Benzin-Direkteinspritzung
Aufgabe
Die Konstrukteure verfolgen mit der Benzin-Direkteinspritzung mehrere Entwicklungsziele. Wenn Benzin beim
Ottomotor direkt in den Brennraum
eingespritzt wird, wirkt sich die gesamte Kühlung durch Kondensation des Kraftstoffes ausschließlich auf den Brennraum aus. Dies bringt eine geringere Klopfneigung und es ist eine höhere Verdichtung möglich.
Bei gleichem Hubraum stellen sich ein höheres Drehmoment und damit auch eine höhere Leistung ein. Der Motor reagiert besser auf Gaspedaländerungen. Im Teillastbetrieb ist eine messbare
Verbrauchseinsparung angestrebt.
Historisch gesehen wurde die Benzin-Direkteinspritzung im Kraftfahrzeug zuerst beim Zweitaktmotor (Gutbrod) eingeführt und erst danach auf den Mercedes 300 SL übertragen. Die Begründung dafür liefert ein weiteres Argument für diese Art der Gemischaufbereitung. Der Zweitakter leidet besonders unter
Spülverlusten und die Direkteinspritzung kann da eine große Hilfe sein. Das ist auch für den Viertakter mit Ventilüberschneidung von Vorteil. Was relativ kurzfristig vor der Verbrennung eingespritzt wird, kann nicht
durch das Auslassventil verloren gehen. Das ist bei äußerer Gemischbildung anders. Die Firma Mitsubishi war übrigens die erste, die 1997 das Thema unter dem
Stichwort Gasoline Direct Injection wieder aufgriff.
Funktion
Nach der Zentraleinspritzung ist mit der indirekten
Mehrpunkteinspritzung und jetzt bei der
Direkteinspritzung die Zeit für die
Gemischbildung immer kürzer geworden. Sie stellt deshalb besondere Anforderungen an den Druck bzw. die Art der Einspritzung und die Führung des Luftstroms. Besondere Forschungsarbeit mit Beobachtung der
innermotorischen Vorgänge durch Hochgeschwindigkeitskameras ist für die Entwicklung von entsprechenden Brennräumen, Zünd- und Einspritzsystemen beinahe schon unerlässlich.
Zukunft
Die Benzin-Direkteinspritzung erfordert bei einem Wechsel zwischen Homogenbetrieb und
Schichtladebetrieb offensichtlich noch
mehr Erforschung der Strömungsverhältnisse im Brennraum und der Strahlausbreitung von Einspritzventilen. Auch die Regelung und die Abgasentgiftung sind hier wesentlich schwieriger als bei indirekter
Einspritzung. Deshalb gehen viele Hersteller den einfacheren Weg des Homogenbetriebs.
Es werden hier noch Möglichkeiten der Verfeinerung sichtbar, z.B. genaue Steuerungen der Luftverwirbelung im
Ansaugrohr, vom gezielten Verändern der Ansaugwege einmal abgesehen. Umschaltpunkte sind möglich, wodurch im unteren Drehzahlbereich eine Luftwalze erzeugt und im oberen eine vollkommene Durchflutung
erzielt wird.
Das wird diese Technik nicht daran hindern sich durchzusetzen und mit dem Common-Rail-Verfahren dem Dieselmotor bis auf die
vorhandene Zündanlage immer ähnlicher zu werden. Hoffentlich bald auch in den Vorteilen des günstigen Verbrauchs und des hohen Drehmoments im unteren Drehzahlbereich. 04/12
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