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Common Rail Einspritzanlage

Glossar

Bezug zum Kraftfahrzeug

Diesel
Maschine, Motor
Einspritzanlage, Hochdruckelement

 

Allgemeine Beschreibung

Motorenhersteller für die Automobilindustrie stehen permanent vor dem Problem neue Techniken zu entwickeln, die immer strengere Abgasnormen bei immer geringeren Kraftstoffverbräuchen erfüllen. Neben den mechanischen Grundkonstruktionen eines Motors spielen auch die Nebenaggregate eine äußerst wichtige Rolle.

In diesem Zusammenhang spielt besonders die Einspritzanlage eine wichtige Rolle. Hier wird der Kraftstoff für die Verbrennung vorbereitet und dem Motor zugeführt. Der gesamte Prozess beeinflusst die Emissions- und Verbrauchswerte in höchstem Maße. Dieselmotoren haben das besondere Problem der Entwicklung von Rußpartikeln während des Verbrennungsprozesses. Auch die Bildung von Stickoxiden ist ein Problem, dem es in diesem Zuge zu begegnen gilt. Dieselmotoren arbeiten seit je her nach dem Prinzip eines Direkeinspritzmotors. Das heisst, dass der Kraftstoff mit Hilfe einer speziellen Einspritzduese in den Brennraum gespritzt wird. Eine besondere Ausformung des Brennraums unterstützt eine günstige Verbrennung.

Ein weiterer entscheidender Faktor zur Reduzierung von Rußpartikeln ist die Tröpfchengröße des Kraftstoffs. Je kleiner und feiner der Kraftstoff beim Einspritzen zustäubt wird, desto schneller, effizienter und schadstoffärmer kann er verbrannt werden, da die Sauerstoffmoleküle der angesaugten Luft gleichzeitig mehr Kraftstoffmoleküle erreichen und chemisch reagieren können.

Eine Commonrail Einspritzanlage trägt diesem Problem Rechnung. Innerhalb der Anlage wird der Kraftstoff unter sehr hohen Druck gesetzt. In modernen Commonrail Einspritzanlagen können bis zu 2500bar Betriebsdruck herrschen. Die ehemaligen Einspritzdüsen wurden durch Hochleistungselemente ersetzt, die von dem Motorsteuergerät angesteuert werden können. Das Öffnen und Schließen wird nicht mehr mechanisch über den Kraftstoffdruck gesteuert, so dass ein Höchstmaß an Genauigkeit und Präzision in der Anlage herrscht.

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Funktionsbeschreibung

Das System ist effizient aber relativ einfach aufgebaut und besteht aus folgenden wesentlichen Komponenten:

  • Hochdruckpumpe, rot gekennzeichnet
  • Steuergerät, gelb gekennzeichnet
  • Injektoren, orange gekennzeichnet
  • Railrohr, grün gekennzeichnet
  • Druckregler, lila gekennzeichnet

Die Hochdruckpumpe erzeugt den verhältnismäßig hohen Druck für das System. Sie wird in der Regel direkt über den Riementrieb des Motors angetrieben; ein Antrieb mit Hilfe eines Elektromotors ist ebenfalls denkbar. Hier wird grundsätzlich, wie bei einer Kraftstoffpumpe für Ottomotoren auch, ein höherer Druck als für das System notwendig erzeugt.

 

Der Druckregler kann nun den Druck im System auf einen fest definierten Wert herabsenken. Diese Einrichtung ist äußerst wichtig für die Kraftstoffzumessung. Sind konstruktive Größen der Injektoren, der Kraftstoffleitungen und der Betriebsdruck bekannt, so kann über die Zeit die Kraftstoffemnge berechnet und zugemessen werden. Es wird die Menge Kraftstoff pro Zeiteinheit als konstant angesehen, trotz minimaler Schwankungen. Das System berechnet anhand der vorliegenden Abgaswerte und der Istwerte des Motors permanent die notwendige Kraftstoffmenge und rechnet diese im letzten Schritt in eine Zeitdauer um, mit der die Einspritzventile angesteuert werden.

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