Peter Nefischer

The future of the diesel engine as a means of propulsion in passenger cars

BMW meets future mobility requirements with a dual development. In addition to the introduction of alternative drive concepts, intensive work is under way on the enhancement of more efficient combustion drives. As a CO2 avoidance concept, diesel engines play an important role here. In Europe, this drive principle has captured very high market shares in the last 20 years – at BMW, more than 75%. Diesel vehicles are also well accepted in regions outside of Europe. The opportunity as a CO2 avoidance concept, however, faces stiff challenges in the form of future exhaust emissions legislation (RDE, US SULEV). This discussion points out the relevant challenges and technological solution approaches. In addition to approaches involving internal engine measures, possible exhaust re-treatment systems, a balanced engine portfolio (right-sizing), as well as efficient electrification approaches for diesel engines will also be discussed. Different packages to effectively address the challenges of the future can be compiled from the above-mentioned technology fields. With the required development boost, future passenger car diesel engines will become ’Blue Performance’ drives over the long term.

Der Neue Zweistufig Aufgeladene Sechszylinder-Dieselmotor im BMW 740D

Beim 3,0-l-Sechszylinder-Dieselmotor hat BMW 2004 erstmals im Pkw-Segment eine zweistufige Turboaufladung in Serie angeboten. Auf Basis des seit 2008 erhaltlichen neuen 3,0-l-Sechszylindermotors wurde nun die nachste Generation der geregelten zweistufigen Turboaufladung entwickelt. Die Kerneigenschaften wie hohes Leistungsangebot, breites nutzbares Drehzahlband und niedriger spezifischer Verbrauch konnten weiter verbessert werden. Mit dem neuen Antrieb wird der Kraftstoffverbrauch des BMW 740d gegenuber der leistungsstarksten Dieselvariante des Vorgangermodells mit Achtzylinder-V-Motor, bei gleichzeitig verbesserten Fahrleistungen und gesteigerter Dynamik, um mehr als 20 % reduziert.

The new BMW four-cylinder diesel engine@@@Der neue Vierzylinder-Dieselmotor von BMW: Part 2: Function and Vehicle Results@@@Teil 2: Funktions- und Fahrzeugergebnisse

The 2.0 l four-cylinder diesel engine is one of the most important engine variants for BMW in Europe. To create the best possible prerequisites for meeting the demanding requirements of the future, a completely new engine has been developed for this important segment. According to the BMW philosophy of “efficient dynamics” the new engine concept has been focused on minimising frictional loss and providing unsurpassed thermodynamic efficiency. In the first part, published in the November issue, engine mechanics and mixture formation have been discussed in detail. This second part describes measures for increasing power density and lowering weight and fuel consumption. Furthermore vehicle results are shown.

Der neue Vierzylinder-Dieselmotor von BMW

Der Vierzylinder-Dieselmotor mit 2,0 l Hubraum ist fur BMW in Europa eine der wichtigsten Motorvarianten. Um bestmogliche Voraussetzungen fur zukunftige Anforderungen zu schaffen, wurde nun ein vollstandig neues Aggregat entwickelt. Das neue Motorkonzept ist entsprechend der BMW-Philosophie „Effiziente Dynamik“ auf geringstmogliche Reibungsverluste und auf besten thermodynamischen Wirkungsgrad ausgelegt. In dem in der Novemberausgabe publizierten ersten Teil des Beitrages sind Motormechanik und Gemischbildung ausfuhrlich dargestellt worden. Der zweite Teil beschreibt nun die Masnahmen zur Erhohung der Leistungsdichte, der Gewichts- und Verbrauchsreduktion sowie die erzielten Ergebnisse.

Materialmodellierung und Lebensdauerabschätzung

Kurzfassung Ausgehend von Zugversuchen an Proben aus Aluminium-Zylinderköpfen wird das plastische Verhalten des Werkstoffes in Abhängigkeit vom Alterungszustand ermittelt. Nach einer Kalibrierung des Alterungsmodelles von Shercliff und Ashby für die Streckgrenze wird eine User Subroutine im FE-Solver Abaqus verwendet, um eine alterungsabhängige kinematische Verfestigung zu beschreiben. Diese wird für die Simulation von alterungsabhängigen thermomechanischen Zyklen eines Vierzylindermotors verwendet. Es werden das Stabilisierungsverhalten der Hysteresen, der Einfluss von Kriechen sowie der Grad der Dehnungsbehinderung untersucht. Schließlich erfolgt eine Lebensdauerabschätzung auf Basis von entsprechend motornah geführten TMF-Versuchen.

Verkürzter Entwicklungsablauf durch Einsatz von CAE-Methoden beim neuen Achtzylinder-Dieselmotor von BMW

Nach der Darstellung des Einsatzes von CAE-Methoden in den Bereichen Mechanik und Festigkeit im Zuge der Entwicklung des neuen BMW V8-Dieselmotors [1] werden in diesem Teil die Moglichkeiten der rechnerischen Simulation in den Bereichen Thermodynamik und Stromung dargestellt.