Was ist eine indirekte Kraftstoffeinspritzung?
Die indirekte Kraftstoffeinspritzung ist eine Technologie, bei der der Kraftstoff nicht direkt in die Brennkammer des Verbrennungsmotors eingespritzt wird. Stattdessen erfolgt die Einspritzung in eine vorgelagerte Kammer, die sich meist im Zylinderkopf befindet. Diese Methode wurde ursprünglich hauptsächlich bei Dieselmotoren eingesetzt, doch heutzutage findet man sie auch bei Benzinmotoren, vor allem in Kombination mit anderen Systemen. Die indirekte Einspritzung ist eine bewährte Technik, die es ermöglicht, höhere Drehzahlen zu erreichen und die Verbrennung effizienter zu gestalten. Einige Hersteller, wie Toyota, Volkswagen und Ford, haben sogar duale Einspritzsysteme entwickelt, die sowohl direkte als auch indirekte Injektoren kombinieren, um die Vorteile beider Systeme zu nutzen.
Funktionen der indirekten Injektion
Die Hauptfunktion der indirekten Kraftstoffeinspritzung besteht darin, den Kraftstoff in eine Vorverbrennungs- oder Vorvergasungskammer zu sprühen, was eine bessere Mischung mit der Luft ermöglicht. Bei Dieselmotoren erhöht diese Technik die Motordrehzahl und Leistung, während sie gleichzeitig den Wärmeverlust an das Kühlsystem verringert. Bei Benzinmotoren trägt sie dazu bei, Ablagerungen an den Ansaugventilen zu reduzieren, was wiederum Partikelfilter und Wartungsaufwand verringert. Durch die gleichmäßige Verteilung des Kraftstoff-Luft-Gemischs werden Verbrennungsprozesse optimiert, was zu einer verbesserten Kraftstoffeffizienz und geringeren Emissionen führt.
Charakteristische Merkmale eines indirekten Injektionssystems
- Wirbelkammer: Diese kugelförmige Kammer im Zylinderkopf sorgt dafür, dass etwa 50% des Kraftstoffs während des Kompressionszyklus in die Kammer eindringt, was eine bessere Mischung ermöglicht.
- Vorverbrennungs- oder Vorvergasungskammer: Hierbei handelt es sich um eine Kammer, die sich im Zylinderkopf befindet und durch kleine Öffnungen mit dem Hauptzylinder verbunden ist. Sie erleichtert die gleichmäßige Verbrennung und reduziert Ablagerungen.
- Luftzellenkammer: Eine zylindrische Kammer, die dazu dient, den thermischen Kontakt mit dem Motorblock zu minimieren und die Temperaturkontrolle zu verbessern.
Komponenten eines indirekten Injektionssystems
Zu den wichtigsten Komponenten gehören die Injektoren, die Zylinderkopf-Einheit, die Einspritzpumpe, die Brennkammern, die Glühkerzen (bei Dieselmotoren) sowie das Steuergerät. Diese Komponenten arbeiten zusammen, um eine präzise Kraftstoffzufuhr und eine effiziente Verbrennung sicherzustellen. Besonders bei älteren Fahrzeugen sind diese Komponenten gut erkennbar, während moderne Motoren zunehmend auf elektronische Steuerung setzen.
Arbeitsprinzip der indirekten Kraftstoffeinspritzung
Das Funktionsprinzip basiert auf der Einspritzung des Kraftstoffs in die vorgelagerte Kammer im Zylinderkopf. Während des Ansaug- oder Kompressionshubs strömt Luft in diese Kammer, wo sie durch die eingespritzte Kraftstoffmenge in Rotation versetzt wird. Bei steigender Temperatur und Druck beginnt die Kraftstoff-Luft-Mischung zu zünden, was die Verbrennungsphase einleitet. Diese Methode sorgt für eine kontrollierte und gleichmäßige Verbrennung, reduziert Ablagerungen an den Ventilen und verbessert die Kraftstoffausnutzung.
Vor- und Nachteile der indirekten Injektion
Vorteile:
- Ermöglicht die Produktion kleinerer, leichterer Dieselmotoren, die für den Einsatz in Fahrzeugen geeignet sind.
- Erhöhte Motordrehzahlen sind möglich, was die Leistung steigert.
- Geringere Herstellungskosten der Injektoren aufgrund des niedrigeren Einspritzdrucks.
- Mit niedrigeren Spannungen in den internen Komponenten können Plattformen für Benzin- und Dieselmotoren gemeinsam genutzt werden, was die Produktionskosten senkt.
- Die Richtung der Injektion ist flexibler, was Designvereinfachungen ermöglicht.
- Einfacheres Design und Herstellung im Vergleich zu direkten Systems.
- Kontinuierliche Verbrennung in der Vorverbrennungskammer fördert hohe Drehzahlen.
Nachteile:
- Benötigt Glühstopfen für den Kaltstart bei Dieselmotoren.
- Weniger Kraftstoffeffizienz im Vergleich zu direkten Einspritzsystemen, aufgrund höherer Wärmeverluste und Druckverluste durch die Luftbewegung.
- Weniger geeignet für Hochleistungsanwendungen, da die Verbrennung auf die Vorverbrennungskammer beschränkt ist.