VKM_I_Kap.9

9.1. Allgemeine Grundlagen und Ziele der Gemischbildung 9-3

9.2. Die Einteilung der Dieselverfahren 9-4

9.2.1. Indirekte Einspritzung 9-4

9.2.2. Direkte Einspritzung 9-5

9.3. Zuteilung 9-9

9.4. Verteilung und Aufbereitung 9-13

9.5. Einteilung der Einspritzsysteme 9-21

9.6. Aufbau der Systeme und motorische Auswirkungen ihrer Verwendung9-23

9.6.1. Grundbauarten 9-23

9.6.2. Reiheneinspritzpumpe 9-26

9.6.3. Verteilereinspritzpumpen 9-37

9.6.4. Pumpe–Leitung–Düse (PLD) und Pumpe–Düse (PD) 9-42

9.6.5. Speicher–Einspritzung (Common–Rail–Einspritzung9-51

9.1. Allgemeine Grundlagen und Ziele der Gemischbildung

9.2. Die Einteilung der Dieselverfahren

9.2.1. Indirekte Einspritzung

9.2.2. Direkte Einspritzung

9.3. Zuteilung

9.4. Verteilung und Aufbereitung

9.5. Einteilung der Einspritzsysteme

9.6. Aufbau der Systeme und motorische Auswirkungen ihrer Verwendung

9.6.1. Grundbauarten

9.6.2. Reiheneinspritzpumpe

9.6.3. Verteilereinspritzpumpen

9.6.4. Pumpe–Leitung–Düse (PLD) und Pumpe–Düse (PD)

9.6.5. Speicher–Einspritzung (Common–Rail–Einspritzung

9.1. Allgemeine Grundlagen und Ziele der Gemischbildung

Kennzeichen:

• Selbstentzündung (charakteristisch)
• Luftverdichtung (700-900 °C, 40-70 bar)
• Kraftstoffeinspritzung
• Heterogenes Gemisch (maßgeblich durch das Einspritzsystem beeinflusst), homogenes Gemisch angestrebt
• Qualitätsregelung

Die maximale Dauer für die Gemischaufbereitung beträgt ca. 1,5 ms (beim Ottomotor mit Saugrohreinspritzung steht mit ca. 15 ms eine rund 10-mal längere Zeit zur Verfügung). Die Einspritzung erfolgt aufgrund der erforderlichen Zerstäubung mit hohem Druck (300-2000 bar).

• Früher überwiegend bei PKW-Motoren verwendet.
• Die nahezu kugelförmig ausgebildete Nebenkammer ist über einen Schusskanal mit dem Hauptbrennraum verbunden.
• Durch die tangential in die Nebenkammer einströmende Luft entsteht ein Wirbel.
• Die Einspritzung erfolgt in Richtung der Luftbewegung und tangential in die Nebenkammer.
• Die Selbstzündung erfolgt in der Nebenkammer.
• Die Verbrennung in der Nebenkammer bewirkt eine Wirbelumkehr, durch die beginnende Verbrennung wird das fette, zum Teil noch unverbrannte Gemisch in den Hauptbrennraum ausgeblasen und dort dann vollständig umgesetzt.

• Früher weit verbreitetes Einspritzprinzip im PKW-Bereich; heute nur noch in Nischen- anwendungen, wie z.B. Diesel-Generatoren
• Die Vorkammer, die möglichst zentral zum Hauptbrennraum angeordnet ist, ist durch einen Schusskanal mit dem Hauptbrennraum verbunden.
• Durch die Kolbenbewegung wird eine Luftströmung in der Vorkammer erzeugt.
• Die Kraftstoffeinspritzung erfolgt in die Vorkammer.
• Die Zündung erfolgt an den heißen Vorkammerwänden mit relativ kurzem Zündverzug (sanfter Druckanstieg bei Verbrennungsbeginn).

• Nach Beginn der Verbrennung in der Vorkammer wird das fette, reaktionsfähige Gemisch in den Hauptbrennraum ausgeblasen.
• Die hohe Ausblasgeschwindigkeit bewirkt eine schnelle Vermischung mit der Luft und führt somit zu einer raschen Verbrennung des bis dahin nur teilverbrannten Kraftstoffes.

• Heute entspricht die direkte Einspritzung bei PKW- und LKW-Motoren dem Stand der Technik.
• Keine Unterteilung des Brennraumes, sondern nur eine Brennraummulde im Kolben.
• Mehrlochdüse ist zentrisch zum Brennraum angeordnet
• Neben der Einspritzstrahlenergie und Anzahl der Düsenlöcher wird zur Gemischbildung bzw. Gemischverteilung im Brennraum häufig ein Luftwirbel eingesetzt. Dieser kann durch einen am Einlass induzierten Drall, Schirmventile oder Quetschspalte erzeugt werden.
• Heute praktisch immer in Verbindung mit einer Aufladung.
• Vorteil im Kraftstoffverbrauch durch geringere Wärmeübergangsverluste (kleinere Oberfläche) und keine Strömungsverluste durch Wegfall des Überströmkanals.

• Die Steuerung des Verbrennungsverlaufes ist allerdings alleine von der Einspritzung zu beeinflussen. Die durch das Überströmen in den Hauptbrennraum bei Motoren mit unterteiltem Brennraum bestehende Möglichkeit fällt hier weg.

M - Verfahren

• Bei einem Mittenkugelmotor handelt es sich um eine Bauart des Dieselmotors mit einer wandverteilenden Einspritzung.
• Der Kraftstoffstrahl ist auf die Wand einer kugelförmigen Brennraummulde im Kolben gerichtet.
• Die Düse ist exzentrisch angeordnet.
• Die Ausbreitung des an der Brennraumwand gebildeten Kraftstofffilms wird durch die Luftwirbel unterstützt.
• Durch die heißen Verbrennungsgase kommt es zu einem beschleunigten Abdampfen des Filmes von der Brennraumwand und zu einer intensiven Vermischung mit der rotierenden Luft.
• Ein kleiner Teil des Kraftstoffes am Rand des Hauptstrahls gelangt fein zerstäubt direkt in die Luft und dient zur rascheren Entflammung

D - Verfahren

• Die 2-Lochdüse ist exzentrisch angeordnet.
• Die zwei Einspritzstrahlen sind annähernd parallel zur zylindrischen Wand des schräg im Kolben liegenden Brennraumes gerichtet.
• Beim Ansaugen wird ein Luftwirbel um die Brennraumachse erzeugt, wodurch eine intensive Zerstäubung des Kraftstoffes erreicht wird.
• Im Fliehkraftfeld des Wirbels entsteht an der Brennraumwand eine fette Gemischschicht.
• Der Zündverzug dieses fetten Gemisches bleibt während der Brenndauer so groß, dass es nicht plötzlich von selbst entflammt, sondern erst nach der Zündung durch innere Gemischteile verbrennt.
• Es entsteht eine langsame Verbrennung in der ersten Phase, und durch den Effekt der thermischen Mischung eine beschleunigte Verbrennung in der zweiten Phase