Es gibt verschiedene Einspritzverfahren bei Dieselmotoren, die vielleicht etwas näher beschrieben werden sollten. Ein Dieselmotor hat bekanntlich keine Zündkerzen, die beim Kraftstoff-Luft-Gemisch den Verbrennungsvorgang auslösen. Die Verbrennung wird durch die Einspritzung des Kraftstoffs ausgelöst. Der Dieselkraftstoff wird unter einem hohen Druck durch eine Mehrlochdüse eingespritzt und zerstäubt dadurch in winzige Tröpfchen. Diese verbrennen in der stark komprimierten und erhitzten Luft in den Brennräumen der Zylinder und lösen dadurch den Verbrennungsvorgang und somit auch den Arbeitstakt aus.
Ältere Einspritzverfahren bei Dieselmotoren
Ältere Motoren sind zumeist mit einer Vorkammer oder Wirbelkammer ausgestattet. Oberhalb des Brennraums des Zylinders befindet sich eine kleine Kammer, in der die Einspritzung erfolgt. Darin wird die Verbrennung ausgelöst, die sich dann im eigentlichen Brennraum fortsetzt. Dieselmotoren mit einer Vorkammereinspritzung arbeiten zumeist mit einem Einspritzdruck von 175 bar. Die Einspritzung erfolgt mit einer Einspritzdüse. Die Funktionsweise eine Einspritzdüse wird nachfolgend beschrieben.
Eine konventionelle Einspritzdüse arbeitet mechanisch. Der nötige Einspritzdruck lässt sich durch die Vorspannung einer Druckfeder einstellen.
So funktioniert eine Einspritzdüse
Diese ist im Grunde genommen recht einfach aufgebaut. Sie hat eine konisch geformte Spitze, in der sich mehrere kleine Bohrungen befinden. Darin steckt eine Düsennadel, die sämtliche Öffnungen verschließt. Wird der Dieselkraftstoff mit hohem Druck in die Düse gepumpt, öffnet sich die Düsennadel , sodass der Kraftstoff durch die kleinen Bohrungen in die Vorkammer des Zylinders entweichen kann. Bei welchem Druck die Düsennadel die Einspritzung ermöglicht, lässt sich präzise einstellen. Dazu befindet sich am oberen Ende eine Druckfeder, die sich mit einem Gewinde entsprechend vorspannen lässt.
Dieselmotoren mit Direkteinspritzung
Ab den 60er-Jahren des vergangenen Jahrhunderts kamen die ersten Dieselmotoren mit Direkteinspritzung auf den Markt. Bei diesen gibt es keine Vorkammer oder Wirbelkammer. Der Kraftstoff wird direkt in den Brennraum des Zylinders eingespritzt. Damit die Verbrennung stattfinden kann, ist ein höherer Einspritzdruck erforderlich. Dieser liegt bei Dieselmotoren mit Direkteinspritzung bei etwa 220 bis 250 bar. Dieser hohe Druck wird bereits in der Einspritzpumpe erzeugt. Die meisten älteren Dieselmotoren sind mit Reihen- oder Verteilereinspritzpumpen ausgestattet.
Inzwischen gibt es recht moderne Einspritzverfahren bei Dieselmotoren. Diese werden elektronisch gesteuert.
Moderne Einspritzverfahren bei Dieselmotoren
Durch die ständige Weiterentwicklung wurden auch immer wieder neue Einspritzverfahren von Dieselmotoren entwickelt. Dazu gehört unter anderem die Pumpe-Düse-Einspritzung. Bei dieser recht modernen Technik befindet sich an jeder Einspritzdüse eine eigene Hochdruckpumpe. Der Vorteil liegt darin, dass keine Hochdruckleitungen von der Einspritzpumpe zur Düse verlegt werden müssen. Durch die Leitungen kann es zu Schwankungen beim Einspritzdruck kommen. Diese wiederum haben eine schlechtere Verbrennung zur Folge. Dadurch verbraucht der Motor mehr Kraftstoff und stößt höhere Schadstoffemissionen aus.
Dieselmotoren mit Commonrail-Einspritzung
Das derzeit modernste Einspritzverfahren bei Dieselmotoren ist Commonraill. Oberhalb des Zylinderkopfes befindet sich eine Art Rohr. Darin wird der Dieselkraftstoff auf einen Druck von bis zu 3.000 bar verdichtet. Die Einspritzung erfolgt nicht mehr über mechanische Einspritzdüsen, sondern über elektronisch gesteuerte Injektoren. Jeder Einspritzprozess besteht aus mindestens drei Abschnitten. Im ersten Schritt wird nur eine sehr geringe Menge eingespritzt, um den Verbrennungsvorgang auszulösen. Kurz danach wird die eigentliche Menge eingespritzt, die den Arbeitstakt auslöst. Danach erfolgt eine weitere Einspritzung, um die Verbrennungsrückstände sauber zu verbrennen.
Die Vorteile dieses Einspritzverfahrens bei Dieselmotoren liegen in der sauberen Verbrennung sowie der Möglichkeit, den Einspritzvorgang exakt steuern zu können. Beispielsweise lässt sich die Leistung durch einen Eingriff in die Steuersoftware leicht ändern. Kurzfristig kann die Software es auch selbstständig steuern. Bei Bedarf kann die Leistung um bis zu 50 Prozent erhöht werden. Das ist für Traktoren sehr vorteilhaft.
Zusammenfassung
Die Einspritzverfahren bei Dieselmotoren haben sich im Laufe der Jahre verändert. Dadurch wurden die Motoren immer leistungsfähiger und vor allem effizienter. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass durch den Einzug moderner Technik der Kraftstoffverbrauch sowie der Schadstoffausstoß verringert werden konnte.