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Neue Einzylinder-Hochdruckpumpe von Delphi

In einem gemeinsamen Entwicklungsprojekt haben Delphi und Volkswagen den Antrieb für den VW Polo BlueMotion konzipiert. Nach der etwa über einem Jahr dauernden Entwicklungsphase baut und liefert der Zulieferer jetzt das Multec Diesel Common Rail Einspritzsystem für den Dreizylindermotor des Kleinwagens mit 1,2 Liter Hubraum, der eine Leistung von 55 Kilowatt entwickelt. Bestandteil des Einspritzsystems ist die neu entwickelte Einzylinder-Hochdruckpumpengeneration DFP6-Hochdruckpumpengeneration. Sie baue bis zu 2000 bar Raildruck auf, sei leicht und das Packaging an den Motor sei einfach, beschreibt der Zulieferer seine Entwicklung.

Die neue Einzylinder-Hochdruckpumpengeneration DFP6 für das Multec Diesel Common Rail System des Polo BlueMotion hat der Zulieferer auf dem 31. Wiener Motorensymposium erstmals der Fachöffentlichkeit präsentiert. Eine neue Konstruktion vereint eine relativ geringe spezifische Förderleistung von bis zu 0,42 Kubikzentimeter pro Umdrehung mit der Fähigkeit, mit Motordrehzahl betrieben werden zu können. Damit ist die sehr kompakte und leichte Einzylinderpumpe für Dieselmotoren bis zu etwa 2,2 Liter Hubraum geeignet.

Das Triebwerk der Pumpe soll besonders für den Betrieb in Kombination mit einer Start-Stopp-Automatik ausgelegt sein. In diesem Fall muss die Pumpe eine weit höhere Zahl von Startphasen durchlaufen als sonst und sie muss dies auch gegen hohe Raildrücke leisten, die sich im System bei kurzem Halt noch nicht abbauen konnten.

Die Konstruktion weist zudem ein neues, kompakteres Design des Zylinderkopfes auf, was den volumetrischen Wirkungsgrad und die mechanischen Belastungen des Kopfes entscheidend verbessert. Zum einen gewährleistet das geringe Totvolumen im Zylinderkopf selbst bei hohen Drehzahlen noch einen volumetrischen Wirkungsgrad von weit über 90 Prozent. Hinzu kommt, dass - anders als bei vergleichbaren Common Rail-Pumpen - bei der Lösung des Zulieferers keine potenziellen Hochdruck-Leckagepfade zur Umgebung mehr vorhanden sind. Zum anderen erhöhen das direkt im Zylinderkopf integrierte, gehäuselose Saugventil und der angeschmiedete Hochdruckauslass mit dem wiederum integrierten Druckventil auch die Steifigkeit des Kopfes und damit die zulässigen Bauteilspannungen. Mit diesem Konzept habe die Hochdruckpumpe, laut Unternehmensangaben noch genügend Potenzial für Raildrücke weit jenseits von 2000 bar. Ein weiterer Vorteil der Pumpe ist das Doppelhubkonzept mit zwei Pumpvorgängen pro Nockenumdrehung dank eines Doppelnockens. Dies reduziert den Arbeitshub der Pumpe und macht sie drehzahlfest. Rainer Jorach, Delphi-Chefingenieur DFP CR-Pumpen erläutert: "Wir haben in einer völlig neuen Konstruktion eine relativ kleine Förderleistung von bis zu 0,42 Kubikzentimeter pro Umdrehung vorgesehen, und wir können die Pumpe mit Motordrehzahl betreiben." Die sei durch die Idee mit zwei Pumphüben pro Pumpen-Umdrehung möglich gewesen. Zudem sei die Pumpe leicht in kleine Bauräume einzupassen (sie ist 137 Millimeter lang und hat einen Radius von 110 Millimeter), und habe ein geringes Gewicht. Sie wiegt 2,4 Kilogramm. "Für den Fahrer ergeben sich daraus im wesentlichen Vorteile bei den Leistungsmerkmalen, wie reduzierter Kraftstoffverbrauch und reduzierte CO2-Emission, hohes Drehmoment und Leistung unter Einhaltung der Abgasgesetze und nicht zu unterschätzen auch ein niedriges Geräuschniveau." Bei späteren Anwendungen in Vierzylinder-Dieselmotoren können die zwei Pumpvorgänge pro Pumpenumdrehung mit den Einspritzungen synchronisiert werden. Das sorgt für nochmals höheres Drehmoment und eine gesteigerte Leistung bei gleichzeitig noch weniger Emissionen.

Die neue DFP6 verfügt außerdem über ein neuartiges Triebwerk, für das der Zulieferer ein Patent beantragt habe. Nach Angaben des Unternehmens definiere der Antriebsnocken die Bewegung einer auf dem Nocken ablaufenden Rolle im sogenannten Schuh. Dieser Schuh ist wesentlich einfacher aufgebaut und daher leichter als herkömmliche Rollenstößel. Der Schuh bewegt sich seinerseits in einer rechteckigen Laufbuchse, die fest in das Pumpengehäuse eingepresst ist, auf und ab. Daher sind Rolle und Schuh- im Gegensatz zu anderen Lösungen - im Pumpbetrieb sicher gegen Verdrehung fixiert. Dieses neue Triebwerkskonzept verringert auch die dynamische Masse, ermöglicht kleinere Plungerfedern und ein kompakteres Package. Folge davon sind weniger Reibleistung, Geräusch und ein Pumpengewicht von 2,4 Kilogramm. Damit sei die DFP6-Pumpengeneration fast zehn Prozent leichter als Wettbewerbsprodukte.

Als technisches Highlight des Multec Diesel Common Rail Systems bezeichnet der Zulieferer zudem den druckausgeglichene Magnetventil-Injektor. Seit der Markteinführung hat Delphi das System kontinuierlich weiterentwickelt und für neue Abgasgesetzgebungen und Antriebskonzepte vorbereitet. Im Polo BlueMotion arbeitet das Multec Diesel Common Rail System mit der modernsten Generation von Injektoren und der völlig neu entwickelten DFP6- Hochdruckpumpengeneration. "Das System ermöglicht mit bis zu sechs Vor- oder Nacheinspritzungen eine besonders weiche und komfortorientierte Verbrennung", erläutert John Fuerst, Leiter von Delphi Diesel Systems. Zusätzlich seien beim Multec Diesel Common Rail System für den Polo BlueMotion die Systemverluste, das Gewicht und der Energieverbrauch reduziert worden. VW Polo BlueMotion verbraucht nur 3,3 Liter Dieselkraftstoff pro 100 Kilometer und stößt 87 Gramm CO2 pro Kilometer aus. Näheres zum Kleinwagen-Modell aus Wolfsburg und zu seinem Antriebssystem gibt es in ATZ 2-2010 zu lesen.


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