„Common-Rail-Einspritzung“ – Versionsunterschied

Das Diesel-Common-Rail-System wird als Speichereinspritzung bezeichnet. Eine Hochdruckpumpe sorgt dauernd für die Aufrechterhaltung des Kraftstoffdrucks im Rail. Sie ist in der Regel mechanisch mit dem Motor gekoppelt. Die Leistung der Hochdruckpumpe wird so ausgelegt, dass zu jeder Zeit und in jedem Betriebszustand mehr Kraftstoff gefördert werden kann, als der Motor benötigt. Damit ist die Pumpe für den normalen Betrieb deutlich überdimensioniert. Zur Druckregelung bei ungeregelten Pumpen wird ein Druckregelventil verwendet, das die nicht benötigte Kraftstoffmenge aus dem Rail in den Kraftstofftank zurückleitet. Dadurch kann sich der Kraftstoff am Druckregelventil auf 140 °C oder mehr erhitzen, was kraftstoffführende Teile schädigen oder zerstören kann und den Einsatz eines Kraftstoffkühlers erforderlich machtmachen kann. Hauptnachteil dieses Systems mit ungeregelter Pumpe und Druckregelventil ist der hohe Leistungsbedarf der Pumpe, die stets mit maximaler Leistung Kraftstoff fördert.

Dieselkraftstoff ist entgegen der weit verbreiteten Meinung nicht inkompressibelkompressibel. Diese Kompressibilität nutzt das Common-Rail System, um die Druckstösse aus dem Hub der einzelnen Pumpenkolben abzudämpfen. Ein grösseres Speichervolumen ermöglicht einen gleichmässigerengleichmäßigeren Druck mit geringeren Druckspitzen. Es führt dabei jedoch zu einem trägeren System, da die Pumpe mehr Zeit benötigt um einen anderen geforderten Druck oder Menge einzustellen. EineDie Glättung des Förderdrucks ist erforderlichbewirkt, umdass zuan vermeiden dass eineinem Injektor während seiner Einspritzphase einen Druckwellenberg abbekommtwirksam ist und damit mehr Kraftstoff als durch das Kennfeld vorgegeben einspritzt wird, einan anderereinem anderen Injektor dagegen ein Druckwellental abbekommtwirksam ist und damitdieser deshalb weniger einspritzt. Ein schnelles System ist erforderlich, um auch während des Wechsels von Last- und Betriebszuständen die optimale Kraftstoffmenge einzuspritzen.

BeiVon Bosch wirdgibt alses Neuerungauch an einemein druckübersetzten Common-Rail-System gearbeitet. Dabei wird der Einspritzdruck mit Hilfe des anstehenden Druckes im Druckspeicher während der Einspritzphase auf Drücke von bis zu 250 MPa (2500 bar) erhöht. Die Druckübersetzung wird durch einen im Injektor integrierten Druckübersetzer mit Steuerfunktionen ausgeführt. Das Prinzip wird auch als Amplified Pressure Common Rail System (APCRS) bezeichnet. Vorteilhaft ist dabei die geringere Belastung der Hochdruckpumpe. Nachteilig ist der höhere Aufwand, der durch komplexe Injektoren entsteht, sowie der erhöhte Energieaufwand, der durch die hydraulischen Verluste unvermeidlich ist.

* Eine Common-Rail-Einspritzung optimiert den Verbrennungsprozess und die Motorlaufeigenschaften und reduziert [[Partikelemission]]en. Durch den sehr hohen Druck von bis zu 2500 bar wird der Kraftstoff sehr fein zerstäubt. Kleine Kraftstofftropfen weisen im Verhältnis zum Volumen eine große Oberfläche auf. Das begünstigt einerseits die Geschwindigkeit des Verbrennungsprozesses und andererseits eine geringe PartikelgrößePartikelmenge in den Emissionen.

* Die vom Verbrennungsmotor angetriebene [[Hochdruckpumpe]] bringt den vom Vorfördersystem, welches (bei aktuellen Systemen zumeistim aufPkw elektrischenmeistens Vorförderpumpeneine beruht,elektrische Vorförderpumpe) aus dem Tank bereitgestellten Kraftstoff auf den erforderlichen und, vom Steuergerät vorgegebenen Einspritzdruck im Druckspeicher. Die Injektoren (Einspritzdüsen) sind an diedas gemeinsame Hochdruck-Rail (Kraftstoffsammelschiene) angeschlossen, welche mit dem Druckspeicher verbunden ist, und spritzen den Kraftstoff direkt in den Brennraum.

* Eine Common-Rail-Einspritzung hat bauliche Vorteile. Zum einen die Entkoppelung zwischen Druckerzeugung und Einspritzsteuerung im Vergleich zur DirekteinspritzungEinspritzung mittels Einspritzpumpe oder [[Pumpe-Düse-System]]: Der Einspritzzeitpunkt kann bei einem CR-System praktisch völlig frei gewählt werden. Zum anderen muss für die Druckerzeugereinheit weniger Rücksicht auf die Lage einesder vorhandenen NebenantriebesNebenantriebe ([[Zahnriemen]], [[Steuerkette]]) genommen werden.

Zu berücksichtigen ist, dass interne Leckagen und Rückführmengen nicht berücksichtigt und bei Beschleunigungen eine vielfachegrößere Einspritzmenge und damit ein vielfaches dermehr Leistung erforderlich werden. Demgegenüber ist bei Schubbetrieb ''keine'' Pumpleistung notwendig.

* Zum permanenten Aufrechterhalten des hohen Rail-Druckes muss vom Motor eine gewisse Leistung aufgebracht werden. Je nach Common-Rail-System, Drehzahl und Leistungsbedarf des Motors muss der Druck im Speicher aufgebaut werden. Daraus resultiert eine Verringerung des gesamtmotorischen Wirkungsgrades sowie in manchen Fällen die Notwendigkeit einer [[Kraftstoffkühlung]]. Diese Verringerung des Wirkungsgrades wird bei neueren Common-Rail-Systemen durch eine bedarfsgerechte Hochdruckförderung mit Einsatz eines Saugdrosselmagnetventils kompensiert. GleichzeitigDadurch kann in er Regel wegen der geringeren Rücklaufmengen in den Tank auf eine Kraftstoffkühlung verzichtet werden.

Das Steuergerät errechnet aus den Signalen mehrerer Temperaturfühler (Kühlwasser, Ladeluft und Schmieröl), Luftmassenmesser, Fahrpedalstellungsgeber, gegebenenfalls Lambdasonde, Drehzahl- und Phasengeber sowie Raildrucksensor die notwendige Einspritzmenge beziehungsweise Einspritzdauer und betätigt die Injektoren mit den entsprechenden Steuerimpulsen für Spritzbeginn und -dauer. Insbesondere bei den modernsten Systemen arbeitet man mit mehreren Voreinspritzungen.

Insbesondere bei den modernsten Systemen arbeitet man mit mehreren Voreinspritzungen. Sowohl die Einspritzzeitpunkte als auch der jeweilige Einspritzdruck und zum Teil auch der zeitliche Verlauf können nahezu frei festgelegt werden. Das erleichtert die Anpassung an den jeweiligen Betriebszustand des Verbrennungsmotors.