artikel

Inspuiten met nog meer precisie, nieuwe generatie common rail (2004-04)

Techniek Premium

Ik las dat Bosch het derde generatie common rail-inspuitsysteem heeft uitgebracht. Het werkt nog altijd met maximaal 1600 bar druk. Denso heeft daarentegen een common rail-systeem ontwikkeld dat 1800 bar levert. En er zijn nog andere common rail-systemen in productie. Is de techniek van al deze moderne common rail-varianten één pot nat of worden er constructief verschillende wegen bewandeld?

Er zijn de volgende ontwikkelingen te melden: hogere inspuitdrukken, meervoudige inspuitingen tijdens één verbranding en het verkrijgen van het optimale drukverloop tijdens de inspuiting. De common rail-techniek begon met 1350 bar druk in de gemeenschappelijke leiding, ging naar 1600 bar en is nu op 1800 bar gekomen. Er worden CR-systemen met 2000 bar getest. Dankzij piëzokristal elementen kunnen er vijf tot zelfs zeven inspuitingen tijdens één verbranding plaatsvinden. Het verloop van de inspuitdruk bij een CR-systeem is anders dan bij een verdelerpomp of pompverstuiver. Het CR-systeem spuit in volgens een rechthoekig verloop, een verdelerpomp of pompverstuiversysteem volgens een wigvormig verloop met de hoogste druk vlak voor het sluiten van de verstuivernaald. Onderzoek moet aantonen welke invloed het drukverloop heeft op de verbranding, het verbruik en de emissies.
De ontwikkelingen per CR-fabrikant zien er als volgt uit:
Bosch levert aan Smart, Audi, BMW en Mercedes-Benz. Sinds mei 2003 wordt er een piëzoverstuiver geproduceerd die bij de nieuwe V6 Audi-dieselmotor voor het eerst wordt toegepast. Eind 2004 staat een 1800 bar-uitvoering op het programma, een 2000 bar-versie staat voor 2006 in de planning. Deze druk wordt door drukpulsaties verkregen die door het openen en sluiten van de verstuivers ontstaan, de gemiddelde druk blijft 1800 bar.
Delphi werkt aan een systeem met vijf inspuitingen per cyclus dat met 1800 bar inspuit. Het Accelerometer Pilot Control ‘luistert’ naar de verbranding en regelt de voorinspuitingen zo dat de drukstijging per krukgraad laag blijft. Renault, Nissan, PSA, Hyundai, Kia, SsangYong en Ford zijn klanten. Een piëzo-uitvoering van de verstuivers is in ontwikkeling, voordat de Euro5-emissie-eisen in 2005 van kracht worden moet het systeem leverbaar zijn.
SiemensVDO heeft het CR-systeem met piëzo gestuurde verstuivers al enige tijd in productie voor de Peugeot 307. Sterker nog, Siemens spreekt al over een derde generatie (PCR3) verstuivers! In eerste instantie met 1800 bar in plaats van met 1600 bar, maar met 2000 bar als doel. De vijf inspuitingen per cyclus kunnen tot minimaal één milligram per keer inspuiten. Er wordt een ‘klopsensor’ toegepast om het verbrandingsverloop per cilinder te optimaliseren. In 2005 gaat dit PCR3-systeem in productie.
Denso zit ook niet stil. Het merk is sinds 1995 actief op deze markt. Voor Mazda levert men een 1800 bar-systeem dat er voor zorgt dat de Euro4-emissie-eisen zonder roetfilter worden gehaald. Dit systeem werkt nu met een inspuittijdsinterval van 0,4 ms dat moet dankzij piëzo elementen naar 0,1 ms gaan. Dat komt overeen met één krukgraad bij 1800 t/min. Daarmee kan aan de Euro5-emissie-eisen worden voldaan, is de verwachting.
De filterfabrikanten maken zich zorgen over de slijtage van de hogedrukpomp en de verstuivers. Nu mag er in EN590 genormeerde dieselolie nog 24 mg per kg (24 ppm) vuildeeltjes zitten, 10 mg/kg zou beter zijn. Metingen tonen aan dat er in een liter dieselolie meer dan 50.000 deeltjes van 15µm en groter zitten en zo’n 500.000 deeltjes van meer dan 5µm. Als we bedenken dat deeltjes tussen 3 en 5 µm al slijtage veroorzaken, is de noodzaak van speciale filters gemakkelijk te begrijpen. Ook het afscheiden van water vraagt de aandacht. De in EN590-dieselolie toegestane 200 mg/kg is te hoog omdat er ook nog condenswatervorming optreedt door temperatuurwisselingen.

Reageer op dit artikel