Dieselkaltstarttechnologie - BorgWarner BERU Systems GmbH

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Dieselkaltstarttechnologie Die BERU Systems Drucksensor-Glühkerze PSG. Intelligente Technik für weniger Emissionen. Neue, strengere Abgasgesetze in Europa, Asien und in den USA werden die zulässigen Abgasemissionen von Dieselmotoren weiter reduzieren. Die Grenzwerte der für den Dieselmotor relevanten Emissionen NOx und Partikel liegen dabei künftig bis zu über 50 % unter dem derzeitigen Niveau. Diese Emissionsstandards lassen sich mit konventionellen Lösungen nur schwer erfüllen. Mit der fortschrittlichen DrucksensorGlühkerze PSG unterstützen wir Motorenentwickler dabei, diese Herausforderung zu meistern. Dichtung GlühkerzenHeizstab GlühkerzenKörper Hochstromanschluss Messmembran Leiterplatte mit Elektronik Die Glühkerze als intelligenter Drucksensor Mit modernen Partikelfi ltersystemen erscheint die notwendige Partikelreduzierung machbar. Um jedoch die NOx-Ziele zu erreichen, reichen die heute bekannten Nachbehandlungsmaßnahmen alleine nicht aus. Hier muss zusätzlich die Rohemission des Motors deutlich verbessert werden. Deshalb wird aktuell intensiv an alternativen Brennverfahren wie HCCI (Homogeneous Charge Compression Ignition), HCLI (Homogeneous Charge Late Injection), HPLI (Highly Premixed Late Injection) und DCCS (Dilution Controlled Combustion System) geforscht, die sich durch sehr niedrige NOx- Emissionen auszeichnen. Auch viele unserer Kunden treiben die Entwicklung alternativer Verbrennungsverfahren mit Nachdruck voran. Die neuen Verfahren erfordern dabei eine sehr hohe Genauigkeit von Einspritzmenge, Einspritzzeitpunkt und Abgasrückführungsraten, was eine ständige 6
Alle Vorteile auf einen Blick • Erfassung des Zylinderdrucks bis zu 200 bar mit einer Genauigkeit von +/–2 % und einer Auflösung von bis zu 700 Schritten pro Verbrennungszyklus • Kontinuierliche Anpassung von Kraftstoffeinspritzung, Ladedruck und Abgasrückführungsrate durch das Motorsteuergerät • Zylinderselektive Optimierung der Zündung • Betrieb des Motors im optimalen Fenster zwischen maximaler Leistung und minimalen Abgasen • Reduzierung der Verbrennungsgeräusche • Langzeitstabilität des Verbrennungsprozesses • Effektive Kompensation der Injektor-Alterung • Verbesserung der Kaltstart- und Kaltlaufqualität • Optimale Steuerung des Drehmoments • Kompensation von Bauteiltoleranzen, Ungenauigkeiten in der Kraftstoffzumessung, unterschiedlichen Betriebsbedingungen und Kraftstoffqualitäten (wie breite Streuung der Cetanzahl z. B. in den USA) • Reduzierung des Aufwands für die Abgasnachbehandlung Überwachung des Verbrennungsvorgangs notwendig macht. Benötigt wird hierfür ein Sensor – eine Funktion, die die Glühkerze mit ihrer Position im Brennraum in idealer Weise übernehmen kann. Die BorgWarner BERU Systems Entwicklungsingenieure haben hier eine intelligente Lösung erarbeitet und einen piezoresistiven Drucksensor in die Kerze integriert. Kritischer Erfolgsfaktor ist angesichts der extrem hohen Temperaturen, Vibrationen und Druckverhältnisse im Zylinderkopf der mechanische Aufbau der Glühkerze. Der Heizstab ist nicht wie bisher üblich im Glühkerzenkörper verpresst, sondern als beweg liches Teil elastisch gelagert. Und er überträgt den Druck auf eine Membran im hinteren Bereich der Glühkerze. Dadurch befindet sich der eigentliche Drucksensor fernab vom Brennraum in einem Bereich mit deutlich günstigeren Umgebungsbedingungen. Die thermische Belastung der Abdichtung bleibt beherrschbar, da ein Heizstab des BERU Diesel-Schnellstart-Systems ISS verwendet wird, der lediglich an der Spitze glüht. Erweiterte Funktionalität Die Pressure Sensor Glow Plug PSG misst mittels des integrierten Sensors den Druck im Motor-Brennraum und meldet ihn an die Motor-Steuerelektronik. Diese exakten und langzeitstabilen Drucksignale ermöglichen die Einhaltung der zunehmend strengeren Abgas-Grenzwerte – durch den Aufbau einer Closed-Loop-Regelung. Damit ist eine bisher nicht verfügbare, deutlich erweiterte Funktionalität darstellbar: Verbrennungsregelung, Zylindergleichstellung, Spitzendruckregelung, Ausgleich unterschiedlicher Kraftstoffqualitäten, Langzeitstabilität, Kaltstartverbesserung, NVH/Akustikoptimierung, Diagnose. Technische Merkmale • Piezo-resistiver Drucksensor • Beweglicher Heizstab zur Druckübertragung • Robustes Dichtelement zwischen Körper und Heizstab • Miniaturisierte Elektronik im oberen Teil der Glühkerze integriert • Kalibriert und kundenspezifisch programmiert • Integrierter konzentrischer Automotivestecker 7
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