Die Anforderungen an moderne Dieselmotoren bezüglich Leistung, Drehmoment und Laufruhe bei gleichzeitig sinkenden Verbräuchen und Abgasemissionen nehmen zu. Damit rücken Hochdruck-Einspritzsysteme mit elektonischer Steuerung (EDC - Electronic Diesel Control) zunehmend in den Mittelpunkt. Gegenüber konventionellen Einspritzsystemen ergeben sich wesentliche Vorteile. Die hohen Einspritzdrücke führen zu einer feineren Zerstäubung des Kraftstoffs im Brennraum und damit zu einer schnelleren und besseren Verbrennung. Dadurch steigt die Zylinderleistung bei sinkenden Anteilen von unverbrannten Bestandteilen im Abgas. Der steigende Wirkungsgrad führt zu einem geringeren Kraftstoffverbrauch. Die durch die elektronische Steuerung gewonnenen Freiheitsgrade gestatten eine fast beliebige Formung des Einspritzverlaufs. Mit der gewonnenen Möglichkeit von Vor- oder Mehrfacheinspritzungen lassen sich die Geräuschemissionen erheblich verringern. Nacheinspritzungen führen zu einer Abnahme der Stickoxidkonzentration im Abgas. Ein für alle Betriebszustände einstellbares Optimum des Einspritzverlaufs ist damit möglich. Von der Industrie werden drei Systeme für direkteinspritzende Dieselmotoren :

Die Druckerzeugungseinheit (Pumpe, 1 ), die Zerstäubungseinheit (Düse, 5 ) und die Steuerungseinheit (elektromagnetisches Ventil, 4 ) bilden eine Baugruppe. Jeder Motorzylinder verfügt über eine derartige Pumpe-Düse-Einheit, die sich im Zylinderkopf befindet und über einen Kipphebel ( 3 ) von der Nockenwelle ( 2 ), die vorzugsweise im Zylinderkopf angeordnet ist, betätigt wird. Die Förderung des Kraftstoffs erfolgt während der Abwärtsbewegung des Pumpenkolbens.Der Einspritzvorgang beginnt jedoch erst nach Schließung des Magnetventils, das elektrisch angesteuert wird. Das Abfließen des Kraftstoffs in das Niederdrucksystem wird unterbrochen. Im Pumpen- und Düsenraum erfolgt ein schneller Druckanstieg. Nach Erreichen des Düsenöffnungsdruckes beginnt das Anheben der Düsennadel und in der Folge die Voreinspritzung.

Bei weiterem Druckanstieg setzt die Bewegung des Ausgleichskolben ein, der einen zusätzlichen Raum freilegt. Daraus resultiert eine Druckabsenkung im Düsenraum. Die Düsenfeder wird um einen gewünschten Betrag weiter vorgespannt, der Öffnungsdruck steigt merklich an, so daß die Düsennadel wieder schließt. Bei Erreichen des höheren Öffnungsdrucks beginnt die Haupteinspritzung. Sie erfolgt so lange, bis das Magnetventil wieder geöffnet wird. Pumpen- und Düsenraum werden druckentlastet, und die Düsennadel schließt wieder. Für die Aufwärtsbewegung des Pumpenkolbens sorgt eine Feder. Der Pumpenraum wird mit Kraftstoff neu befüllt, der unter einem vorgegebenen, von einer Förderpumpe erzeugten Druck steht. Der Ausweichkolben nimmt seine alte Position ein, und die Düsenvorspannfeder entspannt sich wieder auf das ursprüngliche Maß.

Untersuchungen

Die Untersuchungen zur Erfassung der Gemischbildungseinflüsse bei Dieseldirekteinspritzung mittels eines PDE-Einspritzsystems erfolgen an einem Vielventil-Versuchsmotor. Dieser entstand aus einem Vollmotor durch Umstellung auf 1-Zylinderbetrieb, so daß gegenüber herkömmlichen Forschungsmotoren realitätsnahe Ergebnisse erzielt werden. Für die Einstellgrößen, die bei 1-Zylinderbetrieb simuliert werden müssen, wurden feineinstellbare Vorrichtungen geschaffen.
Ziel der Forschungsarbeiten ist das Auffinden von Brennraumgestaltungen, die zu einem hohen effektiven Mitteldruck, geringen Kraftstoffverbrauch und niedrigen Schadstoffausstoß führen.
Die bisher erzielten Ergebnisse zeigen, daß die gegenwärtig bevorzugten Brennverfahren noch über ein bedeutsames Weiterentwicklungspotential verfügen.