Y25DT

Mit dem MJ 2002 kommt im Omega-B der Y 25 DT-Motor zum Einsatz. Er basiert auf dem vom Omega-B bekannten X 25 DT-Motor.

Übersicht

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  Common Rail-Dieseleinspritzsystem
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  Kühlkanalkolben mit zentrischer Mulde
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  Motorsteuerung mit drei Steuerketten
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  Zylinderkopf mit zwei Nockenwellen
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  Neu konzipierte Ein- und Auslasskanäle
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  Kunststoffzylinderkopfhaube
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  Kunststoffeinlasskrümmer mit Drallklappen
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  Abgasanlage mit Startkatalysator
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  Kraftstoffkühlung
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  Hydraulisch-pneumatische Motorlagerung
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  Kühler für Abgasrückführsystem
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  Motormanagementsystem EDC 15 C4
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  neuer Turbolader

Motorspezifische Kenndaten

Hubraum	2497 cm3
Bohrungsdurchmesser	80,0 mm
Hub	82,8 mm
Ventildurchmesser – Einlaß	25,9 mm
Ventildurchmesser – Auslaß	25,9 mm
Leistung bei Drehzahl	110 kW / 4000 min-1
Max. Drehmoment bei Drehzahl	300 Nm / 1750-3000 min -1
Verdichtungsverhältnis	17,5 : 1
Gemisch – und Zündregelung	EDC 15 C4
Einspritzreihenfolge	1 – 5 – 3 – 6 – 2 – 4
Kraftstoff	Diesel 45 CaZ
Abgasnorm	Euro 3

Motormanagementsystem EDC 15 C4

Das Motorsteuergerät des Y 25 DT-Motors hat folgende Merkmale:

• Öldruckgeber Auswertung geändert
• Abgleich der Injektoren zum Einspritzsystem
• Fehlerüberwachung der Ladedruckregelung geändert
• Informationseingang von der Lichtmaschine
• Ansteuerung des elektrischen Zuheizers
• Ansteuerung der Drallklappen
• Steuerung der Hydraulisch-pneumatischen Motordämpfungsblöcke.

Für die Drehzahlüberwachung hat der Y 25 DT-Motor einen Drehzahlgeber am Kurbelgehäuse für radiale Abnahme am innenliegenden Inkrementenrad (letzte Kurbelwellenwange). Der Motor beginnt ab 4000 U/min abzuregeln. Die Einspritzmenge wird kontinuierlich reduziert. Die Abregelgrenze ist bei ca. 4800 U/min erreicht.

Abgasanlage

Im Omega-B mit Y 25 DT-Motor wird ab MJ 2002 ein Startkatalysator eingebaut. Er befindet sich direkt am Turbolader und ist in das vordere Abgasrohr integriert.

Motorsteuerseite

Das Steuergehäuse des Y 25 DT-Motors besteht aus zwei Teilen. Der obere Teil ist am Zylinderkopf angegossen, der untere Teil ist als extra Gehäuseteil mit dem Zylinderblock und der Motorölwanne verschraubt. Über den Kettentrieb wird die Kurbelwellendrehbewegung auf die Nockenwelle übertragen.

Im Y 25 DT-Motor werden drei Ketten verwendet:

• Antriebskette-Ölpumpe
• Antriebskette-Hochdruckpumpe
• Steuerkette-Nockenwellen

Gespannt wird die Antriebskette-Hochdruckpumpe und die Steuerkette über einen hydraulischen Kettenspanner, der über zwei Kettenspannschienen auf diese beiden Ketten wirkt. Der Kettenspanner ist doppelt wirkend. Es wirken in einem Gehäuse zwei Kolben auf je eine Spannschiene. Abdichtung des Steuergehäuses zum Kurbelgehäuse mit Blechsickendichtung.

Nockenwellen

Der Y 25 DT-Motor ist im Vergleich zum X 25 DT-Motor ein DOHC-Motor. Die beiden Nockenwellen sind nebeneinander im Zylinderkopf angeordnet. Rechts die Nockenwelle-Auslassseite und links die Nockenwelle-Einlassseite. Pro Seite werden von je einer Nockenwelle zwei Ventile pro Zylinder betätigt. Der Antrieb erfolgt über eine Kette, die mit einer hydraulischen Spannvorrichtung über zwei Spannschienen automatisch gespannt wird. Die Antriebskette umspannt die Antriebsräder der beiden Nockenwellen und das der Common Rail-Hochdruckpumpe, die mit einer eigenen Antriebskette, wie beim X 25 DT-Motor, von der Kurbelwelle angetrieben wird. Die Nockenwellen sind aus einem Schalenhartguss gefertigt. Die Nocken haben einen negativen Nockenradius. Durch die Veränderung des Nockenradius wird der Kraftstoffverbrauch und die Abgasemission verringert.

Hydraulisch-pneumatische Motordämpfungsblöcke

Die Motordämpfungsblöcke im Omega-B mit Y 25 DT-Motor sind in ihrer Dämpfungseigenschaft über ein Hydraulisch-pneumatisches System veränderbar. Mittels Unterdruck werden die Hydraulisch-pneumatischen Motordämpfungsblöcke des Omega-B mit Y 25 DT-Motor, im Dämpfungsverhalten weicher oder härter gehalten. Hierdurch lässt sich die Schwingungsübertragung vom Motor zur Karosserie gezielt beeinflussen. Mit den Hydraulisch-pneumatischen Motordämpfungsblöcken wird die Eigenresonanz des Motors, angeregt durch Fahrbahnunebenheiten, gezielt gemindert und führt dadurch zu einem erhöhten Fahrkomfort.

Das System der Hydraulisch-pneumatischen Motordämpfungsblöcke besteht aus:

• zwei dämpfungssteuerbaren Motorlagern (Hydraulisch-pneumatische Motordämpfungsblöcke)
• einem elektromagnetischen Umschaltventil
• einem Steuergerät.

Das Ansteuern der Hydraulisch-pneumatischen Motordämpfungsblöcke erfolgt mit Unterdruck. In der Grundstellung liegt an den Hydraulisch-pneumatischen Motordämpfungsblöcken kein Unterdruck an. Die Hydraulisch-pneumatischen Motordämpfungsblöcke verhalten sich in diesem Zustand wie konventionelle Hydrolager, sie besitzen eine harte Dämpfung. Durch das Anlegen von Unterdruck am Steuerteil des Lagers wird die Federkraft vermindert, so dass die Hydraulisch-pneumatischen Motordämpfungsblöcke dann eine weichere Dämpfung haben als konventionelle Hydrolager. Der notwendige Unterdruck zur Ansteuerung der Lager wird an einem Verteiler in der Unterdruckleitung zwischen der Vakuumpumpe und dem Bremskraftverstärker entnommen. Im Leerlauf und im leerlaufnahen Bereich wird an beide Lager gleichzeitig Unterdruck angelegt. Dadurch wird eine weichere Dämpfung eingestellt.

Kühlung Abgasrückführung

Zur Reduzierung der NOx-Anteile des Abgases, wird lastabhängig ein Teil des Abgases, der Frischluft im Ansaugtakt über das Abgasrückführventil beigemischt. Bei dem Y 25 DT-Motor im Omega-B werden die Abgase vor dem Abgasrückführventil durch eine Wasserkühlung geleitet. Das rückgeführte Abgas wird um ca. 100 °C abgekühlt. Durch die Temperaturreduzierung wird verhindert, dass die Frischluft zu sehr erwärmt wird und damit die Füllung sich verschlechtert. Somit wird eine konstante, optimale Zylinderfüllung erreicht. Das Abgasrückführventil sitzt im Ansaugluftweg direkt am Einlasskrümmer. Der Kühlmitteldurchfluss des Kühlers der Abgasrückführung ist thermostatgesteuert und wird nur bei hohen Abgastemperaturen geöffnet. Durch das Abgasrückführsystem wird Abgas vom Auslasskrümmer über das Wellrohr aus Metall zum Kühler-Abgasrückführung geleitet. Im Kühler-Abgasrückführung findet nach dem Wärmetauscherprinzip über das Kühlmittel ein Temperaturausgleich statt. Über ein weiteres Metallrohr gelangt das Abgas zum Abgasrückführventil, das sich im Ansaugluftweg direkt am Einlasskrümmer befindet. Das Kühlmittel wird über ein Thermostat vom grossen Kühlmittelkreislauf zum Anschluss Kühlervorlauf-Abgasrückführung geführt. Über den Kühlerrücklauf-Abgasrückführung gelangt das Kühlmittel in den Kühlmittelkreislauf zurück.

Common Rail

Das Common Rail-Verfahren (Speichereinspritzsystem) ist das Einspritzverfahren, dass bei dem Y 25 DT-Motor im Omega-B angewendet wird. In einem gemeinsamen Hochdruckspeicher (Rail) wird durch eine Hochdruckpumpe ein hoher Druck aufgebaut, der für den jeweiligen Betriebszustand des Motors optimal eingeregelt wird. Kleine elektronisch gesteuerte Ventile, direkt an den Einspritzdüsen, geben sehr fein dosiert die Menge Kraftstoff in den Zylinder, die gerade benötigt wird. Mit diesem System kann ausserdem eine kleine Menge vorab eingespritzt werden (Voreinspritzung). Dadurch erhält der Y 25 DT-Motor seine Laufruhe.

Das “Common Rail”-System ist modular aufgebaut. Für das Einspritzverhalten sind in erster Linie folgende Komponenten verantwortlich:

• Magnetventilgesteuerte Injektoren im Zylinderkopf
• Hochdruckspeicher (Rail)
• Hochdruckpumpe

Zum Betrieb des Systems werden darüber hinaus noch folgende Komponenten gebraucht:

• Elektronisches Steuergerät
• Kurbelwellensensor
• Nockenwellensensor

Als Hochdruckpumpe für die Druckerzeugung dient eine Radialkolbenpumpe. Die Hochdruckpumpendrehzahl ist über eine Steuerkette an die Motordrehzahl gekoppelt. Aufgrund der nahezu gleichförmigen Förderung kann die Hochdruckpumpe deutlich kleiner und mit geringerem Spitzenantriebsmoment ausgelegt werden als bei konventionellen Einspritzsystemen. Die Injektoren bestehen aus je einer Einspritzdüse und einem Magnetventil. Das Motorsteuergerät gibt Impulse zum Öffnen bzw. Schliessen der Injektoren. Die erforderlichen kurzen Schaltzeiten für die zeitgerechte Einspritzung, lassen sich durch eine entsprechende Auslegung der Ansteuerung der Magnetventile vom Motorsteuergerät mit hohen Spannungen und Strömen erreichen.

Voreinspritzung

Bei der Voreinspritzung wird eine kleine Menge Dieselkraftstoff in den Zylinder eingespritzt, die den Wirkungsgrad der Verbrennung verbessert und folgende Effekte erzielt:

Der Kompressionsdruck wird durch eine Vorreaktion bzw. teilweise Verbrennung leicht angehoben, wodurch der Zündverzug der Haupteinspritzung verkürzt wird. Der Verbrennungsdruckanstieg und die Verbrennungsdruckspitzen werden verringert (weiche Verbrennung). Diese Effekte verringern das Verbrennungsgeräusch, den Kraftstoffverbrauch und die Schadstoffemission. Die Voreinspritzung trägt nur indirekt über die Verkürzung des Zündverzugs zum Drehmomentaufbau des Motors bei. Je nach Einspritzbeginn der Haupteinspritzung kann der spezifische Kraftstoffverbrauch ab- oder zunehmen.

Haupteinspritzung

Beim Speichereinspritzsystem “Common Rail” bleibt die Höhe des Einspritzdrucks während des gesamten Einspritzvorgangs unverändert bei 1350 bar.

Nacheinspritzung

Die Nacheinspritzung kann zur Kraftstoffbeimischung eingesetzt werden. Sie folgt der Haupteinspritzung während des Ausstosstaktes. Sie bringt eine genau dosierte Menge Kraftstoff in das Abgas ein. Im Gegensatz zur Vor- und Haupteinspritzung wird der Kraftstoff nicht verbrannt, sondern durch die Restwärme im Abgas verdampft. Dieses Abgas-Kraftstoff-Gemisch wird im Ausstosstakt über die Auslassventile zur Abgasanlage geführt. Über die Abgasrückführung wird ein Teil des Kraftstoffes wieder der Verbrennung zugeführt und wirkt wie eine sehr frühe Voreinspritzung.

Hochdruckpumpe

Die Hochdruckpumpe ist die Schnittstelle zwischen dem Hochdruckteil und dem Niederdruckteil des Kraftstoffsystems. Sie hat die Aufgabe, immer genügend verdichteten Kraftstoff in allen Betriebsbereichen bereitzustellen. Das schließt das Bereitstellen einer Kraftstoffreserve mit ein, die für einen raschen Druckanstieg im Hochdruckspeicher (Rail) notwendig ist.

Die Hochdruckpumpe erzeugt permanent den Systemdruck von 1350 bar für den Hochdruckspeicher (Rail). 

• Die Hochdruckpumpe wird vom Motor über eine Kette direkt von der Kurbelwelle angetrieben.
• Die Schmierung erfolgt durch den Kraftstoff.
• Das Druckregelventil befindet sich direkt an der Hochdruckpumpe.

Der Kraftstoff wird mit drei radial angeordneten Pumpenkolben innerhalb der Hochdruckpumpe komprimiert. Diese Kolben sind jeweils um 120° zueinander versetzt angeordnet.

Die Zusatzkraftstoffpumpe fördert Kraftstoff über den Kraftstofffilter mit Wasserabscheider zum Sicherheitsventil. Der Kraftstoff wird durch die Drosselbohrung des Sicherheitsventils in die Hochdruckpumpe geleitet. Die Antriebswelle mit ihren Exzenternocken steuert die drei Pumpenkolben entsprechend der Nockenform. Überschreitet der Förderdruck (8 bar) den Öffnungsdruck des Sicherheitsventils (0,5 – 1,5 bar), kann die Zusatzkraftstoffpumpe Kraftstoff durch das Einlassventil der Hochdruckpumpe in denjenigen Pumpenelementraum drücken, bei dem sich der Pumpenkolben nach unten bewegt (Saughub). Wird der untere Totpunkt des Pumpenkolbens überschritten, so schliesst sich das Einlassventil und der Kraftstoff im Pumpenelementraum kann nicht mehr entweichen. Er kann nun über den Förderdruck der Zusatzkraftstoffpumpe hinaus komprimiert werden. Der sich aufbauende Druck öffnet das Auslassventil sobald der Druck des Hochdruckspeichers (Rail) (1350 bar) erreicht ist; der komprimierte Kraftstoff gelangt in den Hochdruckkreis. Der Pumpenkolben fördert so lange, bis der obere Totpunkt erreicht wird (Förderhub). Danach fällt der Druck ab, so dass das Auslassventil schliesst. Der verbleibende Kraftstoff entspannt sich; der Pumpenkolben bewegt sich nach unten.

Einlasskrümmer

Der Einlasskrümmer des Y 25 DT-Motors besteht aus Kunststoff. Er verteilt die Ansaugluft auf zwei unterschiedliche Einlasskanäle pro Zylinder. Die Ansaugluft wird durch den Einlass-Drallkanal, und je nach Betriebszustand des Motors, auch über die geöffneten Einlass-Drallklappen durch den Einlass-Tangentialkanal in den Brennraum geleitet.

Das System besteht aus:

• Kunststoff-Einlasskrümmergehäuse
• Drallklappen in Einlass-Tangentialkanälen
• Betätigungsgestänge
• Unterdruckdose
• Elektroumschaltventil
• elektronisches Steuergerät

Die Drallklappen befinden sich in den Anschlussstutzen vor dem Einlass-Tangentialkanal. Pro Zylinder ist eine Drallklappe verbaut. Bei geschlossenen Drallklappen wird die Ansaugluft über den Einlass-Drallkanal in den Brennraum geleitet. Dies bewirkt eine bessere Verwirbelung der Luft und damit niedrigere Emissionswerte im unteren Drehzahlbereich. Die Ansteuerung der Unterdruckdose erfolgt über ein Elektroumschaltventil, welches vom elektronischen Steuergerät geschaltet wird.

Zylinderkopf

Es handelt sich um einen Mehrventil-Zylinderkopf mit 24 Ventilen und 2 Nockenwellen. Desweiteren befindet sich pro Zylinder jeweils zwischen den Ein- und Auslassventilen ein Injektor.

Nachfolgend sind die wichtigsten Merkmale des Zylinderkopfes des Y 25 DT-Motors beschrieben:

• Aluminium-Guss.
• Angegossenes Steuergehäuse.
• Der Kühlmittelstrom fliesst von der Auslass- zur Einlassseite.
• Kühlmittelaustritt mittig zwischen 3. und 4. Zylinder.
• Pro Zylinder sind die Common-Rail-Injektoren zentral und senkrecht stehend angeordnet.
• 4-Ventiltechnik.
• Pro Zylinder ein Einlass-Drallkanal und ein Einlass-Tangentialkanal.
• Zusammengefasste Auslasskanäle im Zylinderkopf. Zwei Auslasskanäle münden pro Zylinder in einen Abgaskrümmereingang.
• Die Zylinderkopfhaube besteht aus einem Kunststoff-Gehäuse mit integriertem Ölabscheider, Vorabscheidung mit Zyklon, Feinabscheidung mit nachgeschaltetem Garnwickel. Befestigung am Zylinderkopf über Entkoppelungselemente.
• Dreilagige Zylinderkopfdichtung – Mehrlagenstahldichtung.
• Wasserdurchtrittsquerschnitte an die Erfordernisse einer gleichmässigen Kühlmittelströmung zylinderspezifisch angepasst.