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Direkteinspritzung

Der Begriff Direkteinspritzung bezeichnet ein Verfahren zur Kraftstoffeinspritzung, welches bei Dieselmotoren und Ottomotoren zum Einsatz kommen kann.

Direkteinspritzung bei Dieselmotoren

Bei der Direkteinspritzung wird der Kraftstoff durch eine direkt in den Brennraum reichende Mehrlocheinspritzdüse in den Brennraum des Motors eingespritzt und verteilt, anstatt in eine Vor- oder Wirbelkammer wie bei einem klassischen (Kammer-)diesel.

Ziel der Mehrloch-Düse ist es, ein möglichst feinverteiltes Kraftstoff-Luft-Gemisch in kurzer Zeit zu erreichen. Dafür sind beim Diesel Hochdruckeinspritzpumpen (1350-1600bar) notwendig, der Ottomotor arbeitet mit niedrigeren Drücken. Die Direkteinspritzung beim Diesel erlaubt kaltstartende Motorenen und höhere Drehzahlen, weil die notwendige Verbrennungszeit geringer ist. Der Voreinspritzwinkel ist geringer und damit sind längere Gaswechselzeiten möglich.

Im Vergleich zum Vorkammer- oder Wirbelkammerverfahren bietet das Direkteinspritzverfahren einen 5-10% niedrigeren Energieverbrauch. Es fallen die Verluste durch Überströmen zwischen Kammer und Hauptbrennraum weg, ebenso sind die wärmeverlusterhöhenden Strömungsgeschwindigkeiten des Gemischs niedriger.

Ein Nachteil des Direkteinspritzers beim Diesel ist das lautere Verbrennungsgeräusch, wegen des großen Druckanstiegs stärker als "nagelnd" empfunden, als bei Kammermotoren. Aus diesem Grund wurden vor 1990 direkteinspritzende Dieselmotoren nahezu ausschließlich in LKW verwendet, trotz ihres besseren Wirkungsgrades gab es keine Großserien-PKW mit solchen Motoren.

Die Kraftstoffverteilung ist eines der wesentlichen Probleme bei der Verbrennung. Man arbeitet mit verschiedenen Kolbenkronenformen um eine gute Durchmischung der Luft im Verbrennungsraum zu erzielen. Ebenso wird meist ein Drall erzeugender Einlaßkanal verwendet, durch dessen wendelartige Form die in den Zylinder eingelassene Luft besser verwirbelt wird.

Die erste Serienfertigung von Diesel-Direkteinspritzmotoren für PKW erfolgte durch Ludwig Elsbett. Audi und VW setzten das Diesel-Direkteinspritverfahren erstmals 1990 in Großserien-PKW-Dieselmotoren ein (TDI).

Direkteinspritzung bei Ottomotoren

Ebenso wie beim Dieselmotor wird der Kraftstoff hier durch eine Einspritzdüse unter hohem Druck in den verdichteten Brennraum eingespritzt. Ein wichtiger Unterschied und Nachteil des Direkteinspritzverfahrens bei Ottomotoren ist die innere Gemischbildung bei diesem Verfahren. Ottomotoren werden normalerweise durch die Menge des angesaugten Luft-/Kraftstoffgemischs reguliert, man spricht von äußerer Gemischbildung und quantitativer Gemischregulierung.

Bei Direkteinspritzung wird im Teillastbereich weniger Kraftstoff eingespritzt, als bei Vollast. Das Gemisch breitet sich nicht im ganzen Brennraum aus, sondern ist örtlich auf die Umgebung der Einspritzdüse begrenzt. Im Randbereich herrscht Sauerstoffüberschuß, was dazu führt, dass sich vermehrt Stickoxide bei der Verbrennung bilden können. Das stellt ein Problem für die Abgasnachbehandlung im Katalysator dar.

Der erste Großserienhersteller, der einen direkteinspritzenden Ottomotor anbot, war Mitsubishi mit dem GDI-Motor, VW folgte im Jahr 2002 mit den FSI-Motoren.

Siehe auch: TDI-Motorentechnik, Elsbett-Motor, Wirbelkammereinspritzung, Vorkammereinspritzung


Der Ursprungsartikel stammt von der deutschsprachigen Wiki pedia (siehe oben: "Original Artikel & Autoren Liste").
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