De piëzo-injector kennen we al een jaar of vijf. Als het piëzo-element wordt aangestuurd zet het de servohydraulische bediening van de injectornaald in beweging. Dat werkt via een kogelklepje dat een gekalibreerd kanaaltje afsluit. Die afsluiting zorgt voor een drukvermindering in de stuurkamer boven de naald. Die drukvermindering verstoort de balans tussen veerdruk en brandstofdruk op de naald, zodat de naald wordt opgetild.

Tijdverlies

Natuurlijk gaat dat allemaal razendsnel, maar niet snel genoeg. Het piëzo-element mag dan veel sneller reageren dan de oude vertrouwde magneetklep, de activering van zo’n servohydraulische bediening met een vloeistofstroompje door een gekalibreerd kanaaltje neemt zijn tijd. We hebben het dan over meerdere tienden van milliseconden.

PM of NOx

Is dat erg? “Ja”, zegt Delphi, want het gaat ten koste van de openingsnelheid van de injector. En een deels geopende injector produceert zwakkere brandstofstralen, vooral bij lagere raildrukken. Die zwakke stralen dringen minder ver door in de verbrandingskamer en mengen zich daar minder goed met de lucht. Het gevolg: roetvorming. Wil de autofabrikant dat niet, dan vermindert hij het EGR-percentage, zodat er geen roet, maar NOx uit de uitlaat komt.

Vijf jaar ontwikkeling

Met de Euro 6-emissienormen op komst is dat uitermate vervelend. Dus begon Delphi vijf jaar geleden met de ontwikkeling van een injector zonder servohydraulische bediening. Het is de DFI3, de eerste Direct Acting Piëzo Injector. Daarin beweegt het piëzo-element de injectornaald rechtstreeks via een hydraulische versterker.

Min 30%

De injectornaald opent met een snelheid van bijna 3 m/s. Dat is ongeveer drie maal zo snel als de huidige piëzo-injectoren. En omdat de openingsnelheid bovendien onafhankelijk is van de raildruk, loopt het verschil bij lagere raildrukken nog veel verder op. Bij dezelfde inspuitdruk en hetzelfde EGR-percentage leidt dat tot 30% minder PM-productie. Door het EGR-percentage te verhogen, kan de autoconstructeur ook kiezen voor 30% minder NOx bij gelijkblijvende PM-productie.

Goedkoper emissiesysteem

Met dergelijke reducties haal je nog niet zomaar Euro 6. Uitlaatgasnabehandeling blijft nodig. Maar minder vervuiling uit de motor staat wel kleinere filters en katalysatoren met minder edelmetaal toe. En dat is winst.

Geen retourbrandstof

Het achterwege laten van het servosysteem rekent ook af met de retourflow. Gunstig, want brandstof onder een druk van 2000 bar brengen om het vervolgens terug naar de tank te laten vloeien, kost energie en dus brandstof. Geen retourflow maakt bovendien een brandstofkoeler overbodig.

Rumoeriger?

Behalve voordelen heeft die supersnelle opening ook een nadeel, hij geeft meer lawaai bij stationair lopen. Gelukkig maken de snelle reactie- en openingstijden een veelheid aan nauwkeurig gedoseerde pilotinjecties tot een minimum van 0,5 mg mogelijk.

Nee, stiller!

Bovendien is de openingsnelheid exact te sturen. Door de hoofdinjectie te beginnen met een grote openingsnelheid en halverwege de opgaande flank over te gaan op een lagere snelheid, daalt de geluidsproductie zonder dat extra roet gevormd wordt. Delphi claimt dat zo zelfs een geluidsvermindering tot 5dB(A) ten opzichte van de huidige piëzo-injectoren te bereiken is.

Mercedes C?

Dit najaar is de eerste auto met Delphi’s nieuwe injectoren te koop. Welke auto wil Delphi niet zeggen, wij weten vrijwel zeker dat het de Mercedes C-klasse met nieuwe 2.2 viercilinder dubbelturbodieselmotor zal zijn. We verheugen ons op een proefrit.

Erwin den Hoed (Redactie Auto & Motor TECHNIEK)