Weiche Verbrennung

Der Autor Jürgen Goroncy ist freier Mitarbeiter der AutomobilKONSTRUKTION

Wie sein Vorgänger mit 1,4 l Hubraum und Pumpe-Düse-Einspritzung ist auch der neue Motor des Polo Blue Motion ein Dreizylinder und eine Baukastenlösung. Abgeleitet aus dem neuen 1,6-l-Vierzylinderaggregat hat der 1,2-l-Dieselmotor viele identische Merkmale mit dem großen Bruder: Etwa die Common-Rail-Einspritzung, die gleichen Neben- und Steuertriebe und eigentlich auch den gleichen Motorblock; zwar um einen Zylinder verkürzt und 25 % leichter, aber mit dem gleichen Zylinderabstand von 88 mm, der gleichen Einbaulage und dem gleichen Werkstoff (Grauguss).

Aus dem verkleinerten Hubraum schöpft der Motor jedoch die gleichen Leistungswerte wie sein Vorgänger: 55 kW bei 4200 min-1 sowie 180 Nm Drehmoment bei 2000 min-1. Wesentlicher Unterschied ist, dass der neue Motor dank Common-Rail-Einspritzung viel ruhiger läuft als der Pumpe-Düse-Vorgänger und 0,5 l Kraftstoff (3,3 statt 3,8 l) weniger konsumiert. Dennoch treibt er den Polo Blue Motion munter voran.

Das neue Common-Rail-Einspritzsystem des Polo-Motors wartet mit druckausgeglichenen Magnetventil-Injektoren und 7-Loch-Düsen auf. Laut Hersteller handelt es sich um die modernste Generation von Magnetventil-Injektoren von Delphi, die noch geringere Systemverluste und Energieverbräuche als bisher aufweisen. Sie ermöglichen bis zu sechs Einspritzvorgänge pro Verbrennungszyklus und dadurch eine besonders weiche und komfortorientierte Verbrennung. Der maximale Einspritzdruck beträgt 1800 bar. Zusammen mit der vom 1,6-l-Motor übernommenen Abgasrückführung und einer neuen Luftmengenregelung werden so die Abgasgrenzwerte der EU5-Norm erreicht.

Das eigentlich Bemerkenswerte bei diesem Einspritzsystem ist aber die Hochdruckpumpe. Die Neukonstruktion hat zwar nur eine relativ kleine spezifische Förderleistung von 0,42 cm3 pro Umdrehung, dank eines Doppelnockens realisiert die Pumpe aber zwei Pumpvorgänge pro Nockenumdrehung. Dies reduziert den Arbeitshub der Pumpe und macht sie nach Angaben von Rainer Jorach, dem Chefingenieur von Delphi für die Common-Rail-Pumpen so drehzahlfest, dass sie mit Motordrehzahl betrieben werden kann: „Bei späteren Einsätzen in Vierzylindermotoren können die beiden Pumpvorgänge pro Pumpenumdrehung mit den Einspritzungen synchronisiert werden. Das sorgt für nochmals höheres Drehmoment und mehr Leistung bei gleichzeitig weniger Emissionen. Insgesamt ist die Pumpe für Dieselmotoren mit bis zu vier Zylindern und bis zu 2,2 Liter Hubraum gut geeignet.“

Der Antrieb der Pumpe ist ebenfalls neu und patentrechtlich geschützt. Der Antriebsnocken definiert die Bewegung einer auf dem Nocken ablaufenden Rolle im sogenannten Schuh. Dieser ist einfacher aufgebaut und daher leichter als herkömmliche Rollenstößel. Er bewegt sich in einer Laufbuchse auf und ab, die fest in das Pumpengehäuse eingepresst ist. Daher sind Rolle und Schuh– im Gegensatz zu anderen Lösungen – im Pumpbetrieb sicher gegen Verdrehung fixiert. Dieses neue Triebwerkskonzept verringert die dynamische Masse, ermöglicht kleinere Plungerfedern und ein kompakteres Package. Folge davon sind weniger Reibleistung, Geräusche und ein Pumpengewicht von nur 2,4 kg – laut Jorach fast 10 % weniger als bei Wettbewerbsprodukten.

Weitere Vorteile der Pumpe seien ihr sehr guter Druckaufbau von bis zu 2000 bar, ihr volumetrischer Wirkungsgrad von weit mehr als 90 % – selbst bei hohen Drehzahlen noch mehr als 85 % – und ein einfacheres Packaging am Motor. „Der Fahrer profitiert davon in Form von reduzierteM Kraftstoffverbrauch und CO2-Emissionen, hohem Drehmoment und Leistung und einem niedrigen Geräuschniveau. Und das alles zu akzeptablen Kosten“, so Jorach weiter.

Der hohe volumetrische Wirkungsgrad rührt nicht zuletzt von einem sehr geringen Totvolumen der Pumpe – laut Jorach das niedrigste aller Wettbewerbsprodukte. Hinzu komme, dass die Delphi-Pumpe keine potenziellen Hochdruck-Leckagepfade zur Umgebung mehr aufweist. Beide Punkte rühren von dem direkt im Zylinderkopf der Pumpe integrierten, gehäuselosen Saugventil her, das eine durchflussoptimierte Strömungsauslegung ermöglicht.

Zusammen mit dem angeschmiedeten Hochdruckauslass mit integriertem Druckventil sorgt das Saugventil auch für eine hohe Steifigkeit und damit hohe zulässige Bauteilspannungen. „Mit diesem Konzept hat die neue Hochdruckpumpe noch genügend Potenzial für Raildrücke weit jenseits von 2000 bar“, so Jorach. Eine weitere Anforderung war die Eignung der Pumpe für die immer weiter verbreiteten Start-Stopp-Systeme. Hierbei durchläuft die Pumpe im Laufe der Jahre eine wesentlich höhere Anzahl von Starts und muss dort teilweise gegen hohe Raildrücke anlaufen, die sich bei einem kurzen Halt noch nicht abbauen konnten.

Delphi; Telefon: 0202 2910;

E-Mail: thomas.aurich@delphi.com