Der in diesem Beitrag vorgestellte Common Rail Injektor FIRST ist speziell für PKWAnwendungen entwickelt worden und weist eine rein federbelastete Einspritzdüse auf. Diese Anordnung erlaubt Offnungs- und Schließgeschwindigkeiten, wie sie nur von nockengetriebenen Einspritzsystemen erreicht werden. Da die Rückseite der Düsennadel nicht durch den Raildruck beaufschlagt wird, bleibt die Düsensitzbelastung trotz der hohen Schließgeschwindigkeit der Nadel vergleichsweise gering. Geformt werden der Einspritzdruck respektive die Einspritzrate über den Verlauf der Spannung an einem piezoelektrischen Aktuator in Kombination mit einer speziellen Ventilanordnung. Der Injektor verbindet die Freiheitsgrade heutiger Common Rail Systeme hinsichtlich freier Wahl des Einspritzdruckes sowie Mehrfacheinspritzung mit einer flexiblen Formung der Einspritzrate bei weitestgehend minimierter Drosselung im Düsensitzbereich. Beides, die hohe Düsennadelgeschwindigkeit sowie der getrennt vom Düsennadelhub geformte Einspritzverlauf eröffnen zusätzliches Optimierungspotential im Hinblick auf Kraftstoffverbrauch und Schadstoffemission, wie die gezeigten motorischen Untersuchungen belegen. Die im Titel dieses Vortrags gestellte Frage ist daher eindeutig mit "ja" zu beantworten. Die Steuerung der Einspritzrate ist ein wirkungsvolles Mittel zur Reduzierung von Verbrauch und Schadstoffemissionen. Es sei aber noch einmal daran erinnert, dass die Einspritzrate alleine - sprich ohne sonstige Information über Düsennadelhub und/oder Nadelöffnungs- und -Schließgeschwindigkeiten - nicht die entscheidende Größe im Hinblick auf Gemischbildung und Verbrennung darstellt.
In the recent decade the Diesel injection technology has been modified significantly. The old cam driven injection systems have been replaced nearly completely by modern Common Rail systems which enable a significantly higher degree of freedom especially with respect to multi-injection strategies and exhaust aftertreatment demands. Nevertheless, cam driven injection systems offered special characteristics which were favorable regarding fuel consumption and emissions. Due to the much higher nozzle opening and closing velocity, the seat throttling effects are widely reduced. Furthermore the fuel injection rate during ignition delay is smaller, compared to today's Common Rail systems. A new type of a piezoelectric Common Rail injector for passenger car engines, called FIRST (Flexible /njection Rate Shaping Tool) is described in this article, which combines both, the flexibility of modern Common Rail injectors as well as the benefits of cam driven injection systems regarding reduced seat throttling effects. Additionally flexible injection rate shaping is enabled by forming the slope of the actuator voltage. Both, the hydraulic behavior and also the engine performance with the new injector are presented in comparison to conventional injectors. The FIRST injector offers a benefit of 20% in PM and CO emission with constant NOx emission and reduced fuel consumption at part load as a result of the reduced seat throttling. By an optimization of the injection rate shape, the NOx emissions can be reduced by 40% at constant fuel consumption and PM emissions and without deterioration of NVH level.
Flexible Einspritzverlaufsformung: Auch bei PKW-Dieselmotoren ein wirkungsvolles Mittel zur Reduzierung von Verbrauch und Schadstoffemissionen?
Flexible Injection Rate Shaping Tool: An efficient way to the reduction of fuel consumption and emissions in car Diesel engines too?
2007
16 Seiten, 13 Bilder
Aufsatz (Konferenz)
Deutsch
Einspritzverlaufsformung zur Emissionsverbesserung an DI-Dieselmotoren
Kraftfahrwesen | 1999
|Emissionsverbesserung an Dieselmotoren mit Direkteinspritzung mittels Einspritzverlaufsformung
Kraftfahrwesen | 1999
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