Adventsaktion 2017

0 von 3

Mercedes-Benz OM 471 – die zweite Generation

Roofline

Quadratur des Kreises: weniger Verbrauch und CO2 -Emissionen, mehr Leistung und Drehmoment.

1.100 Liter Kraftstoff im Jahr gespart, rund drei Tonnen weniger CO2 – zwei der wesentlichen Eckdaten für eine Fernverkehrs-Sattelzugmaschine mit der zweiten Generation des Heavy-Duty-Motors OM 471 von Mercedes-Benz bei einer jährlichen Laufleistung von 130.000 km. Vier Jahre nach Einführung der revolutionären Motorengeneration folgt nun die nächste Entwicklungsstufe – mit ihr baut der Mercedes-Benz Actros von Daimler Trucks seinen Effizienzvorsprung weiter aus. Den Ingenieuren von Mercedes-Benz ist dabei die Quadratur des Kreises gelungen: Der Kraftstoffverbrauch sinkt erneut um bis zu 3%, gleichzeitig steigt mit mehr Drehmoment die Fahrdynamik. Eine neue Spitzenleistung mit 390 kW (530 PS) und 2.600 Nm Drehmoment krönt die Baureihe. Nicht zuletzt ist die Robustheit abermals gewachsen. Kurz: Die zweite Generation des OM 471 setzt erneut Maßstäbe unter den Heavy-Duty-Motoren für schwere Nutzfahrzeuge.

Reihensechszylinder OM 471: neues Kapitel im Motorenbau.

Es ist die perfekte Verbindung von Ökonomie und Ökologie: Im Frühjahr 2011 prä­sentiert Mercedes-Benz im Vorgriff zur Abgasstufe Euro VI und den sukzessive neu eingeführten schweren Lkw Actros, Antos und Arocs für den schweren Fernverkehr, Verteiler- und Bauverkehr eine völlig neu entwickelte Motorengeneration. Erstes Mitglied der neuen Motorenfamilie ist der OM 471.

Der Heavy-Duty-Motor schlägt mit seiner Technik und mit den daraus resultieren­den Fähigkeiten und Eigenschaften ein neues Kapitel im Motorenbau für schwere Nutzfahrzeuge auf. Der Reihensechszylinder mit 12,8 Liter Hubraum überzeugt durch seine robuste Bauweise und technische Neuerungen mit hohem Kunden­nutzen. Wesentliche Merkmale sind zwei oben liegende und gebaute Nockenwellen, das einzigartige Common-Rail-Einspritzsystem mit Druckverstärkung X-Pulse, der asymmetrische Abgasturbo­lader, die leistungsstarke Motorbremse und eine Abgasreinigung mit SCR-Technik, Abgasrückführung und Partikelfilter zur Erfüllung der strengen Abgasvorschriften nach Euro VI.



Der Motor überzeugt sowohl Unternehmer als auch Fahrer.

Aufsehen erregten von Beginn an beeindruckende Verbrauchsvorteile des OM 471, unterstützt unter anderem durch hervorragende Aerodynamik und optimierte Nebenverbraucher. Den Beweis fuhr der neue Mercedes-Benz Actros zunächst im Herbst 2011 beim Record Run heraus, einer rund 10.000 km langen Verbrauchs­fahrt. Unmittelbar darauf spiegelten die Rückmeldungen der Kunden den niedrigen Verbrauch wider. Inzwischen bestätigen es sowohl Unter­nehmen als auch Fahrer: Die Baureihe OM 471 setzt Maßstäbe unter den schweren Lkw-Motoren weltweit.

Unternehmen profitieren vor allem von den günstigen Kosten: niedriger Kraftstoff- und Ölverbrauch, extrem lange Wartungsintervalle bis 150.000 km sowie Robust­heit und Langlebigkeit der Motoren. Fahrer schätzen den spontanen Antritt, die hohe Durchzugskraft schon bei niedrigen Drehzahlen sowie die Laufruhe der Triebwerke und ihre kraftvolle Motorbremse.

Inzwischen haben sich die Motoren der Baureihe OM 471 in der Praxis in den Lkw sowie in den Omnibussen von Mercedes-Benz und Setra bewährt. Einschließlich der eng verwandten Motoren für Märkte in Übersee summiert sich ihre Zahl auf mittlerweile 250.000 Einheiten – keine andere schwere Motorenplattform kommt auf höhere Stückzahlen und hat sich häufiger bewährt.



Konsequente Ausrichtung auf niedrige Kosten für den Kunden.

Die Motorenentwickler haben die guten Eigenschaften des OM 471 in seiner zweiten Generation mit vielen Einzelmaßnahmen nochmals deutlich ausgebaut. Das wichtigste Ziel der Weiterentwicklung: Die Motoren sind konsequent auf niedrige Betriebskosten ausgerichtet.

Die zweite Generation des OM 471 unterstreicht damit erneut die Qualität der Motoren. Mit ihr sinkt der Kraftstoffverbrauch abermals um bis zu drei Prozent und die schon fast sprichwörtliche Robustheit wird weiter erhöht. Gleichzeitig haben die Ingenieure das Drehmoment bei niedrigen Drehzahlen erheblich gesteigert und mit einer neuen Spitzenmotorisierung das Angebot auf nunmehr fünf Leistungsstufen ausgebaut.



Neu: fünf Leistungsstufen bis 390 kW (530 PS).

Der Mercedes-Benz OM 471 steht ab sofort in folgenden Grundausführungen zur Verfügung:

Leistung

Drehmoment

310 kW (421 PS) bei 1.600 U/min

2.100 Nm bei 1.100 U/min

330 kW (449 PS) bei 1.600 U/min

2.200 Nm bei 1.100 U/min

350 kW (476 PS) bei 1.600 U/min

2.300 Nm bei 1.100 U/min

375 kW (510 PS) bei 1.600 U/min

2.500 Nm bei 1.100 U/min

390 kW (530 PS) bei 1.600 U/min

2.600 Nm bei 1.100 U/min

Die Grundleistungsvarianten mit 310, 330 und 350 kW werden durch drei so genannte „Top Torque“-Ausführungen ergänzt. Bei diesen Motoren wird im Lkw-Einsatz im höchsten Gang des automatisierten Getriebes Mercedes PowerShift 3 bei Bedarf ein um 200 Nm höheres Drehmoment freigegeben. Diese Strategie verringert die Schalthäufigkeit und steigert die Transportgeschwindigkeit ohne Nachteile beim Kraftstoffverbrauch. Sie wird durch bei der zweiten Generation des Motors durch den nochmals optimierten schnellen Drehmomentaufbau bei sehr niedrigen Drehzahlen weiter verstärkt.

Die nüchternen Zahlen für das Leistungs- und Drehmomentmaximum der Trieb­werke spiegeln indes nur einen Ausschnitt wider: Das Leistungsmaximum steht bei allen Motoren der zweiten Generation nahezu konstant über einen weiten Drehzahlbereich von 1.450 bis 1.800 U/min zur Verfügung. Auch das höchste Drehmoment ist von rund 900 bis 1.450 U/min annähernd konstant. Daraus resultiert eine ex­zellente Fahrbarkeit mit einem außerordentlich breiten nutzbaren Drehzahlbereich.



Neu: die neueste Generation des Einspritzsystems X-Pulse.

Wesentlicher Bestandteil der neuen Motorengeneration ist die zweite Generation des Einspritzsystems X-Pulse, des einzigartigen Common-Rail-Systems mit Druckverstärkung im Injektor und freier Modellierbarkeit des Einspritzsystems. Der maximale Raildruck wurde von 900 auf 1.160 bar erhöht, was zu einem maximalen Einspritzdruck von 2.700 bar führt.

Bei der Einspritzdüse handelt es sich um eine Achtloch-Düse (bisher sieben Löcher), damit erhöht sich der maximale Durchfluss um rund zehn Prozent. Neu sind außerdem die Geometrie der Kolbenmulden, das von 17,3:1 auf 18,3:1 deut­lich angehobene Verdichtungsverhältnis sowie eine reduzierte Rate der Abgasrück­führung (AGR-Rate). Alle Maßnahmen zusammen führen zu einer weiteren Verbes­serung des Wirkungsgrads im gesamten Motorkennfeld. Ergebnis ist ein deutlich gesenkter Kraftstoffverbrauch. Passend zur neuen Drehmomentkurve verschoben sich die Bestwerte im Verbrauchskennfeld in Richtung auf niedrige Drehzahlen.

Da der Motor konsequent auf niedrigen Kraftstoffverbrauch ausgelegt ist, steigen im Gegenzug die NOx-Rohemissionen an. Dem wirkt die SCR-Technik mit einem neuartigen und effizienten SCR-Katalysator entgegen. Der Verbrauch von AdBlue liegt deshalb mit etwa fünf Prozent vom Kraftstoffverbrauch auf der Höhe der früheren Euro V-Motoren.

Die Kostenbilanz stimmt: Dem bis zu drei Prozent niedrigeren Kraftstoffver­brauch steht lediglich eine leicht erhöhte Menge des deutlich preisgünstigeren AdBlue zur Abgasreinigung entgegen. Anders formuliert: Bei einer jährlichen Fahrleistung von 130.000 km im Fernverkehr und einem Verbrauch von zirka 28,5 Litern/100 km auf einer anspruchsvollen Strecke mit voller Auslastung spart jeder einzelne Mercedes-Benz Actros mit der zweiten Motorengeneration des OM 471 im Jahr etwa 1.100 Liter Kraftstoff und stößt ungefähr drei Tonnen weniger CO2 aus.



Neu: Spitzenmotorisierung mit 390 kW (530 PS).

Die neueste Generation X-Pulse mit deutlich erhöhtem Einspritzdruck bildet gleichzeitig die Voraussetzung für die neue Spitzenmotorisierung des OM 471. Sie erreicht eine Leistung von 390 kW (530 PS) und ein herausragendes maximales Drehmoment von 2.600 Nm. Bereits bei seiner Leerlaufdrehzahl von 600 U/min tritt der neue Motor kraftvoll mit 1600 Nm Drehmoment an. Damit stößt der OM 471 in Leistungs- und Drehmomentbereiche vor, die noch vor wenigen Jahren erheblich größeren Motoren und Achtzylindern vorbehalten waren.

Der OM 471 zählt zu den kräftigsten Dieselmotoren seiner Klasse. Augenmerk verdienen sowohl die Leistung von 30,5 kW (41,4 PS) pro Liter Hubraum als auch das Drehmoment von 203 Nm pro Liter Hubraum. Mit seinen herausragenden Werten erfüllt das neue Spitzentriebwerk alle Anforderungen selbst für sehr an­spruchsvolle Einsätze mit 40 Tonnen Gesamtzuggewicht und mehr. Gleichzeitig profitieren Betreiber von klaren Gewichts- und Verbrauchsvorteilen im Vergleich zu größeren Motoren ähnlicher Leistungsstärke.



Neu: hohes Drehmoment bereits bei niedrigsten Drehzahlen.

Nicht nur die neue stärkste Ausführung, auch alle anderen Leistungsvarianten des OM 471 profitieren von der neuen Einspritzung. Zwar bleiben die Maximalwerte von Leistung und Drehmoment der Motoren nominell unverändert, jedoch steigen Leis­tungs- und Drehmomentkurven im untersten Drehzahlbereich erheblich stärker an und verleihen den Motoren damit eine neue Charakteristik. In allen Leistungsstufen erreichen die Triebwerke jetzt bereits bei knapp unter 800 U/min ein Drehmoment von mindestens 2.000 Nm. Je nach Leistungsstufe wird das Drehmomentmaximum nun schon annähernd zwischen etwa 800 und 950 U/min erreicht.

Ähnlich vorteilhaft sind deshalb auch die Leistungskurven der neuen Motoren aus­geprägt. Die Nenndrehzahl beträgt jetzt 1.600 U/min, doch auch beim bisherigen Wert von 1.800 U/min liegt die Leistung nur ein Prozent unterhalb des Maximums. Je nach Leistungsvariante werden 95 Prozent des Leistungsmaximums bereits bei etwa 1.300 bis 1.400 U/min erreicht.

Das bedeutet in der Praxis eine hervorragende Fahrbarkeit unter allen denkbaren Bedingungen in einem extrem breiten nutzbaren Drehzahlband von etwa 1.000 U/min. Speziell bei niedrigen Drehzahlen sind die ohnehin kraftvollen Motoren jetzt mindestens eine Leistungsklasse höher als bisher einzustufen.



Neu: Drehzahlabsenkung durch längere Achsübersetzung.

Mercedes-Benz nutzt diese neue Charakteristik für eine längere Standard­übersetzung der Hinterachse. Eine Übersetzung von i=2,533 statt bisher i=2,611 bedeutet eine Senkung des Drehzahlniveaus um drei Prozent. Daraus resultieren bei Bereifung 315/70 R 22,5 eine Drehzahl von nur rund 1.150 U/min bei einer Geschwindigkeit von 85 km/h. Dank der neuen Leistungscharakteristik geht dies ohne Einbußen an Fahrleistung einher. Im Gegenteil: Die Motoren zeigen deutlich höhere Reserven an Steigungen.

Deutlich wird dieses Plus nicht nur auf Autobahnfahrten, sondern auch auf Bundes- und Landstraßen. Dies wird am Beispiel des besonders beliebten Actros 1845 sichtbar. Bei einer Geschwindigkeit von 65 km/h dreht sein Motor mit der neuen Achse im höchsten Gang nur knapp 900 U/min. Das Triebwerk entwickelt bei dieser Drehzahl bereits annähernd sein volles Drehmoment von 2.200 Nm und zeigt dabei sogar noch deutliche Reserven. Mit der bisherigen Auslegung von Motor und Achse war der Actros 1845 im höchsten Gang bei gleichem Tempo mit etwas mehr als 900 U/min unterwegs, sein Drehmoment von knapp 2.000 Nm lag bereits im fallenden Bereich.

Zusammengefasst bedeutet dies: Die zweite Generation des Mercedes-Benz OM 471 verbindet spürbar höhere Fahrleistungen mit einem deutlich niedrigeren Verbrauch.



Neu: patentierte Lösung für die Abgasrückführung.

Zu den Besonderheiten des Motors OM 471 gehörte von Beginn an sein asym­metrischer Turbolader. Zum schnellen Aufbau des Ladedrucks mit entsprechend flottem Anstieg von Leistung und Drehmoment werden die Abgase der Zylinder vier bis sechs ohne Umweg direkt in die Turbine geleitet. Von den Abgasen der Zylinder eins bis drei wird dagegen eine definierte Abgasmenge für die Abgasrückführung abgezweigt. Sie dient der Senkung der NOx-Emissionen.

Diese Lösung wurde im Prinzip beibehalten, jedoch im Detail entscheidend weiter­entwickelt. Anstelle der bisherigen AGR-Klappe im AGR-Pfad gibt es nun eine weit nach vorn verlegte AGR-Klappe im Abgaskrümmer, deutlich vor dem Eintritt des Abgases in den Turbolader.

War die Verteilung der Abgase zwischen Abgaskrümmer und Turbolader bisher unter anderem von der Form des Krümmers und der Geometrie des asymme­trischen Turboladers abhängig, so ist die Verteilung jetzt stufenlos und sehr präzise im gesamten Bereich des Motorkennfelds regulierbar. Daraus resultieren ein wirkungsvolles Thermomanagement und eine generell geringere AGR-Rate mit Vorteilen für den Kraftstoffverbrauch.

Sowohl die AGR-Rate als auch die Abgasflut zum Turbolader lassen sich aufgrund der neuen Position der Klappe entsprechend den Betriebskennlinien des Motors steuern. Eine Erfassung der Abgasrückführung durch einen Sensor im Venturi-Rohr (dem Bypass der Abgasrückführung) sowie eine nachgelagerte AGR-Regelung ist daher nicht mehr erforderlich.

Die stufenlos steuerbare AGR-Klappe in ihrer neuen Position eröffnet darüber hinaus eine neue Bandbreite der Asymmetrie: Ganz nach Bedarf können die Abgase der drei Spenderzylinder zwischen null und 100 Prozent der Verbrennung zugeführt werden – einzigartig im Motorenbau. Die AGR-Klappe steuert damit nicht nur den Abgasstrom zur Abgasrückführung, sondern auch den Turbolader.



Neu: asymmetrische Einspritzung optimiert die Abgasqualität.

Ebenfalls neu ist die asymmetrische Einspritzung. Im normalen Fahrbetrieb werden die Injektoren aller sechs Zylinder des OM 471 mit der identischen Menge Kraft­stoff versorgt. Ist bei geringer Last eine Regeneration des Diesel-Partikelfilters erforderlich, wird zur Anhebung der Abgastemperatur eine hohe AGR-Rate bis in den Bereich von 50 Prozent eingestellt.

Um in diesem Fall eine unvollständige Verbrennung mit einem entsprechend höheren Anteil von Rußpartikeln im Abgas zu verhindern, wird die Kraftstoffmenge in den Zylindern eins bis drei bei einer Steigerung der AGR-Rate gleichzeitig stufenlos zurückgenommen und parallel dazu in den Zylindern vier bis sechs erhöht. Im Extremfall kann die eingespritzte Menge für die ersten drei Zylinder bis auf null reduziert werden, während die anderen drei Zylinder wie unter Volllast arbeiten. Die Leistungsabgabe sowie der Kraftstoffver­brauch werden durch diese Reduzierung bis zur Zylinderabschaltung nicht beein­flusst, die Abgasqualität dagegen steigt und der Rußpartikelausstoß sinkt.

Die Verschiebung erfolgt für den Fahrer unmerklich. Gleiches gilt, wenn durch einen Tritt auf das Gaspedal die Last steigt und die Einspritzung wieder für alle Zylinder gleichmäßig erfolgt.



Neu: Turbolader aus eigener Fertigung mit Spitzen-Wirkungsgrad.

Mitverantwortlich für den schnellen und hohen Leistungsanstieg bei niedrigen Drehzahlen ist ein neuer asymmetrischer Turbolader. Er wurde von Mercedes-Benz entwickelt und wird im Motorenwerk Mannheim hergestellt. Der eigene Turbolader gewährleistet eine präzise Anpassung an die Erfordernisse des OM 471. Der Turbolader über­zeugt durch seinen hervorragenden Wirkungsgrad. Sehr eng gesteckte Toleranzen in der Serienfertigung sichern höchste Qualität und Langlebigkeit.

Der asymmetrische Turbolader verfügt wie zuvor über eine feste Turbinen­geometrie. Technisch ist diese Variante weit weniger komplex und damit anfällig als etwa ein Turbolader mit variabler Turbinengeometrie. Zu einer Vereinfachung trägt ebenfalls der Verzicht auf ein Wastegate-Ventil bei. Dieser Schritt reduziert die Komplexität des Turboladers und vermeidet eine potenzielle Fehlerquelle wie etwa Undichtigkeiten – ein weiterer Pluspunkt für die Robustheit und Langlebigkeit des OM 471.



Neu: noch robuster durch Entfall von Sensoren und vorgesteuerten Betrieb.

Mercedes-Benz verzichtet bei der zweiten Generation des OM 471 nicht nur auf ein Wastegate-Ventil für den Turbolader, sondern auch auf eine Ladedruckregelung. Zusammen mit dem Entfall des AGR-Sensors und der AGR-Regelung bedeutet dies: Der thermodynamisch bis ins Detail optimierte Motor wird rein vorgesteuert betrieben.

Durch diese Steuerung arbeitet der Motor noch effizienter. Die zielgenaue Vor­steuerung sämtlicher Stellgrößen führt zu einem optimalen Wirkungsgrad ohne den Umweg über einzelne Regelungen und deren Kombination. Die ausgetüftelte Strategie der Emissionsregelung zum Beispiel überlagert die bisher übliche Einzel­regelung von Abgasrückführung und Ladedruck und arbeitet auf diese Weise deutlich wirkungsvoller.

Gleichzeitig wird der Motor durch Entfall zahlreicher Komponenten und Teile nochmals robuster. Der Grundgedanke ist ebenso einfach wie schlüssig: Was nicht verbaut wird, kann auch nicht zu einem Defekt führen.

Statt auf Sensoren mit einer nachgeführten Regelung setzt Mercedes-Benz auf verschiedene Modi zur Unterstützung, etwa beim Betrieb mit kaltem Motor, mit kalter Ansaugluft oder mit einer kalten Abgasnachbehandlung. Ebenso sind Modi für den Einsatz in mittleren und großen Höhen sowie für die passive und aktive Regeneration oder die Regeneration im Leerlaufbetrieb hinterlegt. Mit Ausnahme der aktiven Regeneration handelt es sich dabei durchweg um stufenlose Rege­lungen, mit denen der Motor stets im Bereich des optimalen Wirkungsgrads betrieben werden kann.



Neu: Klimaanlage spart Kraftstoff.

Beim Thema TCO, Kraftstoffverbrauch und Emissionen betrachtet Mercedes-Benz sämtliche Komponenten des Fahrzeugs. Das zeigen der Actros und seine Kollegen seit 2011 durch geregelte Nebenaggregate und innovative kraftstoffsparende Luft­presser. Bestandteil der aktuellen Optimierung ist eine neue Klimaanlage. Ihr Kühl­kompressor arbeitet mit einem höheren Wirkungsgrad und das Luft­management überzeugt mit einer bedarfsgerechten Regelung von Frisch- und Umluft. Die Klima­anlage trägt auf diese Weise ebenfalls zur Verbrauchsersparnis der schweren Lkw von Mercedes-Benz bei.



Kraftstoffverbrauch in nur vier Jahren um 13 Prozent gesenkt.

Die Fortschritte sind beeindruckend: Seit dem Jahr 2011 ist der Durchschnittsverbrauch durch die Einführung des neuen Actros nach Abgasstufe Euro VI, den vorausschauenden Tempomaten Predictive Powertrain Control (PPC) und die zweite Motorengeneration im Vergleich zum bewährten Actros Vorgängermodell um 13 Prozent gesunken. Und dabei zählte bereits der bewährte Actros nach Euro V zu den sparsamsten Lkw Europas.

Üblich sind in der Nutzfahrzeugbranche dagegen langfristige Fortschritte von etwa 1,0 bis 1,5 Prozent im Jahr – das beweist die herausragende Technikkompetenz und Innovationskraft von Mercedes-Benz.

Im Jahr 2011 fuhr Mercedes-Benz mit den ersten Motoren nach Abgasstufe Euro VI weit vorweg. Dies wiederholt sich nun mit der zweiten Generation des OM 471. Die zweite Motorengeneration verbindet höchste Wirtschaftlichkeit mit außerordentlicher Leistungsfähigkeit. Mit ihr findet eine faszinierende Entwicklung ihren vorläufigen Höhepunkt. Doch der Weg geht weiter, die Nummer eins unter den schweren Lkw und die Nummer eins im Kraftstoffverbrauch wird nicht stehenbleiben.


Die zweite Generation des OM 471 in den Reisebussen von Mercedes-Benz und Setra.

Die zweite Generation des Mercedes-Benz OM 471 ist auch für die Reisebusse von EvoBus verfügbar. In den dreiachsigen Ausführungen des Mercedes-Benz Travego sowie der Setra ComfortClass 500 kommt optional die Ausführung mit 350 kW (476 PS) Leistung und 2.300 Nm Drehmoment zum Einsatz. Serienmäßig werden sie mit dem kompakteren Reihensechszylinder Mercedes-Benz OM 470 mit 10,7 l Hubraum ausgerüstet. Diese Leistungsstufe des OM 471 ist bei der Spitzenbau­reihe Setra TopClass sogar Serienausführung. In diesen Superhochdeckern findet auf Wunsch die Leistungseinstellung mit 375 kW (510 PS) und 2.500 Nm Drehmoment Verwendung.

Der Setra Doppeldecker S 431 DT überragt nicht nur durch seine Höhe, sondern auch durch die souveräne Kraft seines Motors überragend: Der Mercedes-Benz OM 471 ist hier mit 375 kW (510 PS) Leistung und 2.500 Nm Drehmoment Serienstand.


Noch keine Kommentare