Wie soll man sich zwischen Einspritzpumpe und Common-Rail-Pumpe entscheiden?

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In der Debatte um die Motorleistung taucht eine Frage immer wieder auf: Einspritzdüse oder Common Rail? Die konservativen Anhänger der Standard-Kraftstoffeinspritzung haben stichhaltige Argumente vorzubringen, aber es muss gesagt werden, dass auch das alternative Common-Rail-System enorme Vorteile bietet. Um mehr Klarheit zu schaffen, haben wir diese beiden Einspritzsysteme verglichen und ihre Beschreibungen, Vor- und Nachteile zusammengestellt.

Was ist eine Einspritzdüse?

Eine Injektor oder eine Einspritzpumpe ist eine elektronisch gesteuerte mechanische Vorrichtung. Sie wird verwendet, um den Kraftstoff wie mit einer Spritze in den Motor einzuspritzen und zu zerstäuben, um ein Luft-Kraftstoff-Gemisch herzustellen. Dank dieses Gemisches kann der Motor eine effiziente Verbrennung erzielen. Man kann es mit einer elektronisch gesteuerten Einspritzdüse vergleichen. Es wird von der Pumpe Ihres Autos mit unter Druck stehendem Kraftstoff versorgt und kann sich mehrmals pro Sekunde öffnen und schließen. Wenn die Einspritzdüse mit Kraftstoff versorgt wird, bewegt ein Elektromagnet einen Kolben, der das Ventil öffnet, sodass der unter Druck stehende Kraftstoff durch eine winzige Düse spritzen kann. Die Düse ist so konstruiert, dass sie den Kraftstoff zerstäubt, d. h. ihn in einen möglichst feinen Nebel verwandelt, damit er leicht verbrennen kann.

Die dem Motor zugeführte Kraftstoffmenge wird durch die Dauer bestimmt, während der die Einspritzdüse geöffnet bleibt. Dies wird als Impulsbreite bezeichnet. Die injektor sind so im Ansaugkrümmer angebracht, dass sie den Kraftstoff direkt auf die Ventile sprühen. Eine als Kraftstoffverteilerleiste bezeichnete Leitung versorgt alle injektor mit unter Druck stehendem Kraftstoff. Die Position der injektor unterscheidet sich je nach Motorkonstruktion. In der Regel sind sie jedoch am Zylinderkopf des Motors angebracht, wobei sich die Spitze innerhalb der Brennkammer des Motors befindet.

Was ist eine Common-Rail-Einspritzung?

Eine Common-Rail-Einspritzung ist eine der wichtigsten Komponenten eines Diesel- und Bezin-Direkteinspritzsystems. Der Hauptunterschied zwischen einer Direkteinspritzung und einer Standardeinspritzung besteht in der Kraftstoffzufuhr und der Art und Weise, wie sich der Kraftstoff mit der einströmenden Luft vermischt. Beim Direkteinspritzsystem wird der Kraftstoff direkt in den Brennraum eingespritzt, wodurch die Wartezeit im Ansaugkrümmer entfällt. Der Kraftstoff wird von der Steuereinheit gesteuert und direkt dort eingespritzt, wo der Brennraum am heißesten ist, wodurch er gleichmäßiger und vollständiger verbrennt.

Die Hauptvorteile der Common-Rail-Direkteinspritzung lassen sich in einer Verringerung der Abgasemissionen und des Geräuschpegels zusammenfassen. Hinzu kommen eine bessere Kraftstoffeffizienz und eine insgesamt verbesserte Motorleistung. Das System besteht aus einer Hochdruckpumpe, injektor, einer Kraftstoffleitung und einer elektronischen Steuereinheit.

Die Common-Rail-Einspritzung ist ein langer Metallzylinder. Sie nimmt den Kraftstoff von der Pumpe auf und verteilt ihn unter extrem hohem Druck an die injektor. Der erhöhte Kraftstoffdruck ist das Ergebnis der Konstruktion der neuesten Motoren. Mit der technologischen Entwicklung werden Diesel- und Benzinmotoren tendenziell kleiner und leichter, um eine bessere Energieeffizienz und Leistung zu erzielen. Dies erhöht den Kraftstoffdruck und trägt dazu bei, völlig neue Standards für die Herstellung einer hochwertigen Common-Rail-Einspritzleitung zu setzen.

Die Wahl der Materialien ist ein nicht zu unterschätzender Faktor. Gute mechanische Eigenschaften gewährleisten Festigkeit und verhindern Korrosion. Die verwendeten Materialien sind in der Regel Stahl und Edelstahl. Die Common-Rail-Einspritzleitung für Dieselmotoren besteht aus Stahl, während die Common-Rail-Einspritzleitung für Benzinmotoren aus Edelstahl gefertigt ist, da der Kraftstoff zu korrosiv ist und Edelstahl eine bessere Korrosionsbeständigkeit als Stahl aufweist.

Die Qualität der Common-Rail-Einspritzleitung ist von entscheidender Bedeutung. Mögliche Schäden können zu Brüchen und Undichtigkeiten führen, die das Fahrzeug blockieren oder einen Brand verursachen können. Daher ist es unerlässlich, alle möglichen Probleme mit der Common-Rail-Einspritzleitung bereits bei der Herstellung zu vermeiden.

Injektor vs. Common Rail: Was soll man wählen?

Einzeleinspritzdüse: Einspritzdüse und Pumpe in einem Bauteil

Die Einspritzpumpe ist ein integriertes Direkteinspritzsystem, das die Einspritzdüse und die Einspritzpumpe in einem einzigen Bauteil vereint. Die Kolbenpumpe wird in der Regel von einer Nockenwelle angetrieben. Anstelle eines konstanten Drucks wie bei der Common-Rail-Einspritzung wird der Druck vor jeder Einspritzung im Einspritzventil neu aufgebaut. Das Einzeleinspritzsystem hat einen Spitzendruck von bis zu 2.500 bar. Aufgrund der kurzen Leitungen und der geringen Verengungen zwischen Pumpe und Einspritzdüse sorgt die Einzeleinspritzdüse für einen effizienten Einspritzvorgang.

Die Einspritzdüse verfügt über ein stufenweises Einspritzschema, das vor Beginn der Verbrennung eine kleine Kraftstoffmenge einspritzt, was zur Reduzierung der CO2-Emissionen beiträgt. Wenn der Verbrennungsprozess gestartet wird, ist es wichtig, eine hohe Kraftstoffzufuhr aufrechtzuerhalten. Die Stärke des Einzeleinspritzsystems besteht darin, dass es zu Beginn eine geringe Kraftstoffzufuhr hat und diese dann zum richtigen Zeitpunkt, wenn die Verbrennung beginnt, erhöht. Dies ermöglicht einen hohen Wirkungsgrad des Motors. Dabei werden die Ruß- und Emissionswerte niedrig gehalten.

Der Nachteil von einheitlichen injektor ist jedoch die mangelnde Flexibilität sowie die Kraftstoffmenge aufgrund der durch die Nockenwelle auferlegten Einschränkungen. Die Common-Rail-Einspritzung ist in diesen Punkten wesentlich flexibler, da sie nicht für jede Einspritzung auf die Nockenwelle angewiesen ist.

Common-Rail-System: eine gemeinsame Kraftstoffleitung, die die einzelnen injektor versorgt

Die Common-Rail-Einspritzung ist die neueste Kraftstoffeinspritztechnologie, bei der eine Hochdruck-Kraftstoffleitung die einzelnen injektor versorgt. Die Leitung wird mit sehr hohem Druck mit Kraftstoff gefüllt, der mit dem für jede Einspritzdüse erforderlichen Druck kompatibel ist. Die injektor sprühen den Kraftstoff durch kleine Löcher in der Düse in den Zylinder. Die Leitung ist mit einer gemeinsamen Pumpe verbunden, und sobald eine der injektor Kraftstoff eingespritzt hat, erfolgt eine kontinuierliche Nachfüllung aus der Pumpe. Die Nachfüllung, die den Druck in der Leitung und die Arbeitslast der Pumpe reguliert, variiert je nach dem benötigten Druck und dem Zeitpunkt. Der Druck in einem Common-Rail-System liegt zwischen 1.600 und 3.000 bar.

Einer der Vorteile des Common-Rail-Systems ist der hohe Druck, der die volle Leistung des Motors nutzt. Da der Kraftstoffdruck entfernt gespeichert wird und die injektor elektrisch betätigt werden, entspricht der Einspritzdruck zu Beginn und am Ende der Einspritzung nahezu dem Druck in der Kraftstoffleitung, wodurch eine quadratische Einspritzrate erzielt wird. Die anfänglich eingespritzte Kraftstoffmenge vor Beginn der Verbrennung ist größer als bei einer Einspritzdüse.

Um dies zu überwinden, werden zwei Methoden angewendet. Die erste Methode bezieht sich auf eine Drosselöffnung, die zwischen der Kraftstoffleitung und der Einspritzdüse installiert ist, um den anfänglichen Kraftstoffdurchfluss zu reduzieren. Die Drosselung reduziert auch die Kraftstoffmenge, die während der verfügbaren Zeit in den Motor eingespritzt wird. Die Drosselungen werden sorgfältig ausgewählt, um Druckwellen zu dämpfen, die zu einem unregelmäßigen Einspritzverhalten führen können.

Die zweite Methode besteht aus mehreren kleinen Einspritzungen. Durch den Einsatz extrem schneller und reaktionsschneller injektor reduzieren moderne Common-Rail-Systeme die anfängliche Kraftstoffmenge. Dies geschieht durch eine Reihe kleiner, dicht aufeinanderfolgender Einspritzungen. Am Zündzeitpunkt wird dann eine bestimmte Kraftstoffmenge unter hohem Druck und mit minimaler Drosselung in den Zylinder eingespritzt. Dies kann mit vollständiger Flexibilität im Zeitplan erfolgen, sodass das Common-Rail-System die Einschränkungen der injektor überwinden kann.

Letztendlich wird die Art der Kraftstoffeinspritzung durch den Motortyp Ihres Fahrzeugs bestimmt, und Sie sind durch die Änderungen an diesem Motor und seinen Komponenten eingeschränkt. Es ist jedoch immer hilfreich, das Kraftstoffsystem zu kennen, damit Sie zum richtigen Zeitpunkt die richtigen Teile beschaffen können.

Wenn Sie einen neuen Motor kaufen, ist dies ein wichtiger Aspekt, den Sie berücksichtigen sollten. Denn auch wenn ein Motor mit einer einheitlichen Einspritzdüse in der Anschaffung günstiger sein mag, kann er Sie letztendlich mehr kosten, wenn die Komponenten nicht mehr weiterentwickelt werden und schwerer zu finden sind. Ein Motor mit Common-Rail-einspritzdüse ist hingegen zunächst teurer, aber Sie sparen Geld an der Tankstelle. Außerdem können Sie von den ständigen Verbesserungen profitieren.

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