Dynamic Skip Fire - Delphi und Tula

Dynamic Skip Fire (DSF): Kraftstoffverbrauch und CO2-Emissionen reduzieren ohne NVH-Beeinträchtigungen, selbst in aufgeladenen Downsizing-Vierzylindermotoren. Bild: Delphi/Tula

Delphi Automotive und Tula Technology, ein Unternehmen aus dem Silicon Valley, zeigen die Technik in einem fahrfertigen Demonstrator-Fahrzeug mit aufgeladenem 1,8-Liter-Vierzylinder-Ottomotor. Wie man bei Delphi betont, ermöglicht die Regelstrategie das Abschalten von Zylindern ohne die Laufruhe zu beeinträchtigen. Einher gehen laut dem Zulieferer völlig neue Ansätze für die Gemischbildung, Verbrennungsstrategien und Hybridkonzepte. Wie man bei Delphi beschreibt, berechnet DSF (Dynamic Skip Fire) vor jedem einzelnen Zündvorgang zylinderselektiv, ob der Zylinder deaktiviert oder ein regulärer Arbeitstakt ausgeführt wird. Sollte der Zylinder vorübergehend stillgelegt werden, bleiben die Ein- und Auslassventile geschlossen. In die Entscheidung, welcher Zylinder als nächstes gezündet wird, bezieht DSF eine Reihe von Parametern mit ein, etwa die Lastanforderung seitens des Fahrers, das aktuelle NVH-Verhalten (Geräusch, Vibration) des Motors sowie die Frequenzen und Amplituden, die den Schwingungskomfort im Fahrzeug beeinträchtigen könnten.

Drei verschiedene Nockengeometrien

Indem die Zündfolge dynamisch den Verhältnissen angepasst werde, laufe der Motor immer nahe seiner maximalen Effizienz, da Pumpverluste verringert und seine thermische Effizienz verbessert werde, heißt es. Die Regelstrategie soll zudem auch neue Verbrennungskonzepte und somit die Erschließung weiterer Effizienzpotenziale ermöglichen. So könne die zylinderselektive Regelung für blitzschnelle Drehmomentangleichungen sorgen, während ein hoher Saugrohrdruck einen schnellen Drehmomentaufbau bewirke, insbesondere bei Teillastbetrieb, hört man von Delphi. Einen weiteren Vorteil stelle die Deaktivierung aller Zylinder im Schiebebetrieb dar, was Pumpverluste minimiere und ein längeres Ausrollen ermögliche sowie das Risiko vermindere, dass unverbrannter Kraftstoff in den Katalysator gelange und dort Schäden verursache.

 

Das Aggregat weist ein direktes Einspritzsystem sowie ein Motorsteuergerät (beide von Delphi) mit integrierten DSF-Algorithmen auf. Als Hardware für die Zylinderabschaltung setzt der Zulieferer auf seine Rollenschlepphebel-technik, bei der die Rollenschlepphebel über einen Hebelarm von der Nockenwelle angesteuert werden. Da die Nockenwelle drei verschiedene Nockengeometrien aufweise, sind laut Delphi unterschiedliche Ventilerhebungen darstellbar. Bei Drehzahlen von bis zu 3000/min sei die volle Deaktivierung eines Zylinders innerhalb einer Nockenwellenumdrehung möglich, ohne dass dabei hohe und reibungsfördernde Ventilfederkräfte erforderlich seien, heißt es.

Serienproduktion in Planung

Fahrtests mit dem Demonstrator hätten gezeigt, dass das NVH-Verhalten des DSF-Prototypmotors und des Serienmotors im gesamten Frequenzbereich vergleichbar sind, hört man von Delphi. Allerdings falle der Kraftstoffverbrauch des DSF-Prototypmotors in den gängigen Messzyklen (wie etwa NEFZ, WLTC, US Combined, JC08) um bis zu zehn Prozent geringer aus, heißt es weiter. Wie Delphi mitteilt, arbeiten die Ingenieurteams beider Unternehmen derzeit an einem weiteren Demonstrator, bei dem man die Vorteile von DSF mit denen eines Mildhybridantriebs kombinieren möchte. Wenn dieses Konzept vollständig umgesetzt sei, erwarten die Entwickler Kraftstoffeinsparungen von bis zu 20 Prozent. Die Serienproduktion eines V8-Motors mit DSF sei bereits in Planung, heißt es. Delphi und Tula treiben auch eine Vierzylinderapplikation von DSF mit einem OEM weiter voran.