Delphi forciert Entwicklung umweltfreundlicher Nfz-Motoren mit neuen Testkapazitäten

Delphi hat an seinem Technikzentrum in Gillingham (Großbritannien) moderne und umfangreiche Testeinrichtungen eingeweiht, die noch effizientere Dieselmotoren für Nutzfahrzeuge ermöglichen. Mit den neuen Prüfständen und Labors avanciert das Technikzentrum in Gillingham zu einem der weltweit führenden Entwicklungsstandorte für Dieselmotoren für Lkw, Busse und Off-Highway-Arbeitsmaschinen. Um diesen Fortschritt gebührend zu würdigen, veranstaltete Delphi am 22. und 23. April 2015 eine technische Fachkonferenz für Kunden und Geschäftspartner.

„Auf allen wichtigen Märkten der Welt gelten zunehmend strengere Emissionsregelungen. Das 2 - Delphi Diesel Manufacturing plant_Gillinghamerfordert fortschrittliche Einspritzsysteme und -strategien“, erklärt John Fuerst, Vizepräsident Antriebsentwicklung bei Delphi. „Mit unseren neuen Test- und Entwicklungskapazitäten können wir unsere Kunden noch besser bei der Erfüllung dieser Anforderungen unterstützen. Die in Großbritannien entwickelten und gefertigten Diesel-Einspritzsysteme von Delphi tragen wesentlich dazu bei, weltweit die Emissionen und Betriebskosten der Nutzfahrzeugantriebe zu senken.“ Am Technikzentrum Gillingham sind fast 500 Forscher und Ingenieure beschäftigt. Sie arbeiten eng mit den Experten der anderen beiden Delphi-Technikzentren in Großbritannien (Park Royal/London und Stonehouse/Gloucestershire) zusammen. Zusätzlich befindet sich in Gillingham eine Fertigungsanlage für Dieselinjektoren, in der weitere 290 Mitarbeiter beschäftigt sind.

  • Mit neuen Testkapazitäten optimiert Delphi die Entwicklung umweltfreundlicher und effizienter Dieselantriebe
  • Neue Labortechnik für die zukünftigen Herausforderungen von Nfz-Motoren
  • Optimierung der Verbrennungsvorgänge steht im Mittelpunkt

Zur Entwicklung neuer Einspritzsysteme, mit denen Motoren noch besser die Kriterien des neuen RDE-Zyklen (Real-world drive emissions) erfüllen zu können hat Delphi seine Laborkapazität erweitert, nicht nur für Pkw-Motoren, sondern nun auch aktuell für Nutzfahrzeugmotoren. Die Vorgänge im Verbrennungsraum von Motoren sollen noch detaillierter analysiert werden. Diese neuen Erkenntnisse fließen in neue Einspritzsysteme und –verfahren, die zu weiteren Emissionsreduzierungen beitragen werden.

Neue, strengere Vorschriften gilt es zu erfüllen

CO2Anteil

Grafik aus ITF Transport Outlook 2015

„Ein wesentlicher Treiber für die bevorstehende Ergänzung der gängigen Labor-Testzyklen ist die Einführung der RDE-Zyklen (Real-world drive emissions). Diese auf der Straße ermittelten Verbrauchswerte basieren auf deutlich anspruchsvolleren Lastwechseln, Geschwindigkeits- und Beschleunigungsprofilen“, erläutert John Fuerst. Vize Präsident für Engineering des Delphi Geschäftsbereich Powertrain. Das impliziert neue technische Herausforderungen, die erst noch tiefer analysiert werden müssen. Zusammen mit den kommenden noch strengeren Emissionsvorschriften und den sehr dynamischen Veränderungen in den aufstrebenden Märkten entsteht so eine stark Gemengelage, die die Motorentechnik stark herausfordert. Fuerst: „unsere schnelle, sehr genaue und effiziente neuen Labortechnik bildet die wichtige Grundlage für den technischen Fortschritt bei der Optimierung der Verbrennung.“ Delphi Automotive hat an seinem Technikzentrum in Gillingham (Großbritannien) moderne und umfangreiche Testeinrichtungen eingeweiht, die noch effizientere Dieselmotoren für Nutzfahrzeuge ermöglichen. Mit den neuen Prüfständen und Labors avanciert das Technikzentrum in Gillingham zu einem der weltweit führenden Entwicklungsstandorte für Dieselmotoren für Lkw, Busse und Off-Highway-Arbeitsmaschinen. Um diesen Fortschritt gebührend zu würdigen, veranstaltete Delphi am 22. und 23. April 2015 eine technische Fachkonferenz für Kunden und Geschäftspartner.

„Auf allen wichtigen Märkten der Welt gelten zunehmend strengere Emissionsregelungen. Das erfordert fortschrittliche Einspritzsysteme und -strategien“, erklärt John Fuerst, Vizepräsident Antriebsentwicklung bei Delphi. „Mit unseren neuen Test- und Entwicklungskapazitäten können wir unsere Kunden noch besser bei der Erfüllung dieser Anforderungen unterstützen. Die in Großbritannien entwickelten und gefertigten Diesel-Einspritzsysteme von Delphi tragen wesentlich dazu bei, weltweit die Emissionen und Betriebskosten der Nutzfahrzeugantriebe zu senken.“

Am Technikzentrum Gillingham sind fast 500 Forscher und Ingenieure beschäftigt. Sie arbeiten eng mit den Experten der anderen beiden Delphi-Technikzentren in Großbritannien (Park Royal/London und Stonehouse/Gloucestershire) zusammen. Zusätzlich befindet sich in Gillingham eine Fertigungsanlage für Dieselinjektoren, in der weitere 290 Mitarbeiter beschäftigt sind. Delphi ist einer der weltgrößten Lieferanten von Dieseleinspritzsystemen für Pkw und Nutzfahrzeuge. Ergänzend liefert Delphi auch Einspritzsysteme für Ottomotoren, elektrische und elektronische Systeme sowie Sicherheitstechniken und Fahrerassistenzsysteme.

Technischer Hintergrund

Das Technikzentrum Gillingham verfügt jetzt über viele neue und hochmoderne Prüfstände und Testsysteme. Mit Ihnen sind detaillierte Einblicke in die Einspritzsysteme von Lkw, Bussen und Off-Highway-Arbeitsmaschinen möglich. Diese Erkenntnisse nutzen die Delphi-Ingenieure zur Optimierung der Leistungsfähigkeit und Dauerhaltbarkeit der Einspritzsysteme. Außerdem sind sie eine wertvolle Hilfe, um die Folgen neuer Emissionsvorschriften besser zu verstehen und dafür jeweils maßgeschneiderte Einspritzstrategien zu entwickeln.

„Ein wesentlicher Treiber ist die bevorstehende Ergänzung der gängigen Labor-Testzyklen um die RDE-Zyklen (Real-world drive emissions). Diese auf der Straße ermittelten Verbrauchswerte basieren auf deutlich anspruchsvolleren Lastwechseln, Geschwindigkeits- und Beschleunigungsprofilen“, erläutert John Fuerst. „Das impliziert neue technische Herausforderungen, die erst noch tiefer analysiert werden müssen. Zusammen mit den kommenden noch strengeren Emissionsvorschriften und den sehr dynamischen Veränderungen in den aufstrebenden Märkten entsteht so eine stark fordernde Gemengelage. Unsere schnellen, sehr genauen und effizienten neuen Testsysteme verschaffen uns bei der Erfüllung dieser Aufgaben eine gute Ausgangslage.“ Ein Meilenstein wird die Reduzierung der Stickoxidemissionen sein. Die, Stand heute, stärkste Reduzierung sieht der Entwurf der US-Emissionsgesetzgebung für 2020 vor. Von heute 0,27 Gramm NOx pro Kilowatt und Stunde (0,2 Gramm NOx pro PS und Stunde) soll der Wert auf nur noch 0,13 bis 0,027 Gramm NOx pro Kilowatt und Stunde (0,1 und 0,02 Gramm NOx pro PS und Stunde) absinken.

Hinzu kommt: Bei den Nutzfahrzeugen gilt die Kraftstoffeffizienz als kritische Größe, da sie sehr stark die laufenden Betriebskosten beeinflusst. Delphi hat diesen Aspekt bei der Konzeption der Testeinrichtungen ebenfalls berücksichtigt. John Fuerst: „An den neuen Prüfständen können wir die anvisierten RDE-Testzyklen sehr gut simulieren. So können wir jetzt schon die Zeit bis 2020 optimal nutzen, um neue kraftstoffsparende Einspritztechniken zu entwickeln.“

Komplexe Motorsteuerungen besser validieren

Delphi ist sehr zuversichtlich, mit seinen fortschrittlichen Common-Rail-Einspritzsystemen die mittelfristig geplanten neuen Emissionsgrenzwerte zu erfüllen. „Unsere aktuelle Technologieplattform wird die Anforderungen bis in das nächste Jahrzehnt kostengünstig und langlebig erfüllen“, ist sich John Fuerst sicher. Größere Fortschritte sind allerdings bei der Motorsteuerung erforderlich. Diese Optimierungen kann der Fahrzeughersteller jedoch sehr einfach mit Softwareupdates realisieren, sobald sich die gesetzlichen Emissionsanforderungen ändern. Allerdings wird die Motorsteuerung immer komplexer. Beispielsweise setzen sich derzeit Closed-Loop-Regelkreise und Sensoren durch, die in Echtzeit die Einspritzung anpassen. In den neuen Testsystemen in Gillingham hat Delphi solche essenziellen Bestandteile der Motorsteuerung ebenfalls berücksichtigt.

Ein weiterer Vorteil der neuen Prüflabors ist die bessere Abbildung der Umgebungsbedingungen. Einspritzsysteme müssen künftig mit noch extremeren Temperaturen, Luftfeuchte-Werten und Kraftstoffqualitäten zurechtkommen, ohne dass dabei die Dauerhaltbarkeit der Systeme beeinträchtigt wird. Die Kombination dieser jeweils lokal vorherrschenden Umgebungsbedingungen mit den lokal gültigen Emissionsgrenzwerten erfordert nicht nur eine immer komplexere Motorsteuerung, sondern erhöht auch die Anzahl der länderspezifischen Kalibrationsvarianten beträchtlich. Selbst ausgereifte Techniken benötigen dann für eine neue länderspezifische Applikation tiefgreifende Optimierungsmaßnahmen. Für diese Aufgaben sind schnelle und effiziente Test- und Validierungsprozeduren unerlässlich.

Noch schneller und effizienter entwickeln

Das neue Testzentrum in Gillingham ist für viele Testaufgaben an Dieselmotoren geeignet. Die Spanne reicht von Anwendungen für mittelschwere Lkw bis hin zu Off-Highway-Arbeitsmaschinen und von Brennraumuntersuchungen am Einzylindermotor bis hin zu zwölf voll ausgestatteten Motor-Leistungsprüfständen. Hinzu kommen 30 weitere Prüfstände für verschiedene Aufgaben sowie 60 speziell für Dauerläufe. Weiterhin wurden 25 bestehende Anlagen zur Produktvalidierung auf den neuesten technischen Stand gebracht, ebenso wie die vorhandenen Messtechniksysteme und die Infrastruktur des Technikzentrums. Neu in Gillingham sind ein Prüfstand mit Präzisionsmesstechnik für hydraulische Systeme sowie eine Motor-Testzelle. Letztere umfasst einen Leistungsprüfstand für sämtliche transienten Fahrzustände und für Motoren bis 440 kW Leistung. In dieser Testzelle sind ungewöhnlich umfangreiche Abgasmessinstrumente – etwa für CO, HC, NOx, CO2, das Rußbild, die Partikelanzahl und Partikelmasse – installiert. In dieser Zelle kann Delphi Motoren nach allen weltweit gültigen Zyklen testen, etwa nach dem transienten Off-Highway-Zyklus (non-road transient cycle, NRTC), dem europäischen transienten Zyklus (European Transient Cycle, ETC) und dem weltweiten transienten Zyklus für schwere Lkw (worldwide heavy-duty transient cycle, WHTC). Eine separate Auf- und Abrüstkammer ermöglicht sehr kurze Rüstzeiten und Wechsel der Prüflinge. Der neue Prüfstand mit Präzisionsmesstechnik für hydraulische Systeme nimmt komplette Einspritzsysteme für Sechszylindermotoren auf, die bei Temperaturen von -30 bis +150 oC und mit Einspritzdrücken von bis zu 3 000 bar untersucht werden können. „Mit Einspritzdrücken bis zu diesem Niveau dürften bis 2020 alle Emissionsgrenzwerte zu erfüllen sein“, erläutert John Fuerst. „Eine deutliche Ausweitung sehen wir hingegen bei der Anzahl der Einspritzvorgänge pro Arbeitstakt. Parallel dazu werden die Unterbrechungen zwischen diesen Einspritzvorgängen immer diffiziler. Jede Einspritzung wird sehr klein und exakt definiert werden. Das ist nur mit äußerst präzise arbeitenden Ventilen zu erfüllen.“ Auch darauf sind die Testeinrichtungen vorbereitet: Sie messen die Kraftstoffmasse und den Einspritzverlauf von bis zu zehn einzelnen Einspritzvorgänge pro Arbeitstakt. Damit kann Delphi sehr präzise analysieren, welche Einflüsse die hydraulischen und elektrischen Prozesse ‑ etwa in der Kraftstoffpumpe, dem Kraftstoffrail, den Injektoren und der Motorsteuerung ‑ auf jeden Einspritzvorgang haben. Teilweise dauert ein solcher nur 200 Mikrosekunden und befördert Kraftstoffmengen von gerade einmal 0,5 Milligramm in den Brennraum.

Was kommt nach 2020?

Nach Angaben von Fuerst arbeitet Delphi bereits jetzt mit einer wachsenden Anzahl von Kunden an immer mehr Entwicklungsprojekten und einer immer größeren Bandbreite an Spezifikationen und Anforderungen. „Die neuen Testeinrichtungen werden nicht nur die Qualität der Ergebnisse verbessern. Wir erwarten auch, dass unsere Ingenieure die Kunden in noch früheren Phasen der Entwicklung noch intensiver beraten und unterstützen können. Das dürfte nicht nur die Abstimmung der Einspritzung mit den anderen Motorsystemen verbessern, sondern auch die Entwicklung innovativer Brennverfahren beflügeln.“

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