen Injektoren und eine hocheffiziente Kraftstoffpumpe mit zwei Pumpenelementen, die Einspritzdrücke von bis zu 1.800 bar gewährleisten. Der spezielle Injektortyp soll doppelt so schnell ansprechen wie konventionelle Einspritzdüsen, wodurch die Einspritzmengen präziser dosierbar sind und die Verbrennung effizienter wird. Dank der hohen Prozessgeschwindigkeit ist die piezoelektrische Kraftstoffdüse in der Lage, bis zu sieben separate Einspritzsequenzen pro Arbeitstakt zu realisieren. Zusammen mit den hohen Kraftstoffdrücken sind daher auch bei Drehzahlen von über 3.000 1/min sogenannte Piloteinspritzungen möglich, sodass das D5 Triebwerk eine hohe Laufkultur und niedrige Geräuschentwicklungen vorweist. Ebenso kann die Piezodüse nach der Hauptsequenz sehr kurze Nacheinspritzungen liefern, wodurch der serienmäßige Partikelfilter selbst bei niedrigen Motordrehzahlen regeneriert werden kann.

Neben Twinturbo-Aufladung, Piezoinjektoren und einer optimierten Abgasrückführung kommen im neuen D5-Motor keramische Glühkerzen zum Einsatz, die innerhalb von zwei Sekunden eine Temperatur von 1.000 °C erreichen - die maximale Arbeitstemperatur liegt bei 1.300 Grad Celsius und damit um 30 Prozent höher als die konventioneller Glühkerzen. Dadurch soll das System exzellente Starteigenschaften und eine kurze Warmlaufphase mit niedrigem Emissionsniveau verbinden. Zudem können die Glühkerzen in bestimmten Betriebszuständen, beispielsweise beim Fahren mit niedriger Drehzahl, zwecks Erhöhung der Verbrennungseffizienz auch zum Anheben der Zylindertemperatur eingesetzt werden.

Weitere wesentliche konstruktive Merkmale sind die Aluminium-Bauweise, die das Gewicht reduziert und für hohe Wärmeleitfähigkeit sorgt, die transversale Kühlung für eine gleichmäßige Kühlung von Zylinderkopf sowie Motorblock und eine weiterentwickelte Motorlagerungen mit spezieller Auslegung auf hohe Motordrehmomente. Eine dritte Stützstrebe stabilisiert den Motor während der Beschleunigung.

Um die Montage des Triebwerks sowie die die Implementierung in weitere Volvo-Modelle zu erleichtern basieren Design, Fertigung und Herstellung auf dem Modulprinzip. So kommen unter anderem für Turbolader und weitere Komponenten standardisierte Lagerungen zum Einsatz.
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