Benzindirekt-einspritzung
Auch im Jahr 2020 werden noch mehr als 95 Prozent der Fahrzeuge mit Verbrennungsmotoren angetrieben. „Allerdings werden die Aggregate kleiner, komplexer, sparsamer und abgasärmer sein“, blickt Dr. Sebastian Schilling, Entwicklungsleiter Benzin-Einspritzsysteme bei Delphi nach vorn: „In meiner Funktion sehe ich, dass der Ottomotor auch in Zukunft eine wichtige Rolle spielt und er ist für Hybridantriebe sehr geeignet. Nun möchte ich zwei Innovationen vorstellen: Eine neue Generation von Injektoren für die direkte Einspritzung bei Ottomotoren an. Sie unterstützen den Übergang von der homogenen zur geschichteten direkten Einspritzung ohne Modifikationen in der Motorsteuerung.“ „Zweitens die elektrisch verstellbare Nockenwelle mit dreimal so schnellen Verstellzeiten wie bei der herkömmliche hydraulischen Verstelleinheit.“
Delphi’s Multec homogeneous GDi injector
Delphi ist auch auf dem Gebiet der Einspritztechnik für Ottomotoren ein kompetenter Partner und bietet eine komplette Produktfamilie von Injektoren für die direkte geschichtete Einspritzung des Ottokraftstoffes an. Sie sind so gestaltet, dass im Vergleich zur bisherigen homogenen direkten Einspritzung keine Überarbeitung der Motorsteuerung erforderlich ist. Der Injektor Multec 12 verfügt über eine Mehrloch-Düse und überzeugt durch sehr geringe Geräuschentwicklung. Delphi entwickelt weiterhin einen Multec 20-Injektor mit einer nach außen öffnenden Düsennadel für beste Sprayergebnisse. Bei homogener Einspritzung kann der Motor mit diesem Injektor sogar die Partikelgrenzwerte der EU6-Abgasnorm unterbieten.
Delphi-E-Phaser
Eine weitere Innovation aus unserem Hause ist die per elektrischen Aktuator verstellbare Nockenwelle, ein neuer Ansatz mit dreimal so schnellen Verstellzeiten wie die herkömmliche hydraulische Verstelleinheit. „Dank der kurzen Reaktionszeit des E-Phaser rücken fortschrittliche Verbrennungsstrategien wie die homogene Kompressionszündung (Homogeneous Charge Compression Ignition, HCCI) in greifbare Nähe, da ein schneller Wechsel der einzelnen Verbrennungszustände möglich wird“, erläutert Schilling. Mit einem elektrisch angetriebenen Aktuator lässt sich auch die Förderleistung der Ölpumpe verringern, was bis zu zwei Prozent Kraftstoff sparen kann. Außerdem unterliegt die elektrische Verstelleinheit nicht den Einflüssen unterschiedlicher Ölkonditionen während der Startphase des Motors.
„Natürlich sind bei der Weiterentwicklung der Ottomotoren noch etliche Herausforderungen zu lösen“, sagt Schilling. „Etwa eine rigorose Kostenkontrolle als Antwort auf die zunehmende Ausrüstung mit fortschrittlicher Technik.“ Delphi hat die Serienproduktion von Komponenten für die direkte Einspritzung des Ottokraftstoffs schon begonnen. Erste Fahrzeuge mit diesen Teilen werden in Kürze auf den Markt kommen.
So kann man also den Schluß ziehen und dem Ottomotoren eine große Zukunft prophezeien, da bei ihm erstens die Abgasnachbehandlung deutlich einfacher ist als bei seinem Pendant dem Dieselmotor. Zweitens sind seine Basiskosten deutlich geringer als beim Dieselmotor, so dass die technische „Aufrüstung“ den Preis nicht zu sehr in die Höhe treibt. Argumente, die für seinen Einsatz in Hybrid-Fahrzeugen sprechen.
Es gab noch einige Detailfragen, die ich hermit im Namen von Herrn Schilling klären möchte:
Was beschreibt der Begriff “homogen”?
Der Begriff „homogen“ steht für die Art der Verteilung des Kraftstoffgemisches im gesamten Verbrennungsraum des Motors. Somit ist hiermit die gleichmäßige Verteilung des Gemisches im gesamten Verbrennungsraum gemeint. Dagegen liegt bei einem strahlgeführten System eine inhomogene Verteilung vor. Also viel Kraftstoff im Bereich der Zündkerze aber wenig oder gar nichts, im restlichen Verbrennungsraum, abhängig von der Einspritzstrategie.
Es gibt im Brennraum die oben beschriebene homogene Verteilung oder die inhomogene Verteilung. Diese inhomogene Verteilung kann man durch eine andere Einspritzstrategie und andere Einspritzparameter erreichen. Diese inhomogene Verteilung wird durch ein gezielten Schichtbetrieb (spray-stratified operation) des Kraftstoffes erreicht. Man spritzt also in kurzen Abständen Kraftstoff in den Verbrennungsraum und hier insbesondere in die Kompressionsphase ein. Wir, bei Delphi benutzten hierzu für unsere Strategie unseren nach außen öffnenden M20 Injektor. Es gibt einen Autohersteller, der setzt den Piezoinjektor mit nach außen öffnender Düse ein.
Was ist mit Evolution von einer homogenen zu einer inhomogenen Verbrennung gemein? Das ist der Weg zu noch mehr CO2 Reduktion durch den Schritt zur der somit beschriebenen Einspritzstrategie also zur strahlgeführten Verbrennung, die mit einer inhomogenen Verteilung des Kraftstoffes im Verbrennungsraum einher geht. Nachteil einer solchen Verbrennung ist der magerer Betrieb, der dazu führt, dass noch ein NOx Absorber im Abgasstrang benötigt wird, und ebenso schwelfreier Kraftstoff verwendet werden muss. Dieser ist aktuell nicht weltweit vorhanden.
Für was steht die 12 bei Multec 12? Die Zahl 12 steht für Injektoren, die bis zu einem Kraftstoffdruck von 200 bar eingesetzt werden.