Diesel-Einspritzsysteme: Sensoren, Aktuatoren und Common Rail Technologie

1.1 Sensoren im Kraftstoffeinspritzsystem

Sensor für den Einspritzbeginn

Dieser Sensor besteht aus einer Wicklung, die von der ECU (Motorsteuergerät) mit Strom (30mA) versorgt wird. Dadurch wird ein Magnetfeld erzeugt, das sich ändert, wenn sich der Kern innerhalb der Wicklung bewegt. Die ECU nutzt die Feldänderung, um den Einspritzbeginn präzise zu steuern.

Positionssensor der Schieberregelung

Dieser Sensor wird über eine gleitende Achse mit Strom versorgt, die sich an der Regelung bewegt. Er besteht aus einem Kern, zwei Spulen und zwei Ringen. Die Spulen weisen einen Spannungsabfall auf, der je nach Größe des Kerns und der Position des Rings variiert. Die Spule dient dazu, temperaturbedingte Ausdehnungen auszugleichen.

Kraftstofftemperatursensor

Seine Aufgabe ist es, die ECU über die Temperatur des Kraftstoffs zu informieren. Er sendet ein elektrisches Signal an die Pumpe. Fällt dieser Sensor aus, wird ein fester Ersatzwert für die Temperatur verwendet.

Aktuatoren im Kraftstoffeinspritzsystem

Durchflussregler (Feeder)

Dieser befindet sich an der Pumpe und seine Funktion ist es, den Kraftstofffluss durch ein von der ECU gesteuertes, gepulstes negatives Signal zu regeln.

Magnetventil zur Regelung des Einspritzbeginns

Es befindet sich am unteren Ende der Pumpe und seine Funktion ist es, den Druck zu variieren, der auf den Kolben wirkt, um diesen voranzutreiben. Es besteht aus einem Kolben, einer Feder und einer Wicklung.

Kraftstoffabschaltventil

Der Hauptunterschied ist, dass es von der ECU gesteuert wird und zum Abschalten des Motors im Notfall oder bei Ausfall des Schieber-Positionssensors verwendet wird.

Glühkerzen

Sie funktionieren als PTC-Widerstände (Positive Temperature Coefficient). Sie werden über ein Relais mit 12V versorgt und haben eine feste Vorheizzeit. Ihre Funktion hängt von der Kühlmitteltemperatur und dem Betriebszustand des Motors ab.

Kontrollleuchte für Vorglühen und Störung

Leuchtet sie kontinuierlich, zeigt dies an, dass das System funktioniert. Blinkt sie, liegt eine elektronische Störung vor.

1.2 Pumpe-Düse-System (Unit Injector)

Hochdruckerzeugung

Die Hochdruckerzeugung besteht aus einem Zylindergehäuse, einem Kolben und einer Rückstellfeder. Der Nocken überträgt die Kolbenbewegung über einen Rollenstößel.

Steuermagnetventil

Es dient zur Regelung des Einspritzbeginns und des Einspritzvolumens.

Injektor

Er spritzt den Kraftstoff fein zerstäubt in die Brennkammer ein. Er besteht aus einer Nadel und einer Kompressionsfeder.

Piezo-Pumpe-Düse-System

Dieses System verwendet ein Piezo-Ventil anstelle eines elektromagnetischen Ventils für die Einspritzung. Die Öffnungsgeschwindigkeit ist viermal höher als bei elektromagnetischen Ventilen, was zu einer verbesserten Verbrennung der eingespritzten Kraftstoffmenge führt. Dies ermöglicht eine optimierte Hauptverbrennung und bessere Leistung bei hohen Drehzahlen. All diese Verbesserungen führen zu einer höheren Motorleistung und einer Reduzierung der Geräuschentwicklung.

Common-Rail-System

Beim Common-Rail-System sind die Druckerzeugung und die Drucksteuerung voneinander getrennt. Einspritzung und Durchfluss werden unabhängig voneinander von der ECU berechnet. Die Einspritzung erfolgt durch elektronisch gesteuerte Injektoren.

Niederdruckkreislauf

Elektrische Kraftstoffpumpe: Sie fördert den Kraftstoff zur Hochdruckpumpe. Sie besteht aus einem Motor, einem Rotor, Rollen und einem Sicherheitsventil. Wird der Motor mit Strom versorgt, drehen sich Rotor und Rollen und erzeugen den Impuls, der den Kraftstoff ansaugt.

Kraftstofffilter

Er sorgt für die Filtration von Verunreinigungen, scheidet Wasser ab, regelt den Druck im Niederdruckkreislauf und beeinflusst die Erwärmung des Diesels.

Kraftstoffheizung

Ihre Funktion ist es, den Kraftstoff zu erwärmen, um die optimale Temperatur zu erreichen. Sie besteht aus einem Rohr, das vom Kühlmittel durchströmt wird.

Hochdruckkreislauf

In diesem Kreislauf wird der Kraftstoff dosiert und verteilt. Er besteht aus der Hochdruckpumpe, dem Hochdruckspeicher (Rail) und den Injektoren.

Hochdruckpumpe

Sie erzeugt den hohen Druck, der für den Betrieb des Systems erforderlich ist. Sie besteht typischerweise aus drei Kolben. Die Exzentrizität der Kolben oder ein Nockenring bewegt die Kolben, die den Kraftstoff durch das Einlassventil ansaugen.

Hochdruckregler

Er wird von der ECU gesteuert, um den Druck präzise an die Systemanforderungen anzupassen. Er besteht aus einer Feder, einer Spule, einem Magnetkern und einem Ventil.