Grundlagen der Kraftstoffeinspritzung
Kraftstoffeinspritzung
Beim Dieselmotor muss der Kraftstoff in den Brennraum eingespritzt
werden. Moderne Einspritzsysteme erzeugen hierfür bereits Drücke bis 2000 bar,
künftig sogar darüber. Dabei ist eine Genauigkeit des Einspritzbeginns von ca.
+/- 1° KW notwendig. Zusätzlich ist der Kraftstoff so genau wie möglich zu
dosieren.
Wichtige Kriterien für den Einspritzvorgang sind:
1 Zeitpunkt und Dauer der Einspritzung
1 Verteilung im Brennraum
1 Zeitpunkt des Verbrennungsbeginns
1 Zugeführte Kraftstoffmenge je ° Kw
1 Zugeführte Kraftstoffgesamtmenge.
Um diese Kriterien erfüllen zu können, muss der Beginn der
Kraftstoffeinspritzung exakt bestimmt werden können. Die Einspritzsysteme für
Dieselmotoren haben deshalb einen Spritzverstellerfunktion, die entweder
mechanisch oder elektrisch den Förderbeginn der Einspritzpumpe bzw.
Einspritzbeginn in Anhängigkeit von der Drehzahl, Last und Motortemperatur
verändert.
Eine weitere Besonderheit der Einspritzsysteme für Dieselmotoren ist die
Drehzahlbegrenzung. Bei unbegrenzter Luftmenge hängt die Drehzahl eines
Dieselmotors nur von der eingespritzten Kraftstoffmenge ab. Wäre diese unbegrenzt,
könnte die Drehzahl des unbelasteten Dieselmotors bis zur Selbstzerstörung
ansteigen. Deshalb hat jedes Einspritzsystem einen Regler für die
Drehzahlbegrenzung, der auch eine stabile Leerlaufdrehzahl sicherstellt.
Einspritzsysteme moderner Dieselmotoren
Gegenwärtig sind für Nfz. - Dieselmotoren folgende Einspritzsysteme
bedeutsam:
4 Reiheneinspritzpumpe 4 Verteilereinspritzpumpe
4 Pumpe-
Düse- Einheit PDE 4 Pumpe- Leitung- Düse
4 Common-
Rail
Die Reiheneinspritzpumpe gilt als klassisches Diesel Einspritzsystem.
Eine Nockenwelle betätigt gleichzeitig mehrere Einzelpumpenelemente.
Der Kraftstoff wird von jedem Einzelpumpenelement zu je einer
Einspritzdüse am Zylinder gefördert. Es ist also an der Reiheneinspritzpumpe
pro Zylinder ein Einzelpumpenelement vorhanden.
Die Verteilereinspritzpumpe hat ebenfalls separate Druckleitungen zu
allen Einspritzdüsen, aber nur ein gemeinsames Pumpenelement für alle Zylinder,
das pro Kurbelwellenumdrehung des Motors die erforderliche Anzahl Förderhübe
ausführt. Ein Verteiler in der Pumpe leitet den Kraftstoff bei jedem
Förderhub zu jeweils einer Einspritzdüse.
Einige Nfz- Hersteller verwenden die modular aufgebauten
Einzeleinspritzsysteme Pumpe- Leitung- Düse bzw. Pumpe- Düse- Einheit. Dabei
bildet das Magnet-ventilgesteuerte Pumpenelement zusammen mit der Einspritzdüse
eine Einheit, die für jeden Zylinder vorhanden ist.
Eine Gegenwärtig zunehmende Bedeutung verlangt das
Speichereinspritzsystem Common- Rail, bei dem die Hochdruckerzeugung und der
Einspritzvorgang komplett voreinander entkoppelt sind. Die Injektoren
(Einspritzdüsen mit Magnetventil) aller Zylinder sind mit Hochdruckleitungen an
eine gemeinsame Verteilerleiste (engl. Common- Rail) angeschlossen. Im
Speichervolumen des Common- Rail CR ist ständig Kraftstoff mit Einspritzdruck
vorhanden, den eine zentrale Hochdruckpumpe erzeugt. Die schnell schaltenden
Magnetventile der Injektoren ermöglichen Vor-, Mehrfach- und Nacheinspritzung
pro Arbeitstakt.
A Verteilereinspritzpumpe
(RE) B Common- Rail- System
C Pumpe- Düse- Einheit D Pumpe- Leitung- Düse
1 Einspritzpumpe mit
Einzelleitung zu jeder Einspritzdüse
2 Einspritzdüse
3 Einspritzpumpe mit
gemeinsamer Hochdruckleitung
4 Gemeinsamer Hochdruck
Verteiler
5 Injektor (Einspritzdüse
mit Magnetventil)
6 Einzelpumpenelement und
Einspritzdüse mit Magnetventil
7 Einzelpumpenelement mit
Magnetventil, Hochdruckleitung und Einspritz- düse