Zukunftspotenziale: Drucksensor-Glühkerze PSG von BERU ermöglicht optimale Verbrennung
Der Diesel ist so populär wie nie zuvor. Damit dies auch so bleibt, ist wegen der künftigen drastischen Abgasgrenzwerte bereits im Motor eine Reduktion der Rohemissionen Pflicht. Die BERU PSG trägt als Schlüsselkomponente einer geregelten Verbrennung zur Reduzierung von NOx- und CO2-Emissionen bei.
(Ludwigsburg, 31. Januar 2008) Die Zukunft des Diesels hat gerade erst begonnen. Unter den 3,47 Millionen fabrikneuen Pkw, die 2006 in Deutschland ausgeliefert wurden, hatten laut Statistik des Kraftfahrt-Bundesamtes (KBA) 1,54 Millionen Fahrzeuge ein Diesel-Aggregat unter der Haube. Plus gegenüber dem Vorjahr: 7,7 Prozent. Der Diesel-Anteil aller Neufahrzeuge belief sich 2006 auf 44,2 Prozent. Frankreich brachte es in Sachen Selbstzünder-Neuzulassungen 2006 auf rund 1,43 Millionen Fahrzeuge (Dieselanteil: 71,4 Prozent). Es folgen Italien mit 1,36 Millionen neuen Diesel-Pkw (Diesel-Anteil: 58,2 Prozent) und Spanien mit 1,02 Millionen Fahrzeugen (Diesel-Anteil: 68,2 Prozent). Tendenz überall weiter steigend. In den USA sagen Experten Selbstzündern ebenfalls enorme Potenziale voraus. Die aktuelle Studie eines führenden amerikanischen Marktforschungsunternehmens prognostiziert Diesel-Antrieben bei Pkw und Light Trucks bis 2015 einen US-Marktanteil von rund 12 Prozent; weltweit soll er dann sogar knapp 25 Prozent betragen.
Meilenstein in der Verbrennungstechnologie
Damit der Diesel seine Popularität noch weiter steigern kann, muss er heute und in Zukunft strengste Emissionsrichtlinien erfüllen. Beispiel Europa: Ab 2009 gelten dort Euro 5-Grenzwerte, die den Ausstoß von Stickoxiden bei Dieseln auf 180 mg/km senken. Von 2014 an sind mit Euro 6 nur noch 80 mg/km gesetzlich gestattet. In den USA wachsen für Motorenentwickler mit der Verschärfung von BIN 8 auf BIN 5 die Herausforderungen ebenfalls. Statt 200 Milligramm Stickoxide pro Meile sind dann nur noch 70 Milligramm erlaubt.
„Diese anspruchsvollen Grenzwerte lassen sich technisch nur erreichen, wenn bereits die Rohemissionen der Diesel-Aggregate so niedrig wie möglich sind“, erläutert Dipl.-Ing. Hans Houben, Entwicklungsleiter der Ludwigsburger BERU AG. „Denn der realistische Konvertierungsgrad eines Stickoxid-Nachbehandlungssystems ist begrenzt.“ Für den Teillastbereich bieten sich, so Houben, alternative Verbrennungsverfahren an. Sie vermeiden den Bereich der thermischen Stickoxid-Bildung, sind aber nicht mehr „Open Loop“ steuerbar.
„Um eine Closed-Loop-Regelung aufbauen und damit die
Verbrennungsvorgänge im Motor noch präziser regeln zu können, ist die intelligente Drucksensor-Glühkerze BERU PSG von herausragender Bedeutung.“ Dr. Leopold Mikulic, Leiter der Pkw-Motorenentwicklung bei Mercedes, bekräftigt die zentrale Rolle der Zylinderdruck-Sensorik im Fachmagazin Automotive Engineer: „Sensoren zum Messen des Zylinderdrucks sind Schlüsselkomponenten für hocheffiziente und emissionsarme Verbrennungssysteme, gleichgültig, ob für Diesel oder Benziner.“ Die mehrfach preisgekrönte PSG mit dem besonders robusten Heizstab des BERU Diesel-Schnellstartsystems ISS kombiniert mit einem piezo-resistiven Sensor ermittelt hierzu den sich zyklisch schnell ändernden Druck im Brennraum und meldet ihn kontinuierlich an die Motor-Steuerelektronik weiter.
Euro 6 ohne aufwändige NOx-Nachbehandlung
Welches enorme Potenzial die BERU Drucksensor-Glühkerze besitzt, belegt unter anderem eine Kooperation der BERU AG zu Anwendungen der zylinderdruckbasierten Verbrennungsregelung mit der Grazer AVL, dem weltweit größten unabhängigen Unternehmen für die Entwicklung von Antriebssystemen mit Verbrennungsmotoren. Houben: „Dabei konnte unter Verwendung der BERU PSG und der AVL CYPRESS-Verbrennungsregelung in Demonstratorfahrzeugen eine emissionsarme Verbrennungsauslegung mit NOx-Rohemissionen erreicht werden, die noch unterhalb des derzeit diskutierten Euro 6-Grenzwerts liegen.“
Für den BERU Chefentwickler sind die Möglichkeiten der PSG damit aber noch längst nicht ausgeschöpft. „Durch eine exakte Erfassung des Zylinderdrucks mit der PSG lassen sich vor allem auch in der neuen Generation von Downsizing-Motoren höhere Spitzendrücke realisieren und damit Standardbrennverfahren problemlos an ihre Grenzen heranführen.“ Folge: höhere Motorleistung, höhere Effizienz. Einen weiteren Vorteil der PSG sieht Houben in der Kompensation unterschiedlicher Zündverzüge: „Jeder Zylinder ist ein Individuum. Durch die Daten der PSG kann man die Zündung zylinderselektiv optimieren. Eine Zylindergleichstellung ist technisch machbar, der Motor läuft wie ein Uhrwerk, die Kaltstart- und Kaltlaufqualität verbessert sich nochmals. Insbesondere auch für US-Applikationen mit einer breiteren Streuung der Cetanzahl des Kraftstoffes ist so endlich eine langzeitstabile Emissionskontrolle darstellbar.“
Weitere große Innovationspotenziale durch die BERU PSG:
- effektive Kompensation unterschiedlicher Kraftstoffqualitäten und Injektor-Alterung,
- optimale Emissionskontrolle über die gesamte Motorlebensdauer,
- mögliche Einsparung kostenintensiver NOx-Sensoren und Luftmassen-Messer,
- Reduktion motorabhängiger Schwingungs- und Akustikprobleme (Noise, Vibration, Harshness, NVH),
- optimale Steuerung des Drehmoments,
- Minimierung und Optimierung der Abgasnachbehandlung.
PSG-Produktion am BERU Standort Ludwigsburg
Mit der PSG-Fertigung am Stammsitz in Ludwigsburg bekennt sich der Spezialist für Zündungstechnik, Dieselkaltstartechnologie, Elektronik und Sensorik einmal mehr zum Standort Deutschland. Produziert werden die Drucksensor-Glühkerzen mit Hilfe aufwändiger Prozesstechnik auf einer Mid-Volume-Linie. Sie umfasst insgesamt zwölf Funktionsstationen mit komplexen Füge-, Vergieß- und Laserschweißprozessen, entspricht dem neusten Stand der Technik und ist äußerst flexibel ausgelegt. Optimierungen lassen sich so schnell und wirtschaftlich sinnvoll umsetzen.
