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.