Diesel-Einspritzsystem


Die Erfindung der Speichereinspritzung bringt viele Vorteile Common Rail: Technik von heute Common Rail im Vergleich mit dem Pumpe-Düse-System
Fahrzeuge mit sparsamen Dieselmotoren erfreuen sich besonders in Deutschland großer Beliebtheit, was zum Teil auch an dem gewährten Steuervorteil bei Dieselkraftstoff liegt. Die Anforderungen an moderne Kraftfahrzeuge steigen aber stetig. Sie sollen langlebig und leistungsstärker werden, gleichzeitig jedoch sparsamer sein und immer niedrigere Emissionswerte erreichen. Forderungen, die teilweise gegenläufig sind und neue Technologien verlangen. Nicht unbedingt neu, aber stetigen Verbesserungen unterworfen ist die Common-Rail-Einspritzung bei Diesel-Fahrzeugen.

Die Erfindung der Speichereinspritzung bringt viele Vorteile

Ein Nachteil der üblichen Einspritzsysteme bei Dieselmotoren ist, dass sie konstruktionsbedingt nur eine Einspritzung pro Arbeitstakt des Motors zulassen. Jeder Zylinder hat bei diesem System eine eigene Hochdruckleitung, welche durch ein eigenes Pumpenelement versorgt wird. Diese Reihen- oder Verteilerpumpen hatten nur begrenzten Einfluss auf den Ablauf der im Zylinder stattfindenden Verbrennung. Dies änderte sich mit der Entwicklung des Common-Rail-Systems.
Bereits in der Zeit von 1976 bis 1993 befassten sich Ingenieure mit einer Technologie, die es ermöglichte, den Einspritzvorgang von der Druckerzeugung zu entkoppeln. Bosch kaufte 1993 die Patente auf und entwickelte das System in den folgenden Jahren bis zur Serienreife weiter. Das Ergebnis war die Common-Rail-Einspritzung, in der eine Pumpe für ein Kraftstoff-Hochdruckreservoir sorgt.

Aus diesem Speicher, meist einer Hochdruckleitung oder einem Hochdruckrohr, können nun die elektrischen Einspritzventile (Injektoren) unabhängig voneinander versorgt werden, und dies bis zu achtmal in nur einem einzigen Arbeitstakt des jeweiligen Zylinders. So ist auch die Namensgebung „Common Rail“ zu verstehen, welche übersetzt „gemeinsame Leitung“ bzw. „gemeinsame Leiste“ bedeutet. Das erste serienreife Fahrzeug mit Common-Rail-Einspritzung war 1997 der Alfa Romeo 156 JTD. Andere Automobilhersteller zogen in kurzer Zeit nach, wie zum Beispiel Mercedes-Benz mit dem C220 CDI im Jahre 1998.

Common Rail: Technik von heute

Seit Fahrzeuge mit Common-Rail-Einspritzung auf dem Markt sind, wurde das Verfahren stetig weiterverbessert. Schnellere Injektoren, leistungsfähigere Motorsteuergeräte und verbesserte Materialien ermöglichen es modernen Dieselkraftfahrzeugen, geforderte Abgasnormen einzuhalten oder sogar zu unterschreiten - ohne Einschränkung bei der Motorleistung und gleichzeitig bei geringerem Verbrauch. Dank der Common-Rail-Technik kann der Verbrennungsverlauf in den einzelnen Zylindern optimal gesteuert werden. In der Regel werden bis zu zwei Voreinspritzungen benutzt, um den Motorlauf zu stabilisieren und ruhiger zu gestalten. Auch die Haupteinspritzung kann bei Bedarf bis zu zweimal erfolgen. Weiterhin ist auch eine Nacheinspritzung möglich, welche eine Verminderung der Rußbildung in den Zylindern bewirkt, den NOx-Ausstoß senkt oder auch ein Freibrennen des Dieselpartikelfilters ermöglicht. Selbst die Geräuschentwicklung eines Motors kann vermindert werden. In der Regel werden heute bei PKW elektrische Pumpen verwendet, die einen Druckaufbau noch vor dem Starten des Motors ermöglichen. Damit sind Einspritzdrücke zwischen 2500 und 3000 bar erreichbar.

Common Rail im Vergleich mit dem Pumpe-Düse-System

Nicht alle Automobilhersteller setzen auf die Common-Rail-Technik, obwohl sie inzwischen weit verbreitet ist. Die Alternative ist das Pumpe-Düse-System (PD-System), welches einen anderen Schritt bei der Diesel-Einspritzung geht. Beim PD-System wird für jeden Zylinder der Einspritzdruck separat aufgebaut. Dieser wird im Gegensatz zum Common-Rail-System mechanisch erzeugt. Die sogenannte „Plungerpumpe“, angetrieben durch einen zusätzlichen Nocken der Nockenwelle sowie einen separaten Kipphebel, muss nicht eine Reservoir-Leitung unter Hochdruck halten, wie dies beim Common-Rail-System der Fall ist. Sollte zum Beispiel eine Pumpe-Düse-Einheit des PD-Systems einmal ausfallen, ist nicht unweigerlich – wie bei einem Ausfall der Common-Rail-Hochdruckpumpe – ein Aussetzen des Motors zu befürchten.
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