DENSO ist weltweit führend in der Dieseltechnologie und war 1991 der erste Erstausrüster (OE) von Keramikglühkerzen und war 1995 Pionier des Common-Rail-Systems (CRS). Dank dieser Expertise kann das Unternehmen weiterhin Fahrzeughersteller auf der ganzen Welt unterstützen um immer reaktionsfähigere, effizientere und zuverlässigere Fahrzeuge zu entwickeln.
Eines der Hauptmerkmale des CRS, das maßgeblich zu den damit verbundenen Effizienzsteigerungen beigetragen hat, ist die Tatsache, dass es mit unter Druck stehendem Kraftstoff arbeitet. Mit der Weiterentwicklung der Technologie und der Verbesserung der Motorleistung ist auch der Druck des Kraftstoffs im System gestiegen, von 120 Megapascal (MPa) oder 1.200 bar bei der Einführung des Systems der ersten Generation auf 250 MPa für ein aktuelles System der vierten Generation. Um die dramatischen Auswirkungen dieser generationsübergreifenden Entwicklung zu verdeutlichen, konnte in den 18 Jahren zwischen einem CRS der ersten und vierten Generation der vergleichbare Kraftstoffverbrauch um 50 %, die Emissionen um 90 % und die Motorleistung um 120 % gesenkt werden.
Hochdruck-Kraftstoffpumpen
Um bei solch hohen Drücken erfolgreich zu funktionieren, ist das CRS auf drei wichtige Elemente angewiesen: die Kraftstoffpumpe, die Einspritzdüsen und die Elektronik, und natürlich haben sich diese alle mit jeder Generation weiterentwickelt. So haben die ursprünglichen HP2-Kraftstoffpumpen, die Ende der 1990er Jahre hauptsächlich im Pkw-Segment eingesetzt wurden, mehrere Inkarnationen durchlaufen und sind zu den heute, 20 Jahre später, verwendeten HP5-Versionen geworden. Sie werden größtenteils durch die Leistung des Motors gesteuert und sind in Einzel- (HP5S) oder Doppelzylinder-Varianten (HP5D) erhältlich. Ihre Fördermenge wird durch ein Vorhub-Steuerventil gesteuert, das sicherstellt, dass die Pumpe unabhängig davon, ob sie arbeitet oder nicht, ihren optimalen Druck beibehält der Motor steht unter Last. Neben der HP5-Pumpe für Pkw und Nutzfahrzeuge mit kleinerem Hubraum gibt es die HP6 für Sechs- bis Acht-Liter-Motoren und die HP7 für Hubräume darüber.
Kraftstoffeinspritzdüsen
Obwohl sich die Funktion des Kraftstoffeinspritzventils im Laufe der Generationen nicht verändert hat, hat sich die Komplexität des Kraftstoffzufuhrprozesses erheblich weiterentwickelt, insbesondere im Hinblick auf das Ausbreitungsmuster und die Verteilung der Kraftstofftröpfchen in der Kammer, um die Verbrennungseffizienz zu maximieren. Den größten Wandel erfährt jedoch weiterhin die Art und Weise ihrer Kontrolle.
Als die weltweiten Emissionsnormen immer strenger wurden, wichen rein mechanische Einspritzdüsen magnetisch gesteuerten elektromagnetischen Versionen, die mit hochentwickelter Elektronik arbeiteten, um ihre Leistung zu verbessern und so die Emissionen zu reduzieren. Doch ebenso wie das CRS sich weiterentwickelt hat, haben sich auch die Einspritzdüsen weiterentwickelt, denn um die neuesten Abgasnormen zu erreichen, musste ihre Steuerung immer präziser werden und die Notwendigkeit, in Mikrosekunden zu reagieren, ist zwingend erforderlich. Dies hat dazu geführt, dass Piezo-Injektoren ins Spiel gekommen sind.
Anstatt auf elektromagnetischer Dynamik zu basieren, enthalten diese Injektoren Piezokristalle, die sich ausdehnen, wenn sie elektrischem Strom ausgesetzt werden, und erst bei der Entladung wieder zu ihrer ursprünglichen Größe zurückkehren. Diese Expansion und Kontraktion erfolgt in Mikrosekunden und der Prozess drückt Kraftstoff aus dem Injektor in die Kammer. Da sie so schnell wirken können, können Piezo-Injektoren bei höherem Kraftstoffdruck mehr Einspritzungen pro Zylinderhub durchführen als eine magnetgesteuerte Version, was die Verbrennungseffizienz noch weiter verbessert.
Elektronik
Das letzte Element ist die elektronische Verwaltung des Einspritzvorgangs, der neben der Analyse vieler anderer Parameter traditionell mithilfe eines Drucksensors gemessen wird, um den Druck in der Kraftstoffverteilerleitung zum Motorsteuergerät (ECU) anzuzeigen. Trotz der Weiterentwicklung der Technologie können Kraftstoffdrucksensoren jedoch immer noch ausfallen, was zu Fehlercodes und in extremen Fällen zu einer vollständigen Abschaltung der Zündung führen kann. Daher hat DENSO eine genauere Alternative entwickelt, die den Druck im Kraftstoffeinspritzsystem über einen in jede Einspritzdüse integrierten Sensor misst.
Basierend auf einem Regelsystem mit geschlossenem Regelkreis ist die Intelligent–Accuracy Refinement Technology (i-ART) von DENSO ein selbstlernender Injektor, der mit einem eigenen Mikroprozessor ausgestattet ist, der es ihm ermöglicht, die Kraftstoffeinspritzmenge und den Kraftstoffeinspritzzeitpunkt automatisch auf ihr optimales Niveau anzupassen und dies zu kommunizieren Informationen an das Steuergerät. Dies ermöglicht eine kontinuierliche Überwachung und Anpassung der Kraftstoffeinspritzung pro Verbrennung in jedem einzelnen Zylinder und sorgt zudem für eine Selbstkompensation über die Lebensdauer. i-ART ist eine Entwicklung, die DENSO nicht nur in seine Piezo-Injektoren der vierten Generation, sondern auch in ausgewählte magnetaktivierte Versionen derselben Generation integriert hat.
Die Kombination aus höherem Einspritzdruck und i-ART-Technologie ist ein Durchbruch, der dazu beiträgt, die Motorleistung zu maximieren und den Energieverbrauch zu senken, was zu einer nachhaltigeren Umwelt führt und die nächste Stufe der Dieselentwicklung vorantreibt.
Der Aftermarket
Eine der wichtigsten Auswirkungen für den europäischen unabhängigen Ersatzteilmarkt besteht darin, dass zwar Reparaturwerkzeuge und -techniken für das von DENSO autorisierte Reparaturnetzwerk entwickelt werden, es jedoch derzeit keine praktische Reparaturoption für Kraftstoffpumpen oder Einspritzdüsen der vierten Generation gibt.
Obwohl die Wartung und Reparatur des CRS der vierten Generation von unabhängigen Unternehmen durchgeführt werden kann und sollte, können ausgefallene Kraftstoffpumpen oder Einspritzdüsen derzeit nicht repariert werden, sondern müssen durch neue Teile in Erstausrüsterqualität von renommierten Herstellern ersetzt werden, z als DENSO.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 08.12.2022
