Optimierte Gemischbildung durch innovative Einspritztechnik
Das Entwicklungsziel, Schadstoffemissionen zu senken, eint die Motorenentwickler aller Sparten. Vom Pkw-Motor bis hin zum Schiffsdiesel: Strengere Regularien haben besonders in den letzten Jahren eine massive Steigerung der Komplexität des Antriebs und des Abgasstrangs bewirkt. Um künftige Normen erfüllen zu können, rücken aktuell wieder verstärkt innermotorische Maßnahmen in den Fokus. Eine effiziente Gemischbildung ist dabei ein Schlüssel zur sauberen Verbrennung.
Eine wesentliche Komponente für die effiziente Gemischbildung ist die Einspritzung. Ihre Weiterentwicklung spiegelte sich jüngst in rasant steigenden Einspritzdrücken wider. Im Pkw-Sektor startete der Dieselmotor in Deutschland vor rund 20 Jahren im ersten Audi-TDI-Motor mit 900 bar an der Düse. Heutige Common-Rail-Systeme im Pkw-Diesel erreichen über 2000 bar, der Lkw-Motor liegt bereits deutlich darüber.
Denso stellt im MTZ-Titelthema sein der vierten Generation für Pkw-, Lkw- und Offroad-Anwendungen vor. Der Zulieferer realisiert eine Erhöhung des Einpritzdrucks im Pkw auf 2500 bar, für Nutzfahrzeug-Applikationen werden bis zu 3000 bar untersucht. Die daraus resultierenden Verbesserungen in der Gemischbildung führten am Einzylinder-Versuchsmotor zu einer Verringerung des Kraftstoffverbrauchs um fünf Prozent. Ein Kerngedanke von Denso ist neben der Verbrauchsreduzierung auch die Wiedervereinfachung des Dieselmotors: In dem neuen Common-Rail-System sieht der Zulieferer die Grundlage zur Erfüllung der Tier-4foder Euro-6-Grenzwerte ohne aufwendige NOx-Nachbehandlung. Neben höheren Drücken soll dabei auch die Optimierung der Zumessgenauigkeit bei verbesserter Flexibilität der Mehrfacheinspritzung durch eine geschlossene Mengenregelung helfen. Dazu hat Denso ein System entwickelt, das für beliebig komplexe Einspritzverläufe eine Mengenregelung im geschlossenen Regelkreis darstellen soll.
Beim Einspritzdruck verfolgt eine ähnliche Philosophie: Erhöhter Druck soll als Grundlage für die Brennverfahrensentwicklung zur innermotorischen Bewältigung von Emissionsstufen dienen. Die technischen Anforderungen unterscheiden sich naturgemäß allerdings. Für Marine-Anwendungen muss das System beispielsweise für einen Einsatz von Diesel und Schwerölen mit Viskositäten bis zu 700 cSt tauglich sein, was Kraftstofftemperaturen bis zu 150 Grad Celsius bedeutet.
Professor Helmut Tschöke äußert sich im mit der MTZ eher skeptisch gegenüber weiteren Drucksteigerungen. Er prognositiziert eine Pause in der Druckspirale, da sich bei Pkw und Lkw Abgasnachbehandlungssysteme wie SCR und Partikelfilter bereits etabliert und in Serie bewährt hätten. Künftige Herausforderungen liegen aus seiner Sicht unter anderem im Einspritzverhalten alternativer Kraftstoffe und im akustischen Verhalten von Verbrennungsmotoren. Einspritzparameter könnten auch abhängig vom aktuellen Geräusch gesteuert werden, um eine Gesamtoptimierung zu erzielen.
(Bild: Delphi)
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