AutoRai
19-5-2003
Directe benzine-injectie voor Ford Mondeo
Ford zal vanaf juni een 1,8-liter Duratec benzinemotor in productie
nemen, die dankzij directe benzine-inspuiting een reële
brandstofbesparing van zes à acht procent mogelijk maakt. Deze
SCi-krachtbron zal nog dit jaar in de vernieuwde Ford Mondeo leverbaar
worden.
Ford maakte de plannen voor de Duratec SCi-motor (SCi = Smart Charge
injection, ofwel slimme directe inspuiting) bekend gedurende het 24e
Internationale Motorsymposium dat op 15 en 16 mei te Wenen werd
gehouden. Dankzij het Smart Charge injectie systeem belooft de nieuwe
Ford Duratec SCi motor een reductie van het brandstofverbruik tussen
de zes en acht procent bij normaal dagelijks gebruik tezamen met een
hoger motorvermogen en verbeterde rijeigenschappen. De geheel uit
aluminium opgebouwde motor is afgeleid van de Ford Duratec
motorenfamilie van viercilinder in lijn benzinemotoren die momenteel
in de Ford Mondeo worden toegepast.
Prof. Dr. Rudolf Menne, die bij Ford Europa de leiding heeft bij de
ontwikkeling van benzinemotoren, verklaart: "Onze motivatie om de
eerste Ford direct ingespoten productie benzinemotor te ontwikkelen
was onze overtuiging dat bestaande directe benzine inspuitsystemen
niet volledig aan de verwachtingen voldeden. Daarom was onze
doelstelling het optimaliseren van het systeem voor een optimaal
brandstofverbruik over een breder gebied van gebruikstoepassingen met
de nieuwe Duratec SCi".
De nieuwe Duratec SCi gebruikt minder brandstof, in het bijzonder bij
lage motortoerentallen en omstandigheden met lage belasting. Hierdoor
zal de motor juist onder normale, dagelijkse gebruiksomstandigheden
een lager brandstofverbruik realiseren.
Evenals bij common-rail direct ingespoten dieselmotoren wordt ook bij
de direct ingespoten benzinemotor de brandstof direct in de
verbrandingskamer ingespoten in plaats van in het inlaatkanaal.
Om het brandstofverbruik onder normale dagelijkse rijomstandigheden te
optimaliseren, wordt de Duratec SCi gecombineerd met de nieuwe
handgeschakelde zesversnellingsbak MMT6, die is uitgerust met een
langere overbrenging in de hoogste versnelling. Deze slimme combinatie
van technologieën resulteert in een buitengewoon gevoel van vermogen
gecombineerd met een zeer hoog comfort en laag brandstofverbruik bij
kruissnelheden op autosnelwegen.
Direct ingespoten benzine motoren hebben een laag brandstofverbruik.
In het bijzonder bij een lage belasting zoals stationair draaien of
gematigde acceleratie waarbij slechts een gedeelte van de
verbrandingskamer wordt gevuld met een luchtbrandstof mengsel. Ford
ingenieurs hebben door de doorontwikkeling van deze eigenschap over
een breder toepassingsgebied de SCi technologie ontwikkeld.
"Normale benzinemotoren zijn krachtiger dan noodzakelijk is voor gebruik in normale dagelijkse rijomstandigheden," legt Menne uit. "Bij deze motorbelastingen en snelheden gebruikt de motor een grote hoeveelheid brandstof om de luchtweerstand in het inlaatspruitstuk te overwinnen, die wordt veroorzaakt door de gedeeltelijk gesloten gasklep. De motor moet dan ademhalen tegen het vacuüm in het inlaatspruitstuk. Dit veroorzaakt energieverlies door het pompen en derhalve een toename van het brandstofverbruik."
Het brandstofinspuitsysteem van de Duratec SCi biedt een intelligente
oplossing voor dit energieverlies bij lage motorbelastingen. Door
gebruik te maken een arm-mengsel strategie in de verbrandingskamer is
het mogelijk bij een groot aantal verschillende gebruiksomstandigheden
met een grotendeels geopende smoorklep te rijden waardoor de
aanzuigverliezen sterk worden gereduceerd en derhalve efficiënter
gebruik wordt gemaakt van de brandstof.
Door de zorgvuldige controle van de gasstromen via de inlaatkanalen
door middel van wervelkleppen en de gecontroleerde toevoer van
brandstof naar de asymmetrische uitsparingen in de top van de zuigers,
creëert de SCi een kleine hoeveelheid brandbaar mengsel in de buurt
van de bougie op het moment van ontsteken. De rest van de
verbrandingskamer is dan gevuld met een niet brandbaar mengsel of
resten van uitlaatgassen.
Dit resulteert in een efficiënt verbrandingsproces met een beperkte
hoeveelheid brandstof, waarbij toch voldoende energie wordt ontwikkeld
voor rustige kruissnelheden of beperkte acceleratie. Dit vergroot de
voordelen van het arm-mengsel proces tot ongeveer vijftig procent van
de maximale belastingscapaciteit van de motor bij zestig procent van
het maximale motortoerental.
Zorgvuldige optimalisering van deze karakteristiek door Ford
ingenieurs heeft geleid tot de efficiency bij normale dagelijkse
gebruiksomstandigheden die zo kenmerkend is voor de Duratec SCi motor.
Een bijkomend voordeel van deze technologie is de uitzonderlijk
rustige stationair loop en het vrijwel ontbreken van vibraties in het
algemeen. Dit zou een nieuwe standaard kunnen betekenen voor motoren
van dit formaat.
Het speciale injectiesysteem voor de Duratec SCi is ontwikkeld in
samenwerking met Robert Bosch GmbH. De kern van het systeem is de hoge
druk inspuitpomp die direct door de inlaatnokkenas wordt aangedreven.
De 130 pk (96 kW), 16-kleps aluminium Duratec SCi motor heeft een
aantal verschillen ten opzichte van de conventioneel ingespoten 125 pk
(92 kW) 1.8 liter Duratec HE motor. In aanvulling op het
inlaatspruitstuk met wervelingscontrole zijn dit:
* Brandstof inspuitventielen die direct in de verbrandingskamer
inspuiten in plaats van in het inlaatspruitstuk.
* Speciaal ontworpen zuigers met een asymmetrische uitsparing om de
volgens een speciale strategie ingespoten brandstof dicht in de
buurt van de bougie te houden. Dit unieke ontwerp is essentieel
voor het verbrandingsproces onder deellast omstandigheden.
* Het inspuitsysteem, dat overeenkomt met dat van een common-rail
systeem bij diesel motoren, werkt met inspuitdrukken tot 120 bar,
hetgeen bijdraagt aan de nauwkeurige bepaling van het
inspuitmoment.
* Een complex uitlaatsysteem met een tweetal drieweg katalysatoren
en als extra een speciale DeNOx katalysator voor een betrouwbare
emissie controle, ook tijdens de condities met arm-mensel
strategie. De motor voldoet aan de EU Stage IV norm.
* Hoge energie direct-ontstekingssysteem met een individuele bobine
voor elke bougie. De bougies zijn van het type met vier
elektrodes, speciaal voor gebruik met de arm-mengsel strategie.