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Common Rail



Entkoppelt, leiser und bessere Abgase

Common Rail zeichnet sich durch relativ gleich bleibenden Druck in allen Teilen der Hochdruckanlage aus. Der wesentlich gleichmäßigere Druckaufbau schont auch die Zahnriemen z.B. gegenüber Pumpe-Düse. Früher gab es Leitungen mit Druckpulsationen, die man hier möglichst vermeiden will. Dies bestimmt die Größe der gemeinsamen Leitung (Bild 3), nach der das System seinen Namen hat.

Railvolumen reicht, um beim Einspritzen den Druck zu halten.

Druckpulsationen hatten früher auch den Nachteil, dass der volle Druck nicht von Beginn an zur Verfügung stand, weil er von einer zentralen Einspritzpumpe erst über das Leitungssystem bereitgestellt werden musste. Die Speichergröße muss so bemessen sein, dass einerseits der Druck beim Einspritzen eines Injektors nicht zu sehr abfällt, er andererseits beim Motorstart nicht zu langsam ansteigt.

Unabhängige Parameter, Mehrfacheinspritzung

Einspritzdruck und -zeit können vom Steuergerät frei und ohne Abhängigkeit voneinander gewählt werden. Durch mehrfaches, kurzes Voreinspritzen im Teillastbereich von bis hinunter zu 0,4 Millisekunden (!) können Temperaturanstieg (Stickoxidausstoß) und Spitzendruck geringer und eine bestimmte Luftbewegung im Zylinder unterstützt werden. Je mehr die Einspritzung unterteilt wird, desto stärker nimmt die Härte der Verbrennung und damit auch das Verbrennungsgeräusch ab.

Bis zu sieben Teileinspritzungen möglich.

Theoretisch bis zu sieben Teilmengen sind heute schon möglich. Nacheinspritzung erhöht die Temperatur im Abgasstrang und schafft Regenerationsmöglichkeit für NOX-Speicherkat und Partikelfilter. Gleichzeitig steigen die Einspritzdrücke auf bis zu knapp 2000 bar.

Elektrische Nieder- und mechanisch angetriebene Hochdruckpumpe

Der Kraftstoff für das Rail kommt von der Hochdruckpumpe (Bild 4), mechanisch vom Motor angetrieben. Als Förderpumpe für deren Versorgung mit 3 - 6 bar gibt es heute fast nur noch die elektrische Innentankpumpe, früher auch noch mechanische Zahnradpumpen. Je nach Außentemperatur arbeitet eine Vorwärm-Einrichtung mit.

Erst Hoch- und später nur noch Niederdruckregelung

Der Hochdruck kostet Motorleistung und senkt den Wirkungsgrad. Für bestimmte Betriebsbereiche ist er nicht unbedingt erforderlich. Schon ab der ersten Generation ist er vom Steuergerät reduzierbar. In Fahrzuständen, wie z.B. der Schubabschaltung, kann er auch ganz abgeschaltet werden. Ab der zweiten Generation wird auf der Niederdruckseite geregelt.

Längs- und Kugelrail

Die möglichst zu allen Zylindern gleich lange Hochdruck-Einspritzleitung verbindet mit allen Injektoren (Bild 5). Das Druckregelventil (rechts am Rail im Bild 1) lässt überschüssigen Kraftstoff durch den Kühler (nur 1. Generation) zum Tank zurück fließen. Über einen Drucksensor links am Rail erhält das Steuergerät Signale zur Drucksteuerung. Der Rail kann auch kugelförmig sein.

Sensoren
Drucksensor am Rail
Heißfilm-Luftmassenmesser
Induktivgeber
an Kurbel- und/oder Nockenwelle
Temperaturgeber
für Kühlmittel und Ansaugluft
Fußfahrgeber
Glüheinrichtung

Aktuatoren
Druckventil am Rail
Magnetventile in den Injektoren
Ersatz durch: Piezoventile
schneller schaltend (< 1 ms)
Ladedruckventil
Ventil für Abgasrückführung

Anwendung
Alle Diesel-Pkw/Transporter
Vereinzelt auch schwere Nutzfahrzeuge








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