Um Emissionsminderung, Verbrauchsverbesserung, Leistungserhöhung sowie einer Absenkung des Motorgeräusches bei Dieselmotoren zu erreichen, sind aus Sicht von Mercedes-Benz das Absenken des Verdichtungsverhältnisses, höhere Aufladegrade, höhere Abgasrückführmengen mit verbesserter Abgasrückführkühlung, Einspritzmuster mit Mehrfacheinspritzung und über der Motorlebensdauer stabile Komponenten als wesentliche Stellhebel zu nennen. Wichtige Anforderungen, denen zukünftige Einspritzsysteme zur Umsetzung dieser Stellhebel gerecht werden müssen, sind ein hoher Strahlimpuls, eine große Stabilität über der Lebensdauer des Systems, eine gute Robustheit der Einspritzmengen bei verschiedenen Einspritzmustern und eine geringe statistische Streuung der Einspritzmengen bei wiederholten Einspritzungen. Im Hinblick auf diese Anforderungen wurden verschiedene Injektorkonzepte zunächst hydraulisch untersucht. Dabei wurden heute in Serie wie auch bei Systemlieferanten in Entwicklung befindliche sowie von Mercedes-Benz prototypisch dargestellte Konzepte berücksichtigt. Untersucht wurden ein servo-hydraulischer Injektor mit Druckstange (control piston), zwei servo-hydraulische Konzepte ohne Druckstange mit verschiedenen Auslegungen hinsichtlich Öffnungsverhalten, sowie ein direkt angesteuerter Injektor, bei dem die Düsennadel durch einen Aktor ohne servo-hydraulische Unterstützung betätigt wird. Die Hydraulikuntersuchungen zeigen, dass das direkt angesteuerte Konzept in allen Kriterien deutliche Vorteile aufweist. Dargestellt wird im Beitrag auch, wie sich die Eigenschaften der verschiedenen Injektorkonzepte auf das Emissions- und Geräuschverhalten in einem typischen Punkt des NEFZ auswirken. Die Ergebnisse insbesondere hinsichtlich Stickoxidemission zeigen eine gute Korrelation zur Steilheit der Einspritzrate des Injektors. Der direkt angesteuerte Injektor lässt deutlich höhere Abgasrückführraten bei gleichem Rauch zu, dadurch kommt es allerdings auch zu leicht erhöhten Kohlenwasserstoff- und Kohlenmonoxidemissionen. Ebenso ist das Verbrennungsgeräusch leicht erhöht. Selbst bei Gleichstellung dieser Zielgrößen bliebe aber nach wie vor ein Vorteil in den Stickoxidemissionen. Neben der Form der Einspritzrate wirkt sich beim direkt angesteuerten Injektor auch vorteilhaft aus, dass die Voreinspritzung sehr eng an die Haupteinspritzung angelagert werden kann. Die Charakterisierung der Injektoren hat aber gezeigt, dass das Injektorkonzept für die Robustheit gegenüber Düsendrift doch eine Rolle spielt, und auch hier besticht das Konzept des direkt angesteuerten Injektors durch eine ausgezeichnete Robustheit, und damit Lebensdauerstabilität. Aus ganz ähnlichen Gründen zeigt dieses Konzept auch eine bessere Shot-to-Shot Stabilität. Mit dieser Summe an positiven Eigenschaften hebt sich der direkt angesteuerte Injektor deutlich von den servo-hydraulischen Systemen ab.
Emissionspotenziale zukünftiger Diesel-Einspritzsysteme
Emission potentials of future diesel injection
2007
25 Seiten, 19 Bilder, 10 Quellen
Aufsatz (Konferenz)
Deutsch
Emissionspotenziale eines Diesel-Plug-in-Hybridantriebs
Online Contents | 2012
|Diesel-Einspritzsysteme im Überblick
Springer Verlag | 2017
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