Für die hocheffiziente Drei- und Vierzylinder-Baukastenmotoren-Generation der BMW Group liefert MANN+HUMMEL ein Kunststoffölfiltermodul, das höchste Anforderungen erfüllt.
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Kunststoffölfiltermodul mit drei Varianten
Eine enge Verzahnung aller Entwicklungsbereiche sowie ein weitreichender Simulationsumfang ermöglichten einen effizienten Produktentstehungsprozess mit nur geringfügigen Änderungen und sparten damit zeitintensive Entwicklungsschleifen.
Weniger ist bekanntlich mehr. Das gilt auch für Bauteilvarianten in der Automobilindustrie. Weltweit setzen Fahrzeughersteller auf Gleichteilstrategien, steigern so ihre Effizienz und sparen Kosten. Ein Ergebnis dieser Strategie ist die Baukastenmotoren-Generation von BMW für Drei- und Vierzylinder Diesel- und Benzinmotoren. Passend dafür entwickelte MANN+HUMMEL ein Kunststoffölfiltermodul mit drei Varianten, die höchste technische Anforderungen erfüllen und der Gleichteilstrategie der BMW Group gerecht werden.
Schneller zum Produkt
Basis für die erfolgreiche Umsetzung bildete die enge Verzahnung von Simulation, Konstruktion, Entwicklung, Musterbau, Erprobung, Werkzeugbau und Fertigung. Die intensive Zusammenarbeit der einzelnen Fachbereiche sparte Entwicklungsschleifen und half, den engen Zeitplan einzuhalten. So führten umfangreiche Simulationen bereits in der frühen Entwicklungsphase zu einem sehr hohen Reifegrad des Bauteils. Die hohe Übereinstimmung von Simulations- und Erprobungsergebnissen half außerdem dabei, technische Änderungen und damit die Zahl an Wiederholerprobungen deutlich zu reduzieren. Das bedeutete auch: weniger Nachjustieren am Prüfstand und bei den Werkzeugen. Bereits wenige Wochen nach Auftragsvergabe hielt die BMW Group erste funktionsfähige B‑Muster in der Hand. Programme für die Bauteilvermessung und Anspritzpunkte im Werkzeug aus der B‑Musterphase konnten direkt als Grundlage für die Serienproduktion übernommen werden.
Dreimal gut gekühlt
Effizient arbeiteten die Filterspezialisten von MANN+HUMMEL auch beim Bauteildesign. Die Modulstrategie der BMW Group immer im Blick, konstruierten sie das Ölfiltermodul für die unterschiedlichen Motoren und Anwendungen mit einem maximal hohen Anteil an Gleichteilen. Lediglich die Gestaltung des Ölkühlers erforderte drei verschiedene Ausführungen: Die Basisvariante ist mit einem kompakten Ölkühler ausgestattet. Bei der Variante für Vierzylinder Dieselmotoren sorgt ein leistungsfähigerer Kühler für ein Plus an Kühlleistung. Das Ölfiltermodul für Benziner-Fahrzeuge mit Automatikgetriebe beinhaltet die kompakte Kühlerversion mit einem zusätzlichen Quick-Connector zum Anschluss des Kühlmittelkreislaufs an den Getriebeöl-Wasser-Wärmetauscher. Die Gehäuse der verschiedenen Varianten gestalteten die MANN+HUMMEL Ingenieure als Einheitsbauteil. Motor- und Kühlerflansch sind identisch und die Dichtungen lassen sich ebenfalls variantenübergreifend einsetzen.
Optimale Ölversorgung
Auch jenseits der Gleichteilestrategie war die Systemkompetenz der Entwickler bei MANN+HUMMEL gefragt. Denn mit den zunehmenden Temperatur- und Druckverhältnissen im Motorölkreislauf steigen auch die Anforderungen an die Dichtheit und Dauerfestigkeit der Ölfiltermodule. Das Gehäuse besteht darum aus hydrolysestabilisiertem PA66-GF50-Kunststoff mit erhöhtem Glasfaseranteil. Der Werkstoff hält so auch in kühlmittelführenden Bereichen selbst hohen Temperaturen und Drücken stand. Bei den Öl- und Kühlmittelkanälen achteten die Entwickler auf eine druckverlustoptimierte Gestaltung. In das Ölfiltermodul integrierte Umgehungsventile sichern die Ölversorgung auch beim Kaltstart mit hochviskosem Motoröl. Wird der Differenzdruck zu hoch, öffnen sich die Ventile und reduzieren die Druckverluste über Ölkühler und Ölfilter. Filter- und Kühlerumgehungsventil sind dabei als kompakte Gleichteile ausgeführt.
Wir hatten selten so wenige Änderungen in einem Entwicklungsprojekt. Unsere umfangreichen Simulationen haben sich hier ausgezahlt.
Jan-Eric Raschke, Projektleiter bei MANN+HUMMEL
Kompakt, robust und leistungsstark
Eine weitere Herausforderung bringt der Einsatz der Motoren in Ländern mit schlechter Öl- und Kraftstoffqualität mit sich. Dort können vermehrt Partikel, nicht spezifizierte Additive und Wasser über die Blowby-Gase ins Motoröl eingetragen werden und zu schnellerer Alterung des Öls und der eingesetzten Materialien führen. Für eine optimale Abscheideleistung sorgt hier das weiterentwickelte Mischfasermedium MULTIGRADE O‑M 15.3. Es besteht aus Zellulose und Polyesterfasern und ist mit Phenolharz imprägniert. Das kompakte Element hält selbst sehr hohen spezifischen Volumenströmen stand. Über Rasthaken an der angeklebten Kunststoffendscheibe lässt sich das Filterelement einfach und schnell ausbauen. Das elementfeste Mittelrohr sorgt dabei für maximale Stabilität. Dank des robusten Designs kann die BMW Group das Element universell für seine Drei- und Vierzylinder Diesel- und Benzinmotoren einsetzen.
Künftig kommt das Kunststoffölfiltermodul auch in der chinesischen Motorenproduktion der BMW Group zum Einsatz. Die Lokalisierung läuft bereits: MANN+HUMMEL baut derzeit eine Fertigungslinie in China auf. Von dort gehen die produzierten Bauteile dann direkt ins chinesische BMW‑Werk.
