Mit den direkten angesteuerten Piezo-Injektoren im Mercedes-Benz C 250 CDI BlueEFFICIENCY bringt Delphi jetzt eine komplett neue Generation von Kraftstoff-Injektoren für Common Rail-Dieseleinspritzsysteme auf den Markt. Bei ihnen wird die Düsennadel erstmals ohne Umlenkung direkt vom Piezoaktuator angetrieben. Der bisherige hydraulische Regelkreis ist nicht mehr erforderlich, der Energieverbrauch des Injektors wird deutlich geringer. Damit steht den Automobilherstellern nun eine moderne Technik bereit, um bei noch besserer Leistungsausbeute und Kraftstoffeffizienz die immer schärferen Abgasgesetze zu erfüllen.
Delphi hat einen neuen Meilenstein in der Diesel-Einspritztechnik gesetzt“, ist Jose Avila, Leiter von Delphi Diesel Systems, überzeugt. „Und es gibt für diese neue Technik-Generation keinen besseren Partner als Mercedes-Benz, den Pionier des Dieselantriebs.“
Bei der patentierten Delphi-Technik bewegt ein keramisches Piezoelement die Injektornadel direkt und ohne Umwege, nicht wie sonst üblich indirekt über einen elektrohydraulischen Regelkreis. Für kleinere Auslenkungen – etwa bei Piloteinspritzungen – steuert Delphi die Düsennadel direkt mit dem Piezo-Aktuator an. Um größere Nadelhübe – etwa bei Haupteinspritzungen – zu erzeugen, schaltet Delphi noch einen hydraulischen Verstärker zwischen Piezoelement und Düsennadel. So kann der innovative Injektor den Kraftstoff schneller, präziser und mit einem höheren Druck – bis zu 2 000 bar – in den Brennraum einspritzen als ein herkömmlicher Injektor. Durch die direkte Ansteuerung erreicht Delphi sehr schnelle Öffnungs- und Schließzeiten des Nadel-Ventils im Injektor und somit einen früheren Einspritzbeginn und eine verbesserte Mengenzumessung.
Die Düsennadel öffnet und schließt mit einer Geschwindigkeit von etwa drei Meter pro Sekunde, das ist etwa dreimal so schnell wie bei bisherigen Injektoren. Durch diese extrem kurzen Reaktionszeiten sind sieben oder sogar noch mehr Einspritzvorgänge pro Arbeitstakt möglich. Dank der hochpräzisen und flexiblen Mehrfach-Einspritzung des Dieselkraftstoffs stellt das System unter allen Lastzuständen des Motors die richtigen Kraftstoffmengen bereit, um die Geräusch- und Verbrauchsanforderungen zu erfüllen. Dazu wird das Öffnungsverhalten der Düsennadel elektronisch und somit unabhängig von den hydraulischen Verhältnissen im Injektor überwacht. Das sorgt für eine ausgewogene und separate Optimierung des Verbrennungsgeräuschs und der Emissionen. Was vor kurzem bei herkömmlichen Servo-Piezoinjektoren noch nicht möglich war: Im Leerlaufbetrieb erzeugen die neuen Injektoren zum Beispiel keine Geräusche, die über die ohnehin wahrnehmbaren Motorengeräusche hinausgehen.
Durch das innovative Aktuatorkonzept arbeitet die direkte Ansteuerung der Düsennadel komplett leckagefrei. So wird kein unter Hochdruck stehender Kraftstoff mehr in den Rücklauf geführt, was im Vergleich zu herkömmlichen Injektoren bis zu einem Kilowatt Leistung und – selbst bei einem Raildruck von 2 000 bar – kostenintensive Kraftstoffkühler einspart.
„Unser extrem leistungsfähiges neues Einspritzsystem mit direkt angesteuerten Injektoren ist eine bisher einzigartige Lösung, um die ambitionierten Entwicklungsziele der Dieselmotorenhersteller zu unterstützen und beim Autofahrer durch kraftvolle Leistung und Sparsamkeit zu überzeugen“, erläutert Detlev Schöppe, Entwicklungsleiter bei Delphi Diesel Systems.
Der neue Mercedes-Benz C 250 CDI BlueEFFICIENCY profitiert als weltweit erster Pkw von der revolutionären Delphi-Technologie. Sein Motor ist die erste Variante der komplett neuen Vierzylinder-Motorenbaureihe OM 651, die Mercedes-Benz im Herbst 2008 präsentiert hat. Mercedes-Benz wird vom OM 651 drei Varianten mit 100 (200 CDI), 125 (220 CDI) und 150 Kilowatt (250 CDI) Leistung anbieten. Alle drei Motorvarianten verfügen über Diesel-Einspritzsysteme von Delphi. Es besteht in der C-Klasse aus einer Hochdruckpumpe, Injektoren, einer Kraftstoffrail und dem Steuergerät.
Um die Robustheit seiner neuen Motorengeneration zu garantieren, hat Mercedes-Benz den Motor und speziell auch das Einspritzsystem unter härtesten Bedingungen getestet. Beispielsweise waren 100 000 Betriebsstunden auf den Prüfständen zu absolvieren. Hinzu kamen noch mehr als zehn Millionen Kilometer unter wechselnden extremen Klimabedingungen von der Wüstenpiste bis hin zu klirrender Kälte und Schnee. Die neue Vierzylinder-Dieselmotorengeneration erfüllt die EU5-Abgasgrenzwerte und setzt bei der Leistungsentfaltung und beim Drehmoment sowie beim Kraftstoffverbrauch neue Maßstäbe.
Delphi hat das neue Diesel-Einspritzsystem in den Technikzentren Blois (Frankreich), Gillingham (Großbritannien) und Bascharage (Luxemburg) entwickelt. Die Ingenieure und die Fertigung in Blois beschäftigen sich ausschließlich mit Injektoren für innovative Common Rail-Einspritzsysteme. Der konsequent kundenorientierte Ansatz umfasst auch ein „Quick Response Team“, das auf Kundenwünsche schnell reagiert. Diese einzigartige Kombination aus hoch qualifizierten Spezialisten und optimal abgestimmten Prozessen sorgt für hochpräzise Produkte.
Das Portfolio von Delphi Diesel
Neben den neuen direkt angesteuerten Piezo-Injektoren bietet Delphi auch weiterhin die bewährte und kostenoptimierte Magnetventil-Technik mit druckausgeglichenem Hydraulikkreislauf an. Alle Schlüsselkomponenten der beiden Systemwelten sind vergleichbar konzipiert, sodass sie leicht untereinander ausgetauscht werden können. So kann beispielsweise ein Automobilhersteller von der Magnetventiltechnik auf die direkt angesteuerten Piezo-Injektoren wechseln, ohne dafür erst seinen Basismotor abändern zu müssen. Die Kraftstoffpumpe und das Rail bleiben unangetastet, das identische Package der beiden Injektorvarianten erfordert auch am Zylinderkopf keine Änderungen.
Auch die bewährten Magnetventil-Injektoren sind für Systemdrücke von bis zu 2 000 bar ausgelegt. Durch ihre extrem kompakte Bauweise können die Aktuatoren nahe an der Düsennadel eingebaut werden, was für schnelle Öffnungs- und Schließzeiten sowie sehr exakte Einspritzvorgänge sorgt.
„Da es zwischen unseren extrem leistungsfähigen und kleinen Magnetventil-Injektoren und den piezogesteuerten Injektoren der Wettbewerber keine signifikanten Leistungsunterschiede gibt, repräsentieren unsere Magnetventil-Injektoren die beste Lösung für kostenbewusste Kunden. Sie sind die beste Wahl für den Volumenmarkt“, bilanziert Jose Avila, Leiter von Delphi Diesel Systems. „Ergänzend bieten wir mit den direkt angesteuerten Piezoinjektoren das aktuell beste Preis-Leistungsverhältnis und einen Quantensprung in der Diesel-Einspritztechnik mit zusätzlichem großem Entwicklungspotenzial. Diese Technik ist ideal für Hochleistungsmotoren, die einen optimalen Kraftstofffluss und hohen Regelungsbedarf erfordern.“
Auftragsvolumen wächst
Die bisherigen Aufträge für EU5-Einspritztechnik werden das Auftragsvolumen für EU4-Einspritztechnik signifikant übertreffen. Bisher haben zehn Hersteller von Dieselmotoren moderne Diesel-Einspritztechnik von Delphi bestellt, weitere werden folgen. Delphi rechnet deshalb mit bis zu 3,5 Millionen Common Rail-System pro Jahr und wird eine neue Fertigungsstätte in Rumänien aufbauen.