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  Piezo Injektor (Common Rail)





Aufgabe

Mit der Einführung der Piezo-Technik wird auch der Injektor neu gestaltet. Er wird kleiner und ermöglicht bei jedem neuen Einspritz-Zyklus gleichmäßig hohe Drücke. Bis 1800 bar sind möglich, 2000 bar geplant (2006). Durch eine auf ein Viertel geschrumpfte Düsennadel wird die Massenträgheit reduziert. Zusammen mit höheren Taktraten ergeben sich mehr mögliche Einspritzungen als bisher, Vor- und sehr späte Nacheinspritzungen ebenfalls. Auch unterschiedliche Drücke innerhalb eines Zyklus sind möglich. Gegenüber Magnetventilen können nicht nur höhere, sondern auch geringere Einspritzdrücke erreicht werden. Damit werden zukünftige Euro-V-Grenzwerte bei Motoren mit Partikelfilter eingehalten und evtl. Nacheinspritzung zur Regenerierung möglich.

Funktion

Sie müssen schon das Bild oben durch Anklicken stark vergrößern, um die Neuerung im Injektor zu sehen. Nicht mehr ein Magnetventil, sondern ca. 200 Schichten kristallinen Materials beeinflussen die Düsennadel. Bisher kennt man ein Piezo-Kristall nur auf der Seite der Sensoren, z.B. als Klopfsensor. Bei diesem wird durch Druck eine Spannungsänderung erzielt. Hier ist es genau umgekehrt, Spannung erzeugt Bewegung. Dies geht sehr schnell, weil Kristallstrukturen sehr schnell reagieren. Allerdings ist die Längenänderung nur sehr gering. Um also die benötigten Öffungsweiten zu erzielen, sind 200 solcher kristallinen Schichten und eine bestimmte Hebelübersetzung nötig. Der Effekt, dass die Längenänderung exakt der angelegten Spannung entspricht, bleibt auch bei dieser Konstruktion erhalten.

Inzwischen gibt es schon eine erste Variante, nämlich die mit Direktantrieb. Der Piezo-Antrieb ist mit der Düsennadel verbunden und von ihm können jetzt auch Werte über die Stellung der Düsennadel abgerufen werden. Er übernimmt so ein wenig die Rolle des Nadelbewegungsfühlers früherer Systeme. Damit sind Fortschritte bei der Steuerung der Einspritzung und evtl. auch bei der Fehlersuche möglich. 05/08



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