Delphi stellt auf der IAA 2016 eine neue Generation von hochpräzisen, modular aufgebauten Einspritzsystemen für Nutzfahrzeug-Dieselmotoren vor. Delphi-Grundsatz „Clever statt komplex“. 1,6 Mio. Kilometer Laufleistung sollen möglich sein.

 

Neue Common-Rail-Einspritzsysteme

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  Delphi – ohne Zulieferer geht es nicht

  Bis zu neun Einspritzvorgänge pro Verbrennungszyklus
• Geschlossener Regelkreis garantiert hohe Langzeitstabilität
• Innovative Funktionen und robuste, modulare Konstruktion

Auf der in Hannover vom 21. bis zum 29. September stattfindenden Nutzfahrzeug-IAA stellt Nach dem Delphi-Grundsatz „Clever statt komplex“ entwickelt, bauen die neuen Systeme auf der bewährten Common-Rail-Technik für die Euro VI-Abgasstufe auf. Neue Funktionen sorgen für noch geringere Abgaswerte und mehr Kraftstoffeffizienz bei weiterhin sehr hoher Robustheit.

“Es ist unsere feste Überzeugung, dass die optimale Leistungsfähigkeit eines Systems nur im Verbund mit höchster Verfügbarkeit zu einer wirklich kostenoptimalen Lösung für die Nutzfahrzeugbetreiber führt“, erläutert Kerem Erman, Vizepräsident Powertrain und verantwortlich für Einspritzsysteme bei Delphi. „Drei Jahre nach Einführung unserer Euro VI-Einspritzsysteme, die inzwischen weltweit von vielen Fahrzeug- und Motorenherstellern genutzt werden, können wir die Verfügbarkeit und Präzision der Injektoren nochmals deutlich verbessern. Unsere Entwicklungsingenieure haben einen wirklich guten Job gemacht.“

Die neue F3-Produktfamilie nutzt die bewährten Grundtechnologien der Vorgängergeneration, verfügt aber über einige Innovationen. Etwa einen geschlossenen Regelkreis zur präzisen Regelung der jetzt bis zu neun Einspritzvorgänge pro Verbrennungszyklus. Die geschlossene Regelstrecke optimiert nicht nur die Einspritzvorgänge, sondern auch die Verbrennung und garantiert eine gleichbleibend exzellente Motorperformance über die gesamte Lebensdauer des Aggregats. Dennoch bleibt das Package der Injektoren unverändert, weshalb sie auch ohne Änderungen in bestehende Motorenkonstruktionen kostengünstig integriert werden können.

Dauerhaft gute Motorperformance dank geschlossener Regelstrecke

Herzstück der Common-Rail-Einspritzsysteme ist die neue Injektorengeneration, die dank einer innovativen Sensorregelung dem Motorsteuergerät Echtzeit-Betriebsdaten des Injektors zur Verfügung stellen kann. Dabei kommt das innovative Sensordesign ohne zusätzliche Kabel, Schnittstellen oder Bauraum aus. Mit den zeitlich sehr präzisen Daten können   über die gesamte Fahrzeug-Lebensdauer für jeden Injektor die Kraftstoffzumessung konstant neu kalibriert und Verschleißerscheinungen von Komponenten kompensiert werden. Delphi geht davon aus, dass die Leistungsdaten der Injektoren sich über die üblicherweise geforderten 1,6 Millionen Kilometer Laufleistung nicht verändern.

Dank des geschlossenen Regelkreises ist die bisherige, kompromissbehaftete, Injektorkalibration obsolet, die dem Injektorverschleiß und der nachfolgenden Wertedrift Rechnung trug. Die Kalibrationsingenieure können jetzt das leistungsoptimale Setup wählen, da der Injektor mögliche Drifttendenzen selbstständig kompensiert. Das heißt: mehr und kleinere Einspritzevents, optimale Verbrennung sowie Abgaswerte und eine höhere Kraftstoffeffizienz über die gesamte Lebensdauer des Fahrzeugs.

Der geschlossene Regelkreis erübrigt jetzt zusätzlich das Einscannen der Kennwerte beim Einbau neuer Injektoren, da diese Informationen im Injektor-Speicherelement abgelegt sind und automatisch an das Motorsteuergerät weitergegeben werden. Auf diese Weise wird auch sichergestellt, dass bei einem Injektortausch die Kennwerte gleich mit aktualisiert werden.

„Für die nächste Generation von Nutzfahrzeug-Einspritzsystemen wird ein geschlossener Regelkreis unerlässlich sein. Er muss allerdings ohne zusätzliche Komplexität und zu möglichst geringen Kosten umsetzbar sein“, kommentiert Kerem Erman. „Unsere Lösung für mittlere und schwere Nutzfahrzeuge erfüllt diese Anforderungen auf einfache Art und Weise – ohne zusätzliche Kabel. Wir sind überzeugt, eine der intelligentesten Einspritzlösungen geschaffen zu haben, und durch ihre sehr elegante Konstruktion gleichzeitig eine der einfachsten.“

Ultrafeine Düse für mehr Einspritzvorgänge

Die intensive Zusammenarbeit der Delphi-Ingenieure für Einspritztechnik mit ihren Kollegen aus der Metallbearbeitung trägt auch beim Package Früchte. Gemeinsam entwickelten sie für den neuen DFI 21-Injektor Leichtbau-Ventile mit einem Durchmesser von nur noch einem Millimeter. Zusammen mit Effizienzsteigerungen im Hydrauliksystem und der langzeitstabilen Regelgüte sind jetzt bis zu neun Einspritzvorgänge pro Verbrennungszyklus möglich.

Mit der verbesserten Einspritzperformance ist jetzt eine weitgehende Modellierung des gesamten Verbrennungsvorgangs in greifbare Nähe gerückt. So können Temperaturspitzen der Verbrennung und die NOx-Bildung minimiert werden, mit gezielten Nacheinspritzungen lässt sich die Rußbildung reduzieren. Tests bei Delphi und bei Motorenherstellern haben die Langzeitstabilität der Einspritzvorgänge mit präzise definiertem Einspritzbeginn und Einspritzende eindrucksvoll bestätigt. Die Mehrfach-Voreinspritzung sorgt ebenso für einen sanfteren Verbrennungsstart und einen weicheren Motorlauf.

„Dank des besser formbaren Verbrennungsverlaufs sind keine so großen Kompromisse bezüglich des Zielkonflikts zwischen CO2-, NOx- und Partikelentstehung mehr notwendig“, verdeutlicht Kerem Erman. „Das gibt den Motorenentwicklern größere Freiheiten für die Abgasnachbehandlungsstrategie und hilft, den AdBlue-Verbrauch des SCR-Systems und die Systemkosten für die Abgasnachbehandlung nachhaltig zu senken.“

Ergänzend rechnet Delphi mit einem um bis zu 1,5 Prozent geringeren Kraftstoffverbrauch durch die Optimierung der Verbrennungsstrategie. Weitere Effizienzpotenziale konnte man durch eine Verbesserung der hydraulischen Prozesse im Kraftstoffsystem erschließen. Delphi wird mit der Produktion der neuen F3-Common-Rail-Produktfamilie etwa 2021 beginnen, abhängig von den Modelleinführungen der Kunden.

Flexible Architektur für mittlere und große Motoren

Die F3-Common-Rail-Produktfamilie wird erstmals bei Delphi für mittlere und große Nutzfahrzeugen gleichermaßen ausgelegt sein. Dank einer intelligenten Baukastenstrategie mit bewährten Komponenten ist sie für Motoren mit einem Hubvolumen von 0,7 bis mehr als 3 Liter pro Zylinder geeignet. Besonderes Augenmerk galt den ausgewählten Werkstoffen, die für alle Kraftstoffspezifikationen weltweit geeignet sind.

Wie die F2-Common-Rail-Produktfamilie wird auch die Nachfolgegeneration in den drei bekannten Ausführungen erhältlich sein: erstens als System mit einer Hochdruckpumpe, die nicht in direkter räumlicher Nähe zum Rail montiert wird (F2R). Bei der F2E- und F2P-Technik sind mehrere Hochdruckpumpen verteilt angeordnet. Bei F2E werden sie von obenliegenden Nockenwellen angetrieben, bei F2P von untenliegenden. Bei allen Varianten bleiben die Abmessungen der neuen Injektoren unverändert, weshalb bisherige Motorengenerationen ohne wesentliche Änderungen sehr kostengünstig auf die neue Einspritzgeneration umgerüstet werden können.

„Mit unserer neuen Generation fortschrittlicher Common-Rail-Einspritztechnik unterstützen wir die Fahrzeug- und Motorenhersteller bei der Erfüllung künftiger strenger Abgasnormen bis weit ins nächste Jahrzehnt“, schließt Kerem Erman. „Der modulare Aufbau und die evolutionäre Weiterentwicklung des Systems minimieren die Kosten und Komponentenvielfalt und beschleunigen die Motorenentwicklung in sehr praxisnahen und kundenfreundlichen Schritten.“

Mehr Funktionen und höhere Sicherheit durch leistungsgesteigerte Steuergeräte

Ein weiterer Baustein des weiterentwickelten Common-Rail-Einspritzsystems ist eine neue Produktfamilie von Motor- und Antriebssteuergeräten. Diese neuen Controller sind deutlich leistungsfähiger als ihre Vorgänger, ihre anwendungsspezifischen integrierten Schaltungen (ASICs) ermöglichen innovative Funktionen wie etwa zur Erhöhung der funktionalen und Systemsicherheit, für kürzere Kalibrierungszeiten oder für eine SCR-Regelung.

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Fotos © 2016 Delphi, Redaktionsbüro Kebschull