Übersicht Neuerungen/Änderungen Einführung 2. Generation OM 471

Allgemeines
In 10/2015 wurde die Motorenpalette um die 2. Generation des Motors OM 471 erweitert. Damit ausgestattete Fahrzeuge besitzen neben dem eigentlichen Motorcode, der die Leistungsstufe beschreibt, noch den zusätzlichen Code M5B (2. Generation Motor OM 471).
Der weiterentwickelte Motor basiert im Wesentlichen auf der Vorgängerbaureihe, der folgende Eckdaten zu Grunde liegen:

 Bauform: 6-Zylinder-Reihenmotor

 Einteiliger 4-Ventil-Querstromzylinderkopf

 Zwei oben liegende Nockenwellen

 Zahnradtrieb hinten auf der Kraftabgabeseite des Motors

 Common-Rail mit Druckverstärkung

 Motorbremse nach dem Jake-Brake-Prinzip

 Gekühlte AbgasrückführungEntfall Ladedruckregelung, AGR-Sensor und AGR-Regelung
Bei der neuesten Generation des OM 471 wird neben einem Ladedruck-Regelventil (Wastegate) für den Abgasturbolader auch auf eine Ladedruckregelung verzichtet. Zusammen mit dem Entfall des AGR-Sensors und der AGR-Regelung bedeutet dies: Der thermodynamisch optimierte Motor wird rein vorgesteuert betrieben. Durch die Vorsteuerung sämtlicher Stellgrößen wird der optimale Wirkungsgrad ohne den Umweg über einzelne Regelungen und deren Kombination erreicht. Auch die Emissionsregelung überlagert die bisher übliche Einzelregelung von Abgasrückführung und Ladedruck und arbeitet auf diese Weise deutlich wirkungsvoller.
Durch diese und andere Änderungen im Vergleich zur Vorgängervariante ist es gelungen, den Motor hinsichtlich folgender Werte deutlich zu verbessern:

 Höheres Drehmoment bereits bei niedrigsten Drehzahlen

 Bessere Fahrdynamik im Zusammenhang mit längeren Achsübersetzungen

 Verringerter Verbrauch von bis zu 3 % weniger Dieselkraftstoff bei nur leicht erhöhter Menge von AdBlue® (ca. 5 %)

 Gesteigerte Robustheit durch Entfall von Sensoren und vorgesteuerten BetriebNeuerungen im Überblick

 Verbessertes Dieseleinspritzsystem

 Verbessertes Verdichtungsverhältnis

 Veränderter Zylinderkopf

 Optimierter Kühlmittelkreislauf

 Optimal zugeschnittener Abgasturbolader aus Eigenentwicklung

 Weniger Reibungsverluste

 Optimierter Zahnradtrieb

 Neuer Ölkreislauf

 Verbessertes Euro-VI-Management

 AdBlue® -Verbrauch beträgt ca. 5 % des Dieselverbrauchs gegenüber 3 % vorher

 Zusätzliche fünfte Leistungsstufe mit 390 kW (530 PS)

 Geänderte Abgasrückführung

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Verfügbare Leistungsstufen

Zusätzlich zu den vier bisherigen Leistungsstufen von 310 bis 375 kW steht der Motor OM 471 seit 04/2016 noch in der Variante mit 390 kW und entsprechend höherem Drehmoment zur Verfügung. Dieser Motor besitzt den Code M3E (Motor OM471, R6, 12,8 l, 390 kW (530 PS), 2600 Nm).

Sonderausstattung Top Torque

Die drei Grundleistungsvarianten mit 310, 330 und 350 kW sind wie bei der 1. Generation des OM 471 mit der Sonderausstattung "Top Torque" erhältlich. Sie ist gekennzeichnet durch den zusätzlichen Code M0E (Drehmomenterhöhung, im 12. Gang). Fahrzeuge mit diesem Code besitzen einen anderen Datensatz, wodurch bei Fahrt im 12. Gang bei 1100/min eine Drehmomenterhöhung um ca. 200 Nm realisiert wird.

Leistungs- und Drehmomentkurven mit neuer Charakteristik im Vergleich zur 1. Generation

Im Vergleich zur 1. Generation sind die Maximalwerte bezüglich Leistung und Drehmoment nominell unverändert. Jedoch steigen die Leistungs- und Drehmomentkurven vor allem im unteren Drehzahlbereich deutlich stärker an. Bei allen verfügbaren Motorleistungsstufen liegt so schon bei unter 800/min ein Drehmoment von mindestens 2000 Nm an. Analog dazu wird nun bei einer von 1800 auf 1600/min reduzierten Nenndrehzahl 95 % der Maximalleistung bereits schon bei ca. 1300 bis 1400/min erreicht. Näheres siehe: Technische Daten Motor OM 471.

Neuerungen im Detail

Nachfolgend die Details zu den geänderten Motorkomponenten beim OM 471 der 2. Generation.

Zylinderkopf
Der Zylinderkopf (1) wurde konstruktiv so verändert, dass die Auslassseite (3) jetzt eine erhöhte Steifigkeit aufweist. Außerdem wurden die Ölrückläufe geändert.

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Zylinderkopfhaube
Der neue Motor besitzt jetzt eine für alle Leistungsstufen vereinheitlichte Zylinderkopfhaube (1). Verwirklicht wurde neben der Reduzierung der Variantenvielfalt auch die Verringerung der Geräuschemissionen.

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Kurbelgehäuse, Zylinderlaufbuchsen, Zylinderkopfdichtung
In das Kurbelgehäuse (1) sind Änderungen eingeflossen wie verschobene oder entfallene Anschraubpunkte oder der bisher mit einem Verschlussdeckel geschlossene Flansch für das Turbocompound-System, das es bisher nur beim Motor OM 473.9 gibt. Diese Öffnung des Flansches ist nun zugegossen. Außerdem wurde die Geometrie der Ölrückläufe optimiert.
Die Zylinderlaufbuchsen (2) besitzen jetzt eine optimierte Hohnung, um Reibungsverluste weiter zu reduzieren. An der Zylinderkopfdichtung (3) wurde die Dichtspur der Ölrücklauf-Elastomere dem geänderten Kurbelgehäuse (1) und dem geänderten Zylinderkopf angepasst.

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Kolben, Kolbenringe
Durch den Einsatz neuer Kolben (1) wurde das Verdichtungsverhältnis von 17,3:1 auf 18,3:1 erhöht. Dies entspricht einer Steigerung um knapp 7 %.
Das Brennverfahren wurde durch eine veränderte Geometrie der Kolbenmulde (2) beeinflusst. Diese ist nun als Stufenmulde ausgeführt.
Der Dachfasenring wurde zur Reduzierung von Reibungsverlusten verändert. Dazu wurde dieser so geändert, dass er über eine verringerte Tangentialkraft verfügt.

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Pleuel
Der Werkstoff der Pleuel (2) wurde von 36MnVS4mod auf 46MnVS6mod geändert.

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Kurbelwelle
Der neue Motor besitzt eine Kurbelwelle, deren Gewicht reduziert wurde. Außerdem wurde deren Gratnaht verlegt.

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Schwingungsdämpfer
Der Schwingungsdämpfer (1) wurde entsprechend der veränderten Verdichtung bzw. Verbrennung angepasst. Das Gewicht wurde dabei um 15 % auf jetzt 3,1 kg reduziert.

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Nockenwellengehäuse
Der Ölkreislauf im Nockenwellengehäuse (1) wurde optimiert.

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Dieseleinspritzsystem
Der neue Motor besitzt das Common-Rail-Dieseleinspritzsystem X-Pulse der 2. Generation. Im Vergleich zur 1. Generation wurden folgende Komponenten geändert: Injektoren (4), Rail (5), Hochdruckleitungen (3, 6), Kraftstoff-Hochdruckpumpe (1) und dementsprechend angepasstem Ladeluftverteiler und Nockenwellengehäuse. Der maximale Kraftstoffdruck im Rail (5) wurde von 900 auf 1160 bar erhöht. Der Einspritzdruck erreicht nun statt vormals 2300 bis zu 2700 bar.
Eine Neuerung ist auch die so genannte asymmetrische Einspritzung. Das bedeutet, dass bei normalem Fahrbetrieb alle Zylinder mit der identischen Menge an Kraftstoff versorgt werden. Anders verhält es sich bei einer Regeneration des Dieselpartikelfilters unter geringer Last: Hier wird die Kraftstoffmenge in den Zylindern 1 bis 3 bei gleichzeitiger Erhöhung der Abgasrückführrate stufenlos zurückgenommen. Parallel dazu wird in den Zylindern 4 bis 6 die Kraftstoffmenge erhöht. Im Bedarfsfall kann die Einspritzmenge in den Zylindern 1 bis 3 bis auf null reduziert werden, und parallel für die Zylinder 4 bis 6 auf ein Maximum gesteigert werden.

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Injektor
Die Injektoren (1) besitzen nun acht statt wie bisher sieben Löcher. Damit erhöht sich der maximale Kraftstoffdurchfluss um rund 10 % und beträgt nun 570 bis 870 cm3/30 s.
Das Übersetzungsverhältnis im Druckübersetzer beträgt 2,2.

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Kraftstofffiltermodul
Am Kraftstofffiltermodul (1) wurden die Vorlaufleitungen und Rücklaufleitungen zur Kraftstoff-Hochdruckpumpe geändert.

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Abgasturbolader
Der OM 471 der 2. Generation besitzt einen völlig neu entwickelten Abgasturbolader (1). Es handelt sich hierbei um eine Mercedes-Benz Eigenentwicklung, die auch in eigener Produktion gefertigt wird.
Durch die direkte Anpassung an den Motor wird ein schneller und hoher Leistungsanstieg schon bei niedrigen Drehzahlen erreicht. Wie der Vorgänger ist er von der Bauform her ein asymmetrischer Abgasturbolader (1) mit dementsprechend asymmetrischer Luftzufuhr.
Der Abgasturbolader (1) verfügt über eine feste Turbinengeometrie und kommt so im Gegensatz zu Abgasturboladern mit variabler Turbinengeometrie ohne zusätzliche bewegte Teile aus. Technisch ist diese Variante weit weniger komplex und damit weit weniger anfällig für Schäden. Zu einer Vereinfachung trägt ebenfalls der Verzicht auf ein Ladedruck-Regelventil (Wastegate) bei. Dadurch wird die Komplexität des Abgasturboladers (1) weiter reduziert und vermeidet eine potenzielle Fehlerquelle wie etwa Undichtigkeiten.
Das Turbinenradgehäuse besteht aus Gusseisen mit Kugelgrafit EN1563 GJS-X (SiMo 5-1). Das Schaufelrad besteht aus der Aluminium-Legierung EN1706-AC-42100 (AlSi7Mg0,3). Wie beim Vorgänger werden die Kräfte, die auf die Welle des Schaufelrads bzw. der Turbine wirken, von Gleitlagern aufgenommen.

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Öl-Kühlmittel-Modul
Die im Öl-Kühlmittel-Modul (1) integrierte Kühlmittelpumpe (2) besitzt jetzt eine im Durchmesser reduzierte Riemenscheibe.

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Abgaskrümmer
Das Abgaskrümmer-Mittelteil (1) wurde hinsichtlich der geänderten Abgasrückführung so geändert, dass die Abgasrückführklappe nun darin integriert ist.
Näheres siehe: Kapitel Abgasrückführung.

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Abgasrückführung
Die Position der Abgasrückführklappe (6) wurde weit nach vorne verlegt. Sie befindet sich jetzt im Abgaskrümmer-Mittelteil (2). Um schnell einen hohen Ladedruck und dementsprechend schnell einen Anstieg von Leistung und Drehmoment zu erreichen, werden die Abgase der Zylinder 4 bis 6 (B) jetzt ohne Umweg direkt in die Turbine des Abgasturboladers (3) geleitet. Von den Abgasen der Zylinder 1 bis 3 (A) wird dagegen eine definierte Abgasmenge für die Abgasrückführung abgezweigt. Sie dient vornehmlich der Senkung der NOx-Emissionen.
War die Verteilung der Abgase zwischen Abgaskrümmer und Abgasturbolader (3) bisher unter anderem von der Form des Abgaskrümmers und der Geometrie des asymmetrischen Abgasturboladers (3) bestimmt, so ist die Verteilung jetzt stufenlos und sehr präzise im gesamten Bereich des Motorkennfelds regulierbar. Daraus resultieren ein wirkungsvolles Thermomanagement und eine generell geringere Abgasrückführrate mit Vorteilen für den Kraftstoffverbrauch. Sowohl die Abgasrückführrate als auch die Abgasflut zum Abgasturbolader (3) lassen sich aufgrund der neuen Position der Abgasrückführklappe (6) entsprechend den Betriebskennlinien des Motors steuern. Eine Erfassung der Abgasrückführung durch den Differenzdrucksensor Abgasrückführung (AGR) in der Abgasrückführleitung (4) nach dem Abgasrückführkühler (1) sowie eine nachgelagerte Regelung der Abgasrückführung ist daher nicht mehr erforderlich.
Die über den Abgasrückführsteller stufenlos steuerbare Abgasrückführklappe (6) in ihrer neuen Position eröffnet darüber hinaus eine neue Bandbreite der Asymmetrie: Ganz nach Bedarf können die Abgase der drei Spenderzylinder zwischen 0 und 100 % der Verbrennung zugeführt werden. Der Abgasrückführsteller steuert damit nicht nur den Abgasstrom zur Abgasrückführung, sondern auch zum Abgasturbolader (3).

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Abgasrückführklappe (6) teilweise geöffnet
Bei dieser Stellung der Abgasrückführklappe (6) werden die Abgase der Zylinder 1 bis 3 (A) in definiertem Anteil in Richtung Abgasrückführung und in die Turbine des Abgasturboladers geleitet.

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Abgasrückführklappe (6) vollständig geschlossen
Bei dieser Stellung der Abgasrückführklappe (6) werden die Abgase der Zylinder 1 bis 3 (A) komplett in Richtung Schaufelrad des Abgasturboladers geleitet. Die Abgasrückführrate ist gleich null.

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Abgasrückführklappe (6) vollständig geöffnet
Bei dieser Stellung der Abgasrückführklappe (6) werden sämtliche Abgase der Zylinder 1 bis 3 (A) in Richtung Abgasrückführung geleitet. Dies entspricht der maximal möglichen Abgasrückführrate.

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Abgasrückführleitung (1) (nach Abgasrückführkühler)
Die Abgasrückführleitung (1) wurde geändert. Der bis dahin eingebaute Differenzdrucksensor Abgasrückführung (AGR) entfällt (siehe Abgasrückführung).

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Motorbremse
Die Systematik der Motorbremse wurde im Vergleich zur 1. Generation OM 471 geändert. Dies hängt unter anderem mit dem Wegfall des Ladedruck-Regelventils (Wastegate) am Abgasturbolader zusammen. Wie bei der 1. Generation wird der Abgasrückführsteller bzw. die Abgasrückführklappe zur Regelung der Motorbremsleistung mit eingesetzt. Nach wie vor gibt es drei verschiedene Bremsstufen, die über den Motorbremsschalter aktiviert werden.

 Bremsstufe I: Bremsleistung wird erbracht durch die Zylinder 1 bis 3. Die Abgasrückführklappe ist vollständig geöffnet.

 Bremsstufe II: Bremsleistung wird erbracht durch die Zylinder 1 bis 3. Die Abgasrückführklappe ist vollständig geschlossen.

 Bremsstufe III: Bremsleistung wird erbracht durch die Zylinder 1 bis 6. Die Abgasrückführklappe ist teilweise geöffnet.

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Ölpumpe
Bei der Ölpumpe (1) wurden die Zahnradpaarungen überarbeitet.

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Motornebenabtrieb
Der Motornebenabtrieb (1) wurde optimiert.

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