Pumpe-Düse-Einheit

mw-headline" id="Geschichte">Geschichte[Edit | | | Quellcode bearbeiten]>

Die Einspritzanlage ist ein Einspritzanlage für brennkraftmaschinen. Das Hauptmerkmal ist die eigene Injektionspumpe für jeden einzelnen Kolben in einem einheitlichen Einbauraum. 1] Dadurch wird verhindert, dass die Druckleitung zwischen Düse und Pumpen schnell Druck aufbaut. 2] 1905 erhält Carl Weidmann ein Patente für ein Pump-Düsen-System, 1911 Friedrich Lamplough.

Der Kraftstoff in einem Dieselmotor wurde damals noch nicht in den Motor gespritzt, sondern mit Pressluft eingeblasen (Lufteinspritzung). Erste markterfolgreiche Pumpe-Düse-Systeme wurden von C entwickelt. 3] 1934 patentierte Arthur Fielden das von der Abteilung für GM-Diesel ab 1938 eingesetzte Pumpe-Düse-System in Zweitakt-Dieselmotoren. 2] Bei diesen Maschinen werden die Aggregate von der unteren Exzenterwelle über Tassenstößel, Stoßfänger und Schwingen mitgenommen.

Im Jahr 1993 führte das Unternehmen den ersten Dieselmotor mit elektronischer Steuerung der Pumpe-Düse-Systeme in seinem Lastkraftwagen ein. Sein 12 Liter D12A-Motor mit vier Zylindern wurde mit einer oben liegenden Exzenterwelle ausgestatte. Dabei werden die Pumpen-/Düseneinheiten, die als Standard-Düsenhalter bezeichnet werden, unmittelbar über dem Brennraum montiert und von der oben liegenden Kurvenwelle gesteuert und von einem Regelgerät gesteuert.

Deshalb wurde die Bosch-Pumpen-Düsenanlage für Volkswagen übernommen, weiter entwickelt und ab 1998 in Pkw-Dieselmotoren des Volkswagen Konzerns verwendet. Als erstes Auto mit Pumpe-Düse-Technik wurde der VW Passat B5 mit 1,9-Liter-Motor mit einer Leistung von 85 Kilowatt gebaut. Zugleich entwickelt Magnet Marelli für die Firma Ferdinand L. A. ein Common Rail Einspritzsystem mit einer einheitlichen Druckleitung für alle Flaschen.

Common-Rail-Anlagen sind kostengünstiger in der Herstellung als Pumpe-Düse-Systeme und die zu erreichenden Spritzdrücke liegen inzwischen auf Augenhöhe. Auch Volkswagen rüstet seine Dieselloks seit 2008 sukzessive mit Common-Rail-Einspritzsystemen aus. Das Pumpe-Düse-System generiert den Spritzdruck wie bei Verteiler- und Reihen-Einspritzpumpen, jedoch im Gegensatz zum Common-Rail-System für jeden einzelnen Speicher. Dies erfolgt in einer Kolbenpumpe mit einem Hubkolben, der durch einen eigenen Exzenter auf der Exzenterwelle angetrieben wird.

Hierzu muss der Hubkolben kräftig nachgeschoben werden. Die Druckbeaufschlagung im Unterraum des Kolbens, der Stößelkammer, kann durch öffnen und schliessen eines Elektromagnetventils oder eines durch einen Piezoaktor angesteuerten Ventiles kontrolliert werden. Bei geschlossenem Absperrventil wird der Zylinder mit Hilfe des Kolbens unter hohem Luftdruck betrieben und der Treibstoff über das Injektionsventil gespritzt. Beispielsweise hatte der 2005er VW Passat 2. 0 TDI (125 kW/170 PS) eine Pumpe-Düse Einspritzung mit piezobetätigten Klappen, die einen Höchstdruck von 220 Megapascal aufwies.

Weil der Anpressdruck in der Pumpe-Düse-Einheit (PDE) - und damit der Spritzdruck - von den Kurven der Nockenwellen generiert wird, kann die dafür erforderliche Antriebenergie nur in dem für die Injektion maßgeblichen Gebiet aufgebracht werden. Pumpen-Düsen-Systeme sind weniger empfindlich als Common-Rail-Injektionen (keine Hochdruck-Pumpe, keine Schiene). Das Versagen einer Pumpe-Düse-Einheit muss nicht unbedingt zum Anhalten des Antriebs führen.

Durch den hohen Luftdruck wird ein feines Vernebeln des durch die Einspritzdüsen eingeleiteten Kraftstoffs gefördert. Wenn das Einspritzventil ausfällt (Verklemmen der Düsen-Nadel oder Verschmutzung der Düse), kann der Brennstoff nicht dauerhaft in den Verbrennungsraum einströmen. Die Höhe des maximalen Drucks an der Düse hängt von der Form der Zunge ab. Deshalb kann die Injektion (zeitlich, d.h. über den Rotationswinkel gesehen) nur so lange erfolgen, wie der Exzenter den Pumpkolben eindrückt.

Damit ist der mögliche Einspritzzeitbereich auf einen gewissen Umfang um den obersten Totpunkt begrenzt, was der Effizienz, aber nicht der Glätte zugute kommt (siehe unten). Hohe Leistung, da für jeden einzelnen Speicher eine eigene Luftpumpe erforderlich ist. Da die Druckbeaufschlagung in der Pumpe-Düse-Einheit (PDE) so abrupt wie möglich ablaufen soll, kann die dafür erforderliche Bewegungsenergie nur in dem für die Injektion maßgeblichen Gebiet aufgebracht werden.

Der damit einhergehende starke Staudruckaufbau in der jeweiligen PDE erfordert eine geeignete Auslegung der Nockenwellen und deren Antriebsauslegung. Der Produktionsaufwand eines Pumpen-Düsen-Dieselmotors der neuesten Baureihe liegt rund 100 EUR über dem eines Vergleichsdieselmotors mit Common Rail-Einspritzung.