Delphi forciert seine Forschungsaktivitäten im rasant wachsenden Markt der Biokraftstoffe. Ziel ist, dass alle Einspritz- und Kraftstofffördertechniken von Delphi die hohen Anforderungen der Automobilhersteller und des Gesetzgebers bezüglich der immer höheren Beimischungen von Biokraftstoffen erfüllen. Das Unternehmen hat bereits Ethanol-kompatible Komponenten für etwa 2,5 Millionen Fahrzeuge weltweit geliefert. Die Diesel-Einspritzsysteme erfüllen inzwischen die Vorgaben für eine fünfprozentige Beimischung von Biodiesel.
Der Markt von für Biokraftstoffe geeignete Techniken hat großes Entwicklungspotenzial. Biokraftstoffe sind aus ökologischen und ökonomischen Gründen in allen wichtigen Märkten sinnvoll", erläutert Guy Hachey, Präsident von Delphi Powertrain und Vizepräsident der Delphi Corporation. "Wir bauen unser Know-how in diesem Bereich aus, um unsere Kunden bei der Umsetzung von Biokraftstoff-Konzepten zu unterstützen."
In den USA wird vor allem der Biokraftstoff Ethanol eingesetzt. Er wird üblicherweise aus Getreide gewonnen dem Benzin beigemischt. 2005 wurden in den USA bereits mehr als 15 Milliarden Liter Ethanol umgesetzt. Bis 2007 wird die Ethanol-Produktion – nicht zuletzt durch die starke öffentliche Förderung – um mehr als 50 Prozent ansteigen. Verkauft wird die Produktion als zehnprozentige Beimischung zum Benzin (E 10) oder als E 85 mit 15-prozentiger Beimischung von Benzin. Durch den hohen Sauerstoffgehalt des Ethanols verbrennen E 10 oder E 85 deutlich sauberer und erzeugen weniger CO2 als herkömmliches Benzin.
In Europa wird Ethanol nur zögerlich eingesetzt. Statt dessen setzt man bisher auf Biodiesel auf Rapsbasis. Eine 20-prozentige Beimischung von Biodiesel kann die Partikelbelastung um zehn bis 20 Prozent reduzieren und den Ausstoß von Kohlenmonoxid ebenfalls um bis 20 Prozent. Die EU-Kommission hat mit der 2003/30/EC definiert, dass bis zum Ende des Jahres 2010 der Anteil erneuerbarer Kraftstoffe an der Gesamtmenge der für Transport eingesetzten Kraftstoffe 5,75 Prozent betragen soll. Bis 2015 wird ein Anteil von 15 Prozent angestrebt. Mehrere europäische Länder – vor allem Frankreich und Deutschland – haben noch ehrgeizigere Pläne.
Biokraftstoffe – erfüllbare technische Herausforderung
Biokraftstoffe bieten viele Vorteile – aber auch einige technische Herausforderungen. Bioethanol etwa reagiert vor allem im Kraftstofftank sehr aggressiv. Bei Biodiesel sind es die möglicherweise veränderte NOx-Emissionen.
Delphi ist der führende Lieferant von Kraftstoff-Einspritzsystemen für Brasilien, wo fast alle Ottomotoren mit E 25 betrieben werden. Zunehmend populärer werden E 100-Applikationen. Dadurch hat Delphi einzigartiges Wissen über die Auswirkungen von Biokraftstoffen bei hohen Laufleistungen gesammelt. Mehr als 90 Prozent aller Neuwagen werden mit Motoren verkauft, die mit beliebigen Mischverhältnissen von Ethanol und Benzin zurechtkommen.
Das Problem des Ethanols ist weniger die Korrosion; viel mehr Sorge bereitet den Experten die hygroskopische Eigenschaften des Ethanols. Es nimmt problemlos Wasser auf, sodass der Kraftstoff Salze aus jeder Oberfläche löst, mit der er in Kontakt kommt.
Beim E10 ist dieser Effekt tolerabel, solange der Kraftstoff nicht stark mit Wasser versetzt ist. Aber Systeme mit E 85-Kraftstoffen unterschiedlicher Qualität müssen sehr sorgfältig spezifiziert werden, sollen sie ähnlich leistungsfähig und langlebig wie in herkömmlichen Ottomotoren sein.
Hier kommt der Materialauswahl eine hohe Bedeutung zu. Werkstoffe wie Metalle, Elastomere und Kunststoffe müssen Ethanol und die Verunreinigungen vertragen. Delphi hat durch die Erfahrungen in Brasilien das nötige Wissen, um hier weltweit eine Führungsrolle zu übernehmen. Bereits heute garantiert Delphi für alle seine Einspritzsysteme für Ottomotoren Laufleistungen von mehr als 160 000 Kilometer bei Betrieb mit E 25. Edelstähle haben konventionelle Stähle ersetzt und empfindliche Polymere und Elastomere wurden durch neue, robuste Materialien ersetzt oder durch innovatives Design eliminiert.
Das Motorsteuergerät des Einspritzsystems erkennt sensorgestützt den Ethanolgehalt im Kraftstofftank und passt die Einspritz- und Zündkennfelder optimal an. Außerdem unterstützt das Unternehmen seine Kunden bei der Entwicklung neuer Kalibrierungen für optimale Start-, Fahr- und Abgaseigenschaften bei Ethanolgehalten von 25 Prozent und mehr.
Biodiesel anspruchsvolle Handhabung und Lagerung
Die Herausforderungen bei Biodiesel sind ganz anderer Natur als bei Ethanol und beginnen bereits bei Beimischungen von nur zehn Prozent (B10). Handhabung und Lagerung sind kritisch. Durch die biologische Abbaubarkeit sinkt in feuchten oder warmen Milieus sehr schnell die Kraftstoffqualität. Biodiesel ist außerdem anfälliger für bakterielles Wachstum als andere Kraftstoffe.
Wie Ethanol kann auch Biodiesel Wasser aufnehmen, das die chemische Zersetzung des Kraftstoffes beschleunigt. Biodiesel ist außerdem ein exzellentes Lösungsmittel, das bestehende Ablagerungen ablöst und beispielsweise in die winzigen Einspritzdüsen trägt. Nicht lösliche Polymere und andere Ablagerungen können so die Injektoren und Filter verstopfen oder sich anderweitig ablagern. Außerdem werden die in Schläuchen und Dichtungen verwendeten Elastomere angegriffen. Peroxid, das beim Kontakt von Biodiesel mit Sauerstoff entsteht, macht bestimmte Elastomere brüchig. Auch aufgeweichte oder ausgedehnte Dichtungen sind möglich.
Außerdem gilt es die physikalischen Eigenschaften des Kraftstoffs zu beherrschen. Ein höherer Elastizitätsmodul kann zu höheren Einspritzdrücken und damit verkürzter Lebensdauer führen. Außerdem wirken sich Temperaturen bereits ab Null Grad Celsius und darunter negativ auf die Fließeigenschaften aus.
"Wir müssen ausreichend Toleranzen bei physikalischen und chemischen Parametern einplanen, da die Kraftstoffeigenschaften stark von den Ausgangsmaterialien und der Qualität beim Liefern und Lagern abhängen", erklärt Dr. Detlev Schöppe, Leiter der Entwicklung bei Delphi Diesel. Derzeit sind alle Diesel-Einspritzsysteme von Delphi zu B 5 kompatibel. Die Verträglichkeit für höhere Anteile an Biokraftstoffen ist schon in der Entwicklung.
Kontinuierliche Forschung
Neueste Forschungsprojekte beschäftigen sich zum Beispiel mit fundamentalen Parametern von Biodiesel und ihrem Einfluss auf die Leistungsfähigkeit, Alterung und Haltbarkeit von Motorkomponenten. So betreibt das für Nutzfahrzeugmotoren zuständig Technikzentrum in London einen Motor mit zwölf Liter Hubraum mit B30-Diesel auf dem Prüfstand. Nach mehreren hundert Betriebsstunden wurde das Delphi-Einspritzsystem zerlegt, untersucht, und für weitere strapaziöse Testläufe wieder eingebaut. Delphi erwartet, dass dieses Einspritzsystem selbst bei außergewöhnlich hohen Drücken (bis zu 2 500 bar) zuverlässig arbeitet und ohne Wartung bis zu 1,6 Millionen Kilometer Laufleistung verlässlich hält. Nach dem Test wird das System erneut zerlegt und genau untersucht. Beispielsweise nach Anzeichen für erhöhten Verschleiß im Bereich des Düsennadelsitzes oder nach Anzeichen für Verschleiß und Alterung an Metallen, Polymeren und Elastomeren. Mit diesen Erkenntnissen wird Delphi seine Kraftstoffsysteme für den weiteren Einsatz mit Biokraftstoffen optimieren.
Der Markt von für Biokraftstoffe geeignete Techniken hat großes Entwicklungspotenzial. Biokraftstoffe sind aus ökologischen und ökonomischen Gründen in allen wichtigen Märkten sinnvoll", erläutert Guy Hachey, Präsident von Delphi Powertrain und Vizepräsident der Delphi Corporation. "Wir bauen unser Know-how in diesem Bereich aus, um unsere Kunden bei der Umsetzung von Biokraftstoff-Konzepten zu unterstützen."
In den USA wird vor allem der Biokraftstoff Ethanol eingesetzt. Er wird üblicherweise aus Getreide gewonnen dem Benzin beigemischt. 2005 wurden in den USA bereits mehr als 15 Milliarden Liter Ethanol umgesetzt. Bis 2007 wird die Ethanol-Produktion – nicht zuletzt durch die starke öffentliche Förderung – um mehr als 50 Prozent ansteigen. Verkauft wird die Produktion als zehnprozentige Beimischung zum Benzin (E 10) oder als E 85 mit 15-prozentiger Beimischung von Benzin. Durch den hohen Sauerstoffgehalt des Ethanols verbrennen E 10 oder E 85 deutlich sauberer und erzeugen weniger CO2 als herkömmliches Benzin.
In Europa wird Ethanol nur zögerlich eingesetzt. Statt dessen setzt man bisher auf Biodiesel auf Rapsbasis. Eine 20-prozentige Beimischung von Biodiesel kann die Partikelbelastung um zehn bis 20 Prozent reduzieren und den Ausstoß von Kohlenmonoxid ebenfalls um bis 20 Prozent. Die EU-Kommission hat mit der 2003/30/EC definiert, dass bis zum Ende des Jahres 2010 der Anteil erneuerbarer Kraftstoffe an der Gesamtmenge der für Transport eingesetzten Kraftstoffe 5,75 Prozent betragen soll. Bis 2015 wird ein Anteil von 15 Prozent angestrebt. Mehrere europäische Länder – vor allem Frankreich und Deutschland – haben noch ehrgeizigere Pläne.
Biokraftstoffe – erfüllbare technische Herausforderung
Biokraftstoffe bieten viele Vorteile – aber auch einige technische Herausforderungen. Bioethanol etwa reagiert vor allem im Kraftstofftank sehr aggressiv. Bei Biodiesel sind es die möglicherweise veränderte NOx-Emissionen.
Delphi ist der führende Lieferant von Kraftstoff-Einspritzsystemen für Brasilien, wo fast alle Ottomotoren mit E 25 betrieben werden. Zunehmend populärer werden E 100-Applikationen. Dadurch hat Delphi einzigartiges Wissen über die Auswirkungen von Biokraftstoffen bei hohen Laufleistungen gesammelt. Mehr als 90 Prozent aller Neuwagen werden mit Motoren verkauft, die mit beliebigen Mischverhältnissen von Ethanol und Benzin zurechtkommen.
Das Problem des Ethanols ist weniger die Korrosion; viel mehr Sorge bereitet den Experten die hygroskopische Eigenschaften des Ethanols. Es nimmt problemlos Wasser auf, sodass der Kraftstoff Salze aus jeder Oberfläche löst, mit der er in Kontakt kommt.
Beim E10 ist dieser Effekt tolerabel, solange der Kraftstoff nicht stark mit Wasser versetzt ist. Aber Systeme mit E 85-Kraftstoffen unterschiedlicher Qualität müssen sehr sorgfältig spezifiziert werden, sollen sie ähnlich leistungsfähig und langlebig wie in herkömmlichen Ottomotoren sein.
Hier kommt der Materialauswahl eine hohe Bedeutung zu. Werkstoffe wie Metalle, Elastomere und Kunststoffe müssen Ethanol und die Verunreinigungen vertragen. Delphi hat durch die Erfahrungen in Brasilien das nötige Wissen, um hier weltweit eine Führungsrolle zu übernehmen. Bereits heute garantiert Delphi für alle seine Einspritzsysteme für Ottomotoren Laufleistungen von mehr als 160 000 Kilometer bei Betrieb mit E 25. Edelstähle haben konventionelle Stähle ersetzt und empfindliche Polymere und Elastomere wurden durch neue, robuste Materialien ersetzt oder durch innovatives Design eliminiert.
Das Motorsteuergerät des Einspritzsystems erkennt sensorgestützt den Ethanolgehalt im Kraftstofftank und passt die Einspritz- und Zündkennfelder optimal an. Außerdem unterstützt das Unternehmen seine Kunden bei der Entwicklung neuer Kalibrierungen für optimale Start-, Fahr- und Abgaseigenschaften bei Ethanolgehalten von 25 Prozent und mehr.
Biodiesel anspruchsvolle Handhabung und Lagerung
Die Herausforderungen bei Biodiesel sind ganz anderer Natur als bei Ethanol und beginnen bereits bei Beimischungen von nur zehn Prozent (B10). Handhabung und Lagerung sind kritisch. Durch die biologische Abbaubarkeit sinkt in feuchten oder warmen Milieus sehr schnell die Kraftstoffqualität. Biodiesel ist außerdem anfälliger für bakterielles Wachstum als andere Kraftstoffe.
Wie Ethanol kann auch Biodiesel Wasser aufnehmen, das die chemische Zersetzung des Kraftstoffes beschleunigt. Biodiesel ist außerdem ein exzellentes Lösungsmittel, das bestehende Ablagerungen ablöst und beispielsweise in die winzigen Einspritzdüsen trägt. Nicht lösliche Polymere und andere Ablagerungen können so die Injektoren und Filter verstopfen oder sich anderweitig ablagern. Außerdem werden die in Schläuchen und Dichtungen verwendeten Elastomere angegriffen. Peroxid, das beim Kontakt von Biodiesel mit Sauerstoff entsteht, macht bestimmte Elastomere brüchig. Auch aufgeweichte oder ausgedehnte Dichtungen sind möglich.
Außerdem gilt es die physikalischen Eigenschaften des Kraftstoffs zu beherrschen. Ein höherer Elastizitätsmodul kann zu höheren Einspritzdrücken und damit verkürzter Lebensdauer führen. Außerdem wirken sich Temperaturen bereits ab Null Grad Celsius und darunter negativ auf die Fließeigenschaften aus.
"Wir müssen ausreichend Toleranzen bei physikalischen und chemischen Parametern einplanen, da die Kraftstoffeigenschaften stark von den Ausgangsmaterialien und der Qualität beim Liefern und Lagern abhängen", erklärt Dr. Detlev Schöppe, Leiter der Entwicklung bei Delphi Diesel. Derzeit sind alle Diesel-Einspritzsysteme von Delphi zu B 5 kompatibel. Die Verträglichkeit für höhere Anteile an Biokraftstoffen ist schon in der Entwicklung.
Kontinuierliche Forschung
Neueste Forschungsprojekte beschäftigen sich zum Beispiel mit fundamentalen Parametern von Biodiesel und ihrem Einfluss auf die Leistungsfähigkeit, Alterung und Haltbarkeit von Motorkomponenten. So betreibt das für Nutzfahrzeugmotoren zuständig Technikzentrum in London einen Motor mit zwölf Liter Hubraum mit B30-Diesel auf dem Prüfstand. Nach mehreren hundert Betriebsstunden wurde das Delphi-Einspritzsystem zerlegt, untersucht, und für weitere strapaziöse Testläufe wieder eingebaut. Delphi erwartet, dass dieses Einspritzsystem selbst bei außergewöhnlich hohen Drücken (bis zu 2 500 bar) zuverlässig arbeitet und ohne Wartung bis zu 1,6 Millionen Kilometer Laufleistung verlässlich hält. Nach dem Test wird das System erneut zerlegt und genau untersucht. Beispielsweise nach Anzeichen für erhöhten Verschleiß im Bereich des Düsennadelsitzes oder nach Anzeichen für Verschleiß und Alterung an Metallen, Polymeren und Elastomeren. Mit diesen Erkenntnissen wird Delphi seine Kraftstoffsysteme für den weiteren Einsatz mit Biokraftstoffen optimieren.
