Hyundai KIA U ist eine Baureihe von Vierzylinder-Dieselmotoren sowie ein vom 1,5-l-Modell auf drei Zylinder reduzierter Motor gleicher Technik. Die Motoren verfügen über Direkteinspritzung, Turbolader und zwei obenliegende Nockenwellen (DOHC) sowie vier Ventile pro Zylinder.Bauweise des Motors Die Motoren werden von Hyundai/KIA in Ulsan (Südkorea) und seit 2007 für Europa bis auf den 1,1 und 1,5 L in Žilina (Slowakei) gefertigt.Fertigung in Ulsan (Südkorea) Der Bau eines indischen Motorenwerks für die U-Reihe in Irrungattukatoi wurde 2009 angekündigt, dann verworfen und soll nun Anfang 2011 entschieden werden.
Der Motorblock besteht aus Grauguss, sein Zylinderkopf aus Aluminium.Materialien der U-Reihe Basismotor ist der 1,5 L mit einer Bohrung von 75 mm und einen Hub von 84,5 mm. Der 2006 hinzugekommene 1,1 L hat dieselben Maße, aber als einziger der Reihe nur drei Zylinder, beim 1,6 L von 2005 wurde die Bohrung auf 77,2 mm vergrößert. Der 2010 ergänzte 1,7 L vergrößert auf dieser Basis noch den Hub auf 90,0 mm. Der im gleichen Jahr erschienene 1,4 L reduziert schließlich den Hub auf 79 und die Bohrung wieder auf die des 1,5 L mit 75 mm. Der 1,5 L wiegt mit 157 kg nur 14 Prozent mehr als der 1,1 L mit 140,4 kg, obwohl er ein Viertel mehr Hubraum und Leistung hat. (PDF, 1,9 MB) Hierzu trägt auch die Ausgleichswelle des Dreizylinders bei, die kein anderer Motor der Reihe besitzt. Von diesen sind, abgesehen vom 1,5 L, keine Gewichte veröffentlicht worden. Gleiches gilt für die Leerlaufdrehzahlen der gesamten Reihe.
Die Kraftübertragung von der Kurbelwelle zur Nockenwelle erfolgt mittels Steuerkette. Ausnahme ist der 1,6 L Motor mit 90 PS der bis Sommer 2007 gebaut wurde, der einen Zahnriemen erhielt (siehe auch Geschichte). Der Antrieb der Nebenaggregate erfolgt durch einen Serpentinenriemen. Seine Inspektion ist alle 20.000 km oder 12 Monate vorgesehen, sein Austausch erst bei Bedarf.Hyundai i30 Handbuch Kapitel 7, S. 14 Wartungsintervall AntriebsriemenHyundai i20 Handbuch Kapitel 7, S. 21 Wartungsintervall Antriebsriemen
Die Ventile werden über Rollenschlepphebel betätigt, die wie eine Wippe agieren. Auf deren Scheitelpunkt liegt der Nocken an. Während seiner Umdrehung drückt er eine Seite und damit zwei Ventile nach unten, während auf der anderen der mittels eingebauter Feder sich streckende Hydrostößel immer bündig anliegt.vgl. , Diese Form des Ventilspielausgleichs ist wartungsfrei, selbst eine Inspektion ist im Wartungsplan nicht vorgesehen. Eine Abnutzung würde sich durch ein Tickgeräusch mitteilen.Tick- oder Klackergeräusch durch loses Ventileinstellplättchen:
U Geschichte Die U-Reihe debütierte im Dezember 2004 im Hyundai Matrix in 1,5-l-Fassung mit 102 PS. Diese war jedoch mehr eine Vorserie, denn bereits im März 2005 wurde sie umfangreich aktualisiert und erschien mit 110 PS im KIA Rio.Marktstart des U 1.5 110 PS Dennoch erhielt noch im Juli 2005 der Kia Cerato die alte Fassung. Weniger als zeitlich, ist die Überarbeitung daher anhand einer Leistung ungleich 102 PS erkennbar, denn es folgten eine 75-PS-Version, wo dies landesbezogen Steuer- oder Versicherungsersparnisse für den Käufer versprach,Ersparnis durch Low-Powerversion in Österreich und schließlich eine 88-PS-Variante für den Hyundai Getz im August 2005.Marktstart des U 1.5 88 PS im Hyundai GetzMarktstart des U 1.5 110 PS im Hyundai Getz Von der 102-PS-Urfassung unterscheiden sich alle drei im Einspritzdruck. Dieser stieg von 1350 auf 1600 bar, die Abgasrückführung erfolgt zudem gekühlt, elektronisch geregelt und die einströmende Luft wird drallgeregelt (siehe hier). Insgesamt bereinigen diese Maßnahmen die 110-PS-Version auf Euro-4-Niveau, auch ohne den optionalen, offenen Partikelfilter. Die 102-PS-Version erfüllte Euro 3.
Die 1,6-l-Variante debütierte im Juni 2005 im KIA Cerato mit 116 PS. Sie entspricht dem technischen Stand des 1,5 L mit 110 PS und ist dessen aufgebohrte Fassung. Wahrnehmbare Verbreitung fand sie aber erst mit dem Start des KIA cee'd im Dezember 2006. Hinzu kam bei diesem Anlass dann die 90-PS-Fassung des Motors. Jene unterscheidet sich von allen anderen Dieselmotoren der Reihe, indem sie anfangs einen Zahnriemen verwendete. Ab Sommer 2007, dem Verkaufsbeginn des Hyundai i30, wurde sie dann aber ebenfalls mit Steuerkette produziert.Anfängliche Verwendung eines Zahnriemens im U 1.6 90 PSVerwendung einer Steuerkette im zuvor erschienen U 1.6 115 PS Erst die U2-Serie brachte für diesen Motor Neuerungen, wobei er zugleich der einzige ist, der direkt in diese übernommen wurde. 2011 folgte ihm der Dreizylinder, der damit auch die zweite Serie vervollständigte.
Im November 2005 komplettierte ein Dreizylinder die erste Serie. Er entsprach bis auf die Zylinderzahl dem 1,5 L in 110-PS-Fassung und fasst damit 1,1 L. Einzige Änderung ist die Ergänzung einer Ausgleichswelle, um dem durch die unrunde Zylinderzahl ebenso unrunden Lauf entgegenzuwirken. Sie ist in der Ölwanne integriert. Zusätzlich wirken an der Kurbelwelle aller U-Motoren lattenrostförmige Verstrebungen den Vibrationen entgegen.
Die U-Reihe ist die erste gemeinsam von Hyundai/KIA entwickelte Dieselreihe nach ihrem Zusammenschluss 1999. Bei der 2000 präsentierten D-Reihe war mit VM Motori noch ein externer Partner maßgeblich beteiligt. Auch das europäische Powertrainzentrum in Rüsselsheim wurde mit der U-Reihe eingeweiht.
Zur schnelleren Erwärmung des Innenraumes besitzen Fahrzeuge mit U-Motoren einen elektrischen Zuheizer (PTC). Dieser ist im Luftstrom angebracht und erwärmt ihn bedarfsgerecht über einen elektrischen Widerstand. Damit wird eine deutlich schnellere Erwärmung erreicht, als ein Dieselmotor sie allein oder mit Zuheizer für den Kühlwasserkreislauf leisten könnte. Ein solcher Kühlwasser-Zuheizer hat allerdings den Vorteil, wesentlicher Bestandteil einer Standheizung zu sein, welche damit kostengünstig nachgerüstet werden könnte. Der verbaute elektrische Zuheizer erfordert hingegen einen kompletten Standheizungssatz.
Der 1,1 L ist seit Sommer 2007 nachfragebedingt nicht mehr in Deutschland erhältlich, aber selbst 2011 noch in einigen Ländern Europas verfügbar.Verwendung des unveränderten U 1.1 im KIA Picanto Der 1,5-l-Vierzylinder wird ebenso unverändert – aber fast nur noch in außereuropäischen Märkten – angeboten. Eingesetzt werden beide in bereits länger gebauten Modellen. Nur jene mit dem 1,1 L sind jedoch so aktuell, dass sie noch in Europa angeboten werden (vgl). Die seit 2011 aktuelle Euro-5-Norm ist dabei kein Hinderungsgrund, denn sie muss nur von neu auf den Markt kommenden Modellen erfüllt werden. Vorhandenen genügt die Euro-4-Konformität, wie sie beide Motoren bieten.
Einspritzung Die Direkteinspritzung erfolgt über von oben in den Zylinder reichende Düsen. Die Düsen werden von einer Kraftstoffleitung für alle Zylinder beliefert (Common Rail), in welcher der Diesel mit 250 bis 1350 bar (102-PS-Version) oder bis 1600 bar ansteht (alle anderen).Einspritzdruck der U-Serie außer 102 PS-Version Letztere Zahl zeigt, dass es sich um Systeme der ersten („CRS1“ mit 1350 bar) und zweiten („CRS2“ mit 1600 bar) Bosch-Generation handelt. Der gesteigerte Druck führt zu homogenerer Gemischbildung und damit weniger sauerstoffreichen, stickoxidproduzierenden und sauerstoffarmen, rußproduzierenden Nestern. Auch die Anzahl der Einspritzungen pro Zündvorgang wurde dabei erhöht. Anstelle der Piloteinspritzung, der kurz vor dem Zündzeitpunkt eine Haupteinspritzung folgt, ist die Pilotkraftstoffmenge in zwei Einspritzungen unterteilt, der nach der Hauptladung nach Bedarf zwei Nacheinspritzungen folgen können. Diese Unterteilung verbessert die Laufkultur, da der Verbrennungsvorgang im Zylinder in die Länge gezogen wird. Zudem verteilen sich kleinere Kraftstoffmengen besser im Zylinder. Dies reduziert wiederum Ruß und Stickoxide. Die Nacheinspritzungen dienen der teilweisen Verbrennung entstandener Rußpartikel.
Diesen Effekt unterstützt die Drallregelung des Einlasskanals. Dabei wird eines der beiden Einlassventile jedes Zylinders bis mittlerer Last zugelassen. So wird durch Verengung die bei kleinerer Last geringere Luftmenge genauso stark verwirbelt, wie die durch zwei Ventile strömende Volllast-Luftmenge. Diese Drallregelung erfolgt mittels „swirl control valve“. Eine starke Verwirbelung ist nötig, um den erst jetzt im Verdichtungstakt zugegebenen Diesel möglichst gleichmäßig zu verteilen und damit rückstandsfrei zu verbrennen.
Schadstoffreduktion Diese Serie verfügt über keine Rußfilterung oder Stickoxid-Reduktion in der Abgasnachbehandlung. Diese besteht nur aus einem Oxidationskatalysator, welcher aufgrund der hohen Sauerstoffmengen im Abgasvergleich zum Ottomotor den dort üblichen Drei-Wege-Katalysator ersetzt.Oxidationskatalysator der U-Serie Anders als dieser lässt er die Stickoxide passieren und arbeitet damit als Zwei-Wege-Katalysator. Wie sein Pendant verarbeitet er mithilfe von Sauerstoff das Kohlenmonoxid (CO) zu Kohlendioxid (CO2) und Kohlenwasserstoffe (HC) zu Kohlendioxid und Wasser. Die Stickoxide bleiben außen vor, da aufgrund des Sauerstoffüberschusses jener zuerst mit dem Kohlenmonoxid reagiert (2 CO + O2 zu 2 CO2). Damit steht dieses Kohlenmonoxid nicht mehr den Stickoxiden (NOx) zur Reduktion in reinen Stickstoff zur Verfügung (CO und NO zu N2 und CO2).
Die 1,5- und 1,6-l-Motoren dieser Serie wurden in manchen Märkten, darunter Deutschland, und für manche Modelle (Hyundai Matrix ab 2008, i30 und KIA cee'd ab Beginn) mit einem Partikelfilter ausgerüstet. Wo er angeboten wurde, war er serienmäßig. Dabei war nur für den 1,6 L mit 116 PS durchgängig ein geschlossenes System verfügbar, die 90-PS-Variante erhielt bis Dezember 2008 ein offenes, der 1,5-l-Motor nur dieses.Umstellungszeitpunkt, der Start der i30-Fertigung in Tschechien (i30 FDH) Dem Filter ist im selben Gehäuse ein Oxidationskatalysator vorgeschaltet. Beide wurden im europäischen Konzern-Powertrainzentrum in Rüsselsheim entwickelt.Entwicklungsort des Partikelfilters Im Gegensatz zu offenen Systemen ist der geschlossene Typ nicht nachrüstbar, da der Motor über eine Sensorik den Füllstand des Filters erkennen und diesen bedarfsweise regenerieren muss. Dafür steigt die Filterleistung von rund 30 auf über 95 Prozent der Partikelmasse, gleiches gilt für die Anzahl der besonders relevanten Nanopartikel (siehe Kasten mit Hinweisen zu Partikeln am Anfang des Artikels).