P2.2, 2_CommonRail
Automobildiagnostiker, P2.2, Register 2, 2.1, 2.2 Commonrail-Niederdruck, -Hochdruck, -Injektoren
Automobildiagnostiker, P2.2, Register 2, 2.1, 2.2 Commonrail-Niederdruck, -Hochdruck, -Injektoren
Wie ist ein Piezo-Common-Rail-Injektor grundsätzlich aufgebaut und welche Vorteile besitzt er?
Vier Hauptkomponenten:
- Düsenmodul
- Schaltventil
- Kopplermodul
- Piezo-Aktormodul
Vorteile gegenüber Magnetventil-Injektoren:
- sehr kurze Schaltzeit, ca. 0,1 ms
- geringere bewegte Masse
- schnelle und präzise Ansteuerung
- ermöglicht präzise Mehrfacheinspritzungen
- leichter
Dadurch können unter anderem Geräusch, Verbrauch und Emissionen reduziert werden.
Was ist der direkte und was der inverse Piezoeffekt?
Direkter Piezoeffekt:
Mechanische Verformung → elektrische Spannung.
→ Verwendung beispielsweise als Sensorprinzip.
Inverser Piezoeffekt:
Elektrische Spannung → mechanische Verformung.
→ Dieses Prinzip wird zur Betätigung des Piezo-Injektors verwendet.
Warum besteht der Piezoaktor aus vielen einzelnen Schichten?
Weil der Hub proportional zur Schichtzahl bzw. Länge des Piezoaktors ist.
Die einzelnen sehr kleinen Längenänderungen addieren sich dadurch zu einem nutzbaren Stellweg.
Welche elektrischen und mechanischen Eigenschaften besitzt der Piezoaktor?
- Versorgungsspannung < 200 V
- Ladestrom ca. 15 A
- Kapazität < 4,7 µF
- Ladezeit < 100 µs
- Leerlaufhub ca. 45 µm
Zusammenhänge:
- Der Leerlaufhub ist proportional zur Länge des Piezoaktors
- Die Blockierkraft ist proportional zur Fläche des Piezoaktors
- Die Ladeenergie ist proportional zum Volumen des Piezoaktors.
Welche Aufgaben besitzt der hydraulische Koppler?
Der hydraulische Koppler:
- überträgt die Stellkraft des Piezoaktors
- vergrössert den Stellweg bei entsprechender Kraftreduzierung
- kompensiert thermische Längenänderungen
- ermöglicht Spielausgleich
- verhindert durch seine Fail-Safe-Funktion eine Dauereinspritzung bei elektrischer Dekontaktierung
Er befindet sich im Niederdruckkreis bei etwa 10 bar.
Warum benötigt das System 10 bar Rücklaufdruck?
- Das Druckhalteventil hält etwa 10 bar im Injektorrücklauf, damit das Kopplermodul hydraulisch gefüllt bleibt und nicht leerläuft.
Wie öffnet ein servogesteuerter Piezo-Injektor?
- Spannung wird an Piezoaktor angelegt.
- Piezoaktor dehnt sich aus.
- Kopplermodul betätigt Servoventil.
- Servoventil verschliesst den Bypass.
- Druck im Steuerraum sinkt über die Ablaufdrossel.
- Dadurch entsteht eine Kräftedifferenz an der Düsennadel.
- Der Raildruck hebt die Düsennadel an.
- Kraftstoff wird eingespritzt.
Wichtig: Der Piezoaktor hebt die Düsennadel bei diesem Aufbau nicht direkt an. Die Bewegung erfolgt hydraulisch über das Servosystem.
Wie wird der Einspritzvorgang beendet?
Am Ende der elektrischen Ansteuerung:
- Piezoaktor wird entladen.
- Servoventil bewegt sich zurück.
- Bypass wird freigegeben.
- Druck im Steuerraum steigt wieder.
- Steuerraum erreicht Raildruckniveau.
- Hydraulische Kräfte schliessen die Düsennadel.
- Einspritzung endet.
Wie wird die hohe Spannung zur Ansteuerung des Piezoaktors erzeugt?
Zur Ansteuerung wird ein Schwingkreis verwendet aus:
- Piezoaktor/Kapazität
- Spule/Induktivität
- Spannungswandler
- Speicherkondensator
Damit wird aus der Bordnetzversorgung eine wesentlich höhere Aktorspannung erzeugt; im dargestellten Beispiel etwa 140 V.
Der Piezo wird zunächst geladen. Die Spannung bleibt während der gewünschten Einspritzdauer bestehen und anschließend wird der Aktor wieder entladen.
Was ist beim Oszilloskopbild charakteristisch?
Beim Laden fliesst der Strom in eine Richtung, beim Entladen in die entgegengesetzte Richtung.
Wie wird die Einspritzmenge bei Start, Fahrbetrieb und Leerlauf bestimmt?
Start:
- abhängig von Kühlmitteltemperatur und Drehzahl
- Fahrer hat keinen direkten Einfluss
Fahrbetrieb:
- Fahrpedalstellung
- Drehzahl
- Kraftstofftemperatur
- Kühlmitteltemperatur
- Ansauglufttemperatur
- weitere Kennfeldgrössen
Leerlauf:
Das Steuergerät verändert die Einspritzmenge, bis Soll- und Ist-Drehzahl übereinstimmen.
Was ist die Laufruheregelung und wie funktioniert sie?
Nicht alle Zylinder erzeugen bei gleicher Einspritzdauer exakt dasselbe Drehmoment.
Die Laufruheregelung:
- erfasst die Kurbelwellenbeschleunigung nach den einzelnen Verbrennungen
- vergleicht die Zylinder miteinander
- erkennt unterschiedliche Drehmomentbeiträge
- korrigiert zylinderselektiv die Einspritzmengen
Ziel: Jeder Zylinder soll die Kurbelwelle möglichst gleich stark beschleunigen.
Was versteht man unter Nullmengenkalibrierung?
Für eine gleichzeitige Erreichung von Geräusch- und Emissionsminderung ist die sichere Beherrschung kleiner Voreinspritzungen erforderlich.
Das Mengendriften der Injektoren müssen deshalb kompensiert werden.
Zur Kalibrierung:
- Motor befindet sich im Schubbetrieb.
- Steuergerät spritzt gezielt eine sehr kleine Kraftstoffmenge in einen Zylinder.
- Dadurch entsteht eine minimale Drehmomentänderung.
- Drehzahlsensor erkennt die entsprechende Kurbelwellenbeschleunigung.
- Steuergerät kann daraus die tatsächliche Einspritzwirkung bestimmen.
- Ansteuerdauer wird entsprechend korrigiert.
Der Vorgang wird für verschiedene Zylinder und Betriebspunkte wiederholt.
Warum müssen Common-Rail-Injektoren codiert bzw. angelernt werden?
- Injektoren besitzen aufgrund ihrer Herstellung mechanische und elektrische Toleranzen.
- Dadurch können baugleiche Injektoren bei gleicher Ansteuerung unterschiedliche Kraftstoffmengen einspritzen.
- Bei der Herstellung wird deshalb das individuelle Verhalten vermessen und als Code auf dem Injektor hinterlegt.
- Das Motorsteuergerät verwendet diese Werte zur Korrektur von:
- Einspritzmenge
- Ansteuerdauer
- Schaltverhalten.
- Beim Austausch eines Injektors muss dessen Code deshalb dem richtigen Zylinder im Motorsteuergerät zugeordnet werden.
Was wird mit einer Rücklaufmengenmessung geprüft und wie wird sie beurteilt?
- Mit der Rücklaufmengenmessung wird die interne Dichtheit der Injektoren im Hochdrucksystem überprüft.
- Die Rücklaufmengen der einzelnen Injektoren werden miteinander verglichen.
- Laut Dossier darf die maximal zulässige Rücklaufmenge ungefähr dreimal so gross wie die kleinste gemessene Menge sein.
- Springt der Motor nicht an:
- → Starter etwa 10–15 Sekunden betätigen und anschließend Rücklaufmengen vergleichen.
Was bedeutet eine deutlich erhöhte Rücklaufmenge?
Sie weist auf eine erhöhte interne Leckage des betreffenden Injektors hin. Dadurch kann insbesondere beim Start der erforderliche Raildruck möglicherweise nicht erreicht werden.
Was ist der Unterschied zwischen Leerlaufdrehzahlvergleich und Mengenvergleich?
- Leerlaufdrehzahlvergleich:
- Laufruheregelung deaktiviert.
- Das Steuergerät zeigt die spezifischen Drehzahlen der einzelnen Zylinder.
- Eine niedrige Drehzahl kann beispielsweise hinweisen auf:
- geringere Kraftstoffmenge
- zu geringe Kompression
- Injektorproblem.
- Mengenvergleich:
- Laufruheregelung aktiv.
- Angezeigt werden die Korrekturmengen, mit denen das Steuergerät die Leistungsunterschiede der einzelnen Zylinder ausgleicht.
- Positive Korrektur/Zugabe:
- → Zylinder liefert zu wenig Drehmoment.
- Mögliche Ursachen:
- geringe Kompression
- verschmutzter/verstopfter Injektor
- Negative Korrektur/Mengenabnahme:
- → Zylinder liefert vergleichsweise zu viel Drehmoment.
- Mögliche Ursachen:
- Injektor tropft/nadelt nach
- Düse ausgewaschen
- erhöhte Kompression.
Wie funktioniert der softwarebasierte Kompressionstest und wie werden die Ergebnisse interpretiert?
- Beim Test wird die Einspritzung deaktiviert, damit der Motor nicht anspringt.
- Das Steuergerät wertet während des Anlassens die Drehzahlverläufe der einzelnen Zylinder aus.
- Zylinder weist höhere Drehzahl auf:
- → geringerer Widerstand während der Verdichtung
- → Hinweis auf zu geringe Kompression
- Mögliche Ursachen:
- Kolbenringe
- Ventile
- Zylinderkopfdichtung
- undichter Injektorsitz
- undichte Glühkerze
- Zylinder weist niedrigere Drehzahl auf:
- → höherer mechanischer Widerstand
- Mögliche Ursachen:
- Kolbenklemmer
- Pleuellagerschaden
- mangelhafte Schmierung.
Wie gehst du diagnostisch vor, wenn ein Common-Rail-Dieselmotor nicht startet?
- Tankinhalt und Kraftstoffart prüfen
- Fehlerspeicher auslesen
- Startfreigabe und Startparameter prüfen
- Starterdrehzahl kontrollieren
- Batteriespannung prüfen – laut Dossier >11 V
- Kurbelwellen-/OT-Signal prüfen
- Nockenwellensignal und Steuerzeiten prüfen
- Raildruck während des Startens kontrollieren
- Raildruck beim Start laut Dossier >150 bar
- Bei zu geringem Raildruck Niederdruckversorgung/Kraftstoffförderung prüfen
- gegebenenfalls Rücklaufmengen der Injektoren prüfen
- IMA-Codierung und weitere Freigabebedingungen kontrollieren.
Der Raildruck erreicht beim Start nur 80 bar. Wo suchen Sie weiter?
- Nicht sofort die Hochdruckpumpe ersetzen.
- Zuerst systematisch prüfen:
- Niederdruckversorgung → Kraftstofffilter/Förderung → interne Leckage bzw. Rücklaufmengen → Druckregelung → Hochdruckpumpe.
- Eine stark erhöhte Injektorleckage kann beispielsweise verhindern, dass beim Start der notwendige Raildruck aufgebaut wird.
Was ist das Grundprinzip des Common Rail?
- Druckerzeugung und Einspritzung sind entkoppelt.
- Einspritzdruck wird unabhängig von Motordrehzahl erzeugt und ist ständig im Rail verfügbar.
- Mengendosierung erfolgt über:
- Raildruck + Öffnungsdauer des Injektors.
- Mehrfacheinspritzungen (5–9) möglich: Vor-, Haupt- und Nacheinspritzung.
Was sind die Vorteile des Common Rail?
- Freie Wahl von Spritzbeginn, Druck und Einspritzdauer.
- Sehr kleine Mengen möglich (präzise Magnet/Piezo-Ventile).
- Geräuscharmer Motorlauf, bessere Abgaswerte, mehr Leistung, weniger Verbrauch.
- Gleichdruckverbrennung möglich → höherer Gesamtwirkungsgrad.
- Hohe Flexibilität in jedem Betriebszustand.
Warum sind Druckerzeugung und Einspritzung beim Common Rail voneinander getrennt?
Dadurch kann der Einspritzdruck unabhängig von Motordrehzahl und Nockenwellenform frei gewählt werden. Der Druck steht ständig im Rail bereit.
Aus welchen Parametern setzt sich die eingespritzte Kraftstoffmenge zusammen?
- Raildruck
- Öffnungsdauer des Injektors.
Welche Funktion hat die Voreinspritzung?
Reduziert Verbrennungsgeräusch und NOx-Emissionen.
Wozu dient die Nacheinspritzung?
Erhöht Abgastemperatur z. B. zur DPF-Regeneration.
Welche Aufgaben erfüllt die Intank-Pumpe? Wie hoch ist der Druck?
- Fördert Kraftstoff mit geringem Druck zum Filter/HD-Pumpe, übernimmt leichte Saugarbeit, ist oft mit Füllstandgeber kombiniert.
- Etwa 3–7 bar bei 60–200 l/h Fördermenge.
Warum braucht die Hochdruckpumpe eine Vorförderpumpe?
Weil sie selbst keinen Kraftstoff ansaugen kann.
Was macht die Saugstrahlpumpe?
Fördert Kraftstoff zwischen Tankhälften bzw. in den Beruhigungstopf – durch Venturi-Effekt.
Warum muss der Rücklaufkraftstoff gekühlt werden?
Weil Rücklauftemperaturen bis ca. 130 °C erreicht werden können → Schutz von Tank und Leitungen.
Was gibt es für Arten der Kraftstoffkühlung?
- Kraftstoff-Luftkühler
- Luftkühler nutzen Fahrtwind
- Kraftstoff-Wasserkühler
- Wasserkühler das Motorkühlmittel
Welche Funktion hat die Venturi-Düse im Rücklauf?
Erzeugt Unterdruck → bessere Reproduzierbarkeit der Leckölmengen, stabilere Einspritzung.
Warum wird im Rücklauf ein Druck von ca. 10 bar gehalten?
- Für die Funktion der Injektoren
- Streuungsdifferenz minimieren
- Kopplermodul füllen
Welche Vorteile bringt der entkoppelte Einspritzdruck für Abgas und Verbrauch?
Genaue Dosierung, optimale Verbrennung, weniger NOx und Ruß, geringerer Verbrauch.
Was passiert, wenn Luft ins Niederdrucksystem gelangt?
Viele Pumpen entlüften sich selbst, Luft wird über Bypass ausgeschieden.
Wie verhindert das Fuel Guard System eine Fehlbetankung?
Mechanische Klappe blockiert bei dünner Benzinpistole, Tankvorgang stoppt automatisch.
Warum sollte die Kraftstofftemperatur immer ca. 85°C sein?
Damit die Kraftstoffdichte immer gleich ist, und somit der geregelte Kraftstoffmenge passt.
Was sind Startparameter eines Diesel-Motors?
- Raildruck min. 200 Bar
- Kurbelwellendrehzahl
- Batteriespannung
- Spannung der Injektoren zu gering, können nicht angesteuert werden
Was ist der Unterschied von Intank- und Inline-Pumpen?
- Intakpumpe:
- sind elektrisch betriebene Pumpen
- befindet sich im Kraftstofftank und ist permanent mit Kraftstoff umspült
- in Vielen Fällen ist sie Kombiniert mit dem Füllstandgeber
- Die Intank-Pumpe leistet eine geringe Saugarbeit
- Inlinepumpe:
- mechanisch oder Elektrisch angetrieben
- mechanischen Pumpen werden direkt von der Hochdruckpumpe oder vom Motor angetrieben
- elektrischen können sich irgendwo in der Leitung zwischen Tank und Hochdruckpumpe befinden
- Es gibt auch Systeme die beide Pumpenarten einsetzen. (besseres Heissstartverhalten, Antrieb der Saugstahlpumpe)
Hochdruck: Was ist die Steuermenge (Leckölmenge) des Injektors?
- Leckölmenge beim Common-Rail-Injektor dient als Diagnosewerkzeug, um die Gesundheit der Injektoren zu überprüfen.
- Eine korrekte Leckölmenge ist notwendig, damit die Einspritzung präzise gesteuert werden kann und der Druck im Rail stabil bleibt.
- Eine zu hohe Leckölmenge deutet auf einen defekten Injektor hin, der zu Problemen wie schlechtem Startverhalten, Leistungsverlust
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Was ist das Grundprinzip des Common Rail?
- Druckerzeugung und Einspritzung sind entkoppelt.
- Einspritzdruck wird unabhängig von Motordrehzahl erzeugt und ist ständig im Rail verfügbar.
- Mengendosierung erfolgt über:
- Raildruck + Öffnungsdauer des Injektors.
- Mehrfacheinspritzungen (5–9) möglich: Vor-, Haupt- und Nacheinspritzung.
Was sind die Vorteile des Common Rail?
- Freie Wahl von Spritzbeginn, Druck und Einspritzdauer.
- Sehr kleine Mengen möglich (präzise Magnet/Piezo-Ventile).
- Geräuscharmer Motorlauf, bessere Abgaswerte, mehr Leistung, weniger Verbrauch.
- Gleichdruckverbrennung möglich → höherer Gesamtwirkungsgrad.
- Hohe Flexibilität in jedem Betriebszustand.
Warum sind Druckerzeugung und Einspritzung beim Common Rail voneinander getrennt?
Dadurch kann der Einspritzdruck unabhängig von Motordrehzahl und Nockenwellenform frei gewählt werden. Der Druck steht ständig im Rail bereit.
Aus welchen Parametern setzt sich die eingespritzte Kraftstoffmenge zusammen?
- Raildruck
- Öffnungsdauer des Injektors.
Welche Funktion hat die Voreinspritzung?
Reduziert Verbrennungsgeräusch und NOx-Emissionen.
Wozu dient die Nacheinspritzung?
Erhöht Abgastemperatur z. B. zur DPF-Regeneration.
Welche Aufgaben erfüllt die Intank-Pumpe? Wie hoch ist der Druck?
- Fördert Kraftstoff mit geringem Druck zum Filter/HD-Pumpe, übernimmt leichte Saugarbeit, ist oft mit Füllstandgeber kombiniert.
- Etwa 3–7 bar bei 60–200 l/h Fördermenge.
Warum braucht die Hochdruckpumpe eine Vorförderpumpe?
Weil sie selbst keinen Kraftstoff ansaugen kann.
Was macht die Saugstrahlpumpe?
Fördert Kraftstoff zwischen Tankhälften bzw. in den Beruhigungstopf – durch Venturi-Effekt.
Warum muss der Rücklaufkraftstoff gekühlt werden?
Weil Rücklauftemperaturen bis ca. 130 °C erreicht werden können → Schutz von Tank und Leitungen.
Was gibt es für Arten der Kraftstoffkühlung?
- Kraftstoff-Luftkühler
- Luftkühler nutzen Fahrtwind
- Kraftstoff-Wasserkühler
- Wasserkühler das Motorkühlmittel
Welche Funktion hat die Venturi-Düse im Rücklauf?
Erzeugt Unterdruck → bessere Reproduzierbarkeit der Leckölmengen, stabilere Einspritzung.
Warum wird im Rücklauf ein Druck von ca. 10 bar gehalten?
- Für die Funktion der Injektoren
- Streuungsdifferenz minimieren
- Kopplermodul füllen
Welche Vorteile bringt der entkoppelte Einspritzdruck für Abgas und Verbrauch?
Genaue Dosierung, optimale Verbrennung, weniger NOx und Ruß, geringerer Verbrauch.
Was passiert, wenn Luft ins Niederdrucksystem gelangt?
Viele Pumpen entlüften sich selbst, Luft wird über Bypass ausgeschieden.
Wie verhindert das Fuel Guard System eine Fehlbetankung?
Mechanische Klappe blockiert bei dünner Benzinpistole, Tankvorgang stoppt automatisch.
Warum sollte die Kraftstofftemperatur immer ca. 85°C sein?
Damit die Kraftstoffdichte immer gleich ist, und somit der geregelte Kraftstoffmenge passt.
Was sind Startparameter eines Diesel-Motors?
- Raildruck min. 200 Bar
- Kurbelwellendrehzahl
- Batteriespannung
- Spannung der Injektoren zu gering, können nicht angesteuert werden
Was ist der Unterschied von Intank- und Inline-Pumpen?
- Intakpumpe:
- sind elektrisch betriebene Pumpen
- befindet sich im Kraftstofftank und ist permanent mit Kraftstoff umspült
- in Vielen Fällen ist sie Kombiniert mit dem Füllstandgeber
- Die Intank-Pumpe leistet eine geringe Saugarbeit
- Inlinepumpe:
- mechanisch oder Elektrisch angetrieben
- mechanischen Pumpen werden direkt von der Hochdruckpumpe oder vom Motor angetrieben
- elektrischen können sich irgendwo in der Leitung zwischen Tank und Hochdruckpumpe befinden
- Es gibt auch Systeme die beide Pumpenarten einsetzen. (besseres Heissstartverhalten, Antrieb der Saugstahlpumpe)
Hochdruck: Was ist die Steuermenge (Leckölmenge) des Injektors?
- Leckölmenge beim Common-Rail-Injektor dient als Diagnosewerkzeug, um die Gesundheit der Injektoren zu überprüfen.
- Eine korrekte Leckölmenge ist notwendig, damit die Einspritzung präzise gesteuert werden kann und der Druck im Rail stabil bleibt.
- Eine zu hohe Leckölmenge deutet auf einen defekten Injektor hin, der zu Problemen wie schlechtem Startverhalten, Leistungsverlust
Hochdruck: Was ist die Lekagemenge des Injektors?
- Leckölmenge, welche aufgrund des hohen Druckes von 2000 Bar an der Düsennadel vorbei läuft.
- Leckölmenge welche aufgrund des hohen Druckes von 2000 Bar am Kolben vorbei läuft.
Hochdruck: Warum braucht es eine Rücklaufleitung an der Kraftstoffpumpe und wie ist die Funktionsweise?
- Funktionsweise:
- Niederdruck öffnet Ventil entgegen Federkraft, Zulauf zu Hochdruck gewährleistet
- Ist der Druck (aufgrund geschlossenem Rücklauf) auf beiden Seiten gleich hoch, schliesst das Ventil, Motor stellt ab.
- Dies ist ein Schutz, dass die Hochdruckpumpe ohne Kraftstoff nicht trocken läuft und zerstört wird
Hochdruck: Wozu gibt es ein Abschaltventil auf der Hochdruckpumpe?
- Ein Pumpen-Zylinder kann abgeschaltet werden, dass er kein Kratfstoff mehr fördert.
- Erste Art von Bedarfsregulierung
Hochdruck: Was ist die Aufgabe des Common-Rail / Hochdruck-Verteilerrohr?
- trennt die Druckerzeugung von der Einspritzung
- speichert den Kraftstoff unter hohem Druck
- dämpfen von Druckschwingungen
Hochdruck: Was ist die Aufgabe des Druckbegrenzungsventil?
- Es schützt beim Ausfall der Druckregelung die Hochdruckkomponenten vor einem Zerbersten
- ist ein mechanisch arbeitendes Überdruckventil mit einem Öffnungsdruck von ca. 1500 bar.
- Viele Fahrzeughersteller verzichten auf dieses Ventil, da ein Ausfall des Druckregelventils sehr unwahrscheinlich ist.
Hochdruck: Welche Mechanismen gibt es, die den Motor vor Dauereinspritzungen schützen?
- Mechanisch hydraulisch:
- Durchflussmengenbegrenzer
- Hydraulischer Koppler im Piezo-Einspritzventil
- Elektronisch hydraulisch:
- Raildrucksensor + Rundlauf
Wie ist die Funktionsweise des Durchflussmengenbegrenzers?
- Beim Einspritzvorgang fliesst der Kraftstoff durch die Drosselbohrung im Kolben zum Injektor.
- Durch den an der Drossel entstehenden Druckabfall wird der Kolben gegen die Feder gedrückt.
- Bei normalen Einspritzmengen verschliesst das Kolbenende den Durchgang zum Injektor nicht.
- Bei dauereinspritzendem Injektor verschliesst der Kolben den Durchfluss und bleibt in dieser Stellung bis der Motor abgeschaltet wird.
Hochdruck: Aufgabe und Funktionsweise des Druckregelventil?
- Aufgabe:
- Druckregelventil stellt den Raildruck entsprechend des Ansteuerstroms (Taststverhältnis) des CR- Steuergerätes ein.
- Durch den mehr oder weniger abfliessenden Kraftstoff verändert sich der Raildruck.
- Ansteuerstrom wird solange verändert, bis der aktuelle Raildruckwert dem Kennfeldwert entspricht.
- Funktion:
- Das Druckregelventil ist stromlos geschlossen durch die Federkraft
- Die Feder hält einen Grunddruck von ca. 60 - 100bar im Rail (nicht startfähig, nur 1. Generation)
- Beim Start bleibt das Ventil bis ca. 150 bar geschlossen
- Für eine Druckerhöhung im Rail muss eine grössere Magnetkraft angelegt werden
Was ist die Niederdruck-Zumess-Einheit?
- regelt die Kraftstoffmenge, die zur Hochdruckpumpe gelangt, und stellt sicher, dass die Pumpe mit dem richtigen Druck versorgt wird.
- Eine Verbesserung des energetischen Wirkungsgrades ist durch eine kraftstoff-zulaufseitige (saugseitige) Mengenregelung der Hochdruckpumpe möglich.
- Stufenloses regelbares Magnetventil
- Leistungsbedarf Hochdruckpumpe und Kraftstofftemperatur reduziert.
- An die Hochdruckpumpe angebaut.
Was ist ein Kraftstoffdosierventil im Niederdruck?
- Ist ein Regelventil, dass die Kraftstoffzulaufmenge zur Hochdruckpumpe bedarfsgerecht regelt.
- Stromlos ist das Kraftstoffdosierventil (geöffnet, kleiner Querschnitt am Kolben)
- Der Regelkolben wird durch die Federkraft an den linken Anschlag gedrückt
- In dieser Stellung fliesst nur eine minimale Kraftstoffmenge zur Hochdruckpumpe
Welche Aufgaben und Anforderungen hat ein Common-Rail-Magnetventil-Injektor?
- muss die vom Motorsteuergerät berechnete Kraftstoffmenge sehr genau dosieren.
- Strahlbild gleichmässig sein
- sehr schnell schaltendes Ventil, da mehere Einspritzung pro Arbeitstakt
- 200 µs
- geringe Leckage- und Steuermengen haben
Erkläre den Aufbau eines Magnetventil-Injektors anhand der Bauteile.
- Injektor besitzt
- einen Hochdruckanschluss vom Rail
- einen Rücklaufanschluss
- ein Magnetventil mit Anker und Ventilkugel
- eine Zulaufdrossel
- eine Abflussdrossel
- einen Steuerkolben
- eine Düsenfeder
- ein Druckstück
- die Düsennadel
- Die Drosseln bestimmen, wie schnell Druck im Steuerraum auf- oder abgebaut wird.
- Der Steuerkolben überträgt die hydraulischen Kräfte auf die Düsennadel.
- Die Düsenfeder unterstützt das Schliessen und verhindert ein ungewolltes Öffnen durch Verdichtungsdruck
Beschreibe den Zustand „Injektor geschlossen“.
- Wenn das Magnetventil nicht bestromt wird, drückt die Ankerfeder die Ventilkugel auf ihren Sitz, Ablauf geschlossen
- Über die Zulaufdrossel baut sich Raildruck im Steuerraum auf
- Auf den Steuerkolben wirkt dadurch eine hydraulische Kraft in Schliessrichtung
- Zusammen mit der Federkraft ist diese Schliesskraft grösser als die hydraulische Kraft in Öffnungsrichtung an der Düsennadel
- Deshalb bleibt die Düsennadel geschlossen.
- Ein grosser Querschnitt der Zulaufdrossel unterstützt ein schnelles Schliessen.
Beschreibe den Öffnungsvorgang des Magnetventil-Injektors.
- Magnetventil wird mit ca. 20A angesteuert
- Magnetkraft wird grösser als die Kraft der Ankerfeder,
- der Anker hebt ab und die Ventilkugel gibt die Abflussdrossel frei
- Kraftstoff fliesst aus dem Steuerraum in den Rücklauf
- der Druck im Steuerraum sinkt
- die Schliesskraft auf den Steuerkolben wird kleiner
- Kraft in Öffnungsrichtung grösser als die Summe der Schliesskräfte.
- Die Düsennadel hebt ab und Kraftstoff wird eingespritzt.
- Nach dem Anziehen wird auf einen Haltestrom von ca. 12 A reduziert
Warum braucht der Injektor eine Boosterspannung?
- Magnetspule muss sehr schnell einen hohen Strom aufbauen, damit der Injektor reproduzierbar und schnell öffnet.
- Die Batteriespannung allein wäre dafür zu langsam.
- Vom STG wird daher ein Kondesator geladen --> Boosterspannung ca. 100V
- Dadurch steigt der Strom sehr steil auf ca. 20 A an
Welche Ansteuerphasen hat ein Magnetvenitl-Injektor?
- die Öffnungsphase mit hoher Spannung und steilem Stromanstieg
- die Anzugsstromphase mit ca. 20 A, bei der auch die BIP-Erkennung stattfinden kann
- der Übergang zur Haltestromphase
- die Haltestromphase mit reduziertem Strom, etwa 12–15 A
- das Abschalten, bei dem der Stromfluss unterbrochen wird und eine Ausschaltinduktion entsteht
Was bedeutet BIP bei der Injektoransteuerung?
- Begin of Injection
Warum sind Vor-, Haupt- und Nacheinspritzung möglich und wozu dienen sie?
- Voreinspritzung:
- dient vor allem einem weicheren Verbrennungsablauf und reduziert das Verbrennungsgeräusch (Vorverbrennung)
- Haupteinspritzung:
- erzeugt hauptsächlich das Motordrehmoment
- ca. 25° KW
- auch gestufte Haupteinspritzungen möglich
- Nacheinspritzung:
- kann für Abgasnachbehandlungssysteme genutzt werden.
- Bei heutigen Systemen sind bis zu 5–9 Einspritzungen möglich
- 1. gegen Russ/HC
- 2. Erhöhung Kat-Temperatur (Nachoxidation)
Wovon hängt die eingespritzte Kraftstoffmenge bei der Haupteinspritzung hauptsächlich ab?
- Raildruck
- Bestromungsdauer MV
- Je länger der Injektor geöffnet bleibt und je höher der Raildruck ist, desto mehr Kraftstoff wird eingespritzt
Warum wird die Voreinspritzung bei hohen Drehzahlen und Lasten teilweise abgeschaltet?
- Bei hohen Motordrehzahlen und hohen Raildrücken wird es schwieriger, sehr kleine Voreinspritzmengen exakt zu dosieren
- Wenn die Menge nicht mehr genau zugemessen werden kann, steigen die Partikelemissionen deutlich an
