Einspritztechnik - Der lange Weg zum Druck

Nach wie vor kommt der Einspritzung am Motor eine Schlüsselrolle zu: Mit ihr wird schon vor Umwandlung in die angestrebte Bewegungsenergie festgelegt, wie effizient, emissionsarm, komfortabel und dynamisch ein Antrieb ist. Dabei kommt es darauf an, für jeden Einsatzfall die passende Lösung zu haben. Auf Märkten in Schwellenländern ist der Bedarf an schadstoffreduzierender Technik mittlerweile ähnlich wie in der Triade USA - Europa - Japan, allerdings bei deutlich niedrigeren Erstehungskosten. Die Wirtschaftskrise verschärft dabei die Situation der Zulieferer.

Verglichen mit den ersten 100 Jahren des Automobils hat die Gemischbildung im Verbrennungsmotor in den vergangenen zwei Jahrzehnten gewaltige Fortschritte gemacht. Nachdem die Direkteinspritzung im Dieselmotor praktisch durchgängig vorhanden ist, schickt sich nun der Ottomotor an, es ihm nachzutun.

Allerdings geht der Ursprung des DI-Motors sehr weit zurück: Schon Rudolf Diesel experimentierte damit, und BMW baute 1933 mit dem ersten V12-Motor der Firmengeschichte gleichzeitig auch den ersten Ottomotor mit Direkteinspritzung.

Die Herausforderungen an die Einspritztechnik nehmen zu: Schärfere Abgasgesetze, notwendigerweise einhergehend mit dem Trend zum Downsizing, werden gepaart mit dem Wunsch nach Laufruhe und spontanem Ansprechverhalten. Dies führt zu immer höheren Einspritzdrücken: Bei Piezoaktoren für Dieselmotoren sind mittlerweile 2600 bar nicht mehr das letzte Wort.

Da die Anforderungen an ein Automobil in preissensitiveren Segmenten im großen Rahmen die gleichen sind wie im Luxussegment, sind kostengünstige Lösungen gefragt, und zwar bei kaum eingeschränkter Leistung. Diese Ingenieursleistung stellt die MTZ in Form eines Common-Rail-Injektors mit einem neuen Magnetventil vor, das 1800 bar Einspritzdruck realisiert und Potenzial für 2000 bar hat.

Am anderen Ende des Preis-, aber beileibe nicht Leistungsspektrums arbeitet die Industrie an einer immer ausgeklügelteren Verfeinerung des Einspritzvorgangs und nutzt dafür mittlerweile auch Erkenntnisse aus der Natur für bionische Entwicklungen.

Bei MAN Diesel SE fruchtet die Bionik beim Entwurf mittelschnelllaufender Dieselmotoren, die als Antriebs- und Nebenaggregate für Schiffe und Kraftwerksmotoren eingesetzt werden. So verwenden die Ingenieure für die Entwicklung einer Sacklochdüse mit 14 Spritzlöchern einen Algorithmus, der auf dem sozialen Verhalten eines Individuums innerhalb einer Gruppe fußt. Dieses Modell wird sonst verwendet, um beispielsweise das Verhalten eines Herings in seinem Schwarm zu beschreiben. MAN forscht damit an der optimalen Einspritzdüsengeometrie mit elf Gestaltungsparametern. Geringere Abgasemissionen und weniger Kraftstoffverbrauchs sollen einmal Lohn der Mühe sein.

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