20 Jahre Common Rail für Diesel II: Alfa Romeo war der erste
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20 Jahre Common Rail für Diesel II: Alfa Romeo war der erste

20 Jahre Common Rail für Diesel II: Alfa Romeo war der erste

Fortsetzung: Der schwierige Weg der Designer, neue Technologien zu implementieren.

Sie sind das Rückgrat von allem Fiat und Bosch

Kurz nachdem Fiat 1986 die Direkteinspritzung Croma eingeführt hatte, wurde ein ähnliches System von Rover eingeführt, der es in Zusammenarbeit mit britischen Spezialisten von Perkins entwickelte. Es wird später für Honda-Modelle verwendet. Erst 1988 hatte der VW-Konzern den ersten Diesel-Direkteinspritzer, der auch eine Bosch-Verteilerpumpe nutzte. Ja, VW spielt die Rolle des Masseninjektors für die Direkteinspritzung in Dieselfahrzeugen. VW ist jedoch so begeistert von seinen TDI-Motoren, dass es die Revolution des späten 20. Jahrhunderts verpasst. Also zurück zum Anfang der Geschichte, um die Ingenieure von Fiat und Bosch noch einmal zu treffen. Diesmal geht es nicht um Zusammenarbeit.

Dem bereits erwähnten Centro Ricerce Fiat und Magnetti Marelli ist es dennoch gelungen, ein funktionsfähiges System zu bauen, bei dem der Prozess der Druckerzeugung voneinander getrennt ist. Dies vermeidet Druckabfälle und erreicht maximalen Druck bei hohen Geschwindigkeiten. Dazu füllt eine Rotationspumpe eine dickwandige Kraftstoffleiste aus Stahl. Die Direkteinspritzung erfolgt über magnetgesteuerte Injektoren. 1991 entstanden die ersten Prototypen, drei Jahre später wurde die Technik an Bosch verkauft, die sie weiterentwickelten. Das so von Fiat entwickelte und von Bosch verfeinerte System erschien 1997 im Alfa Romeo 156 2.4 JTD und im Mercedes-Benz E220 d. Gleichzeitig übersteigt der maximale Einspritzdruck von 1360 bar immer noch nicht den Druck einiger der bisherigen Systeme (im Opel Vectra und im Audi A6 2.5 TDI von 1996 und im BMW 320d von 1998 die VP 44-Pumpe für Direkteinspritzung erreicht einen Druck im Bereich von 1500 - 1750 bar), aber Prozesskontrolle und Effizienz sind auf einem viel höheren Niveau.

Sein größter Vorteil ist, dass er einen konstant hohen Raildruck aufrechterhält, was eine präzise Steuerung der Einspritzung ermöglicht, die nun wiederum schubweise abgegeben werden kann – was für das Gemisch in einem Dieselmotor sehr wichtig ist. Dadurch ist der Druck drehzahlunabhängig, die Qualität des Verbrennungsprozesses wird deutlich verbessert, wodurch Kraftstoffverbrauch und Emissionen reduziert werden. Mit der Entwicklung des Systems werden elektromagnetische Injektoren durch genauere Piezo-Injektoren ersetzt, was den Einsatz einer Vielzahl von Kurzzeiteinspritzungen und Drücken bis zu 2500 bar für Pkw und spätestens bis zu 3000 bar für Lkw und Busse ermöglicht Generationen von Dieselmotoren.

Wehen mit Common Rail

Natürlich fangen auch Fiat-Ingenieure nicht blind an. Sie haben jedoch Zugang zu den Arbeiten sowohl von Vickers, der vor vielen Jahren ein ähnliches mechanisches System geschaffen hat, als auch von der Eidgenössischen Technischen Hochschule ETH und insbesondere vom Team von Robert Hubert, der in den 60er Jahren einen erfolgreichen Dieselprototyp geschaffen hat. mit Common-Rail-System und elektronischer Steuerung. Natürlich erlaubten die rudimentären elektronischen Geräte jener Jahre nur Prototypen, im Labor zu arbeiten, aber 1983 patentierte Marko Ganzer von der ETH ein "elektronisch gesteuertes Batterieladesystem" für Dieselautos. Tatsächlich ist dies die erste vielversprechende Entwicklung eines solchen Systems. Schließlich liegt das Problem nicht in der Idee, sondern in ihrer Umsetzung, und es sind die Ingenieure von Fiat und Bosch, die es schaffen, alle Probleme zu lösen, die mit den mit dieser Technologie verbundenen Hochdrucklecks, der Schaffung geeigneter Injektoren und anderen verbunden sind. Es ist wenig bekannt, dass die Autohersteller in Japan bei der Entwicklung von Dieselmotoren hinterherhinken. Tatsächlich war das erste Fahrzeug, das das Common Rail-Einspritzsystem verwendete, ein Hino-Lkw mit einem J08C-Motor und einem Denso-Einspritzsystem, was das Ergebnis der Arbeit der Teams von Dr. Shonei Ito und Masahiko Leuchttürme. Ebenso interessant ist die Tatsache, dass Ingenieure der DDR in den 80er Jahren erfolgreich ein ähnliches System für ihre Lkw entwickelt haben.

Leider zwangen ihn Fiats finanzielle Probleme Ende der 90er Jahre, sein goldenes Huhn an Bosch zu verkaufen. Schließlich hat Bosch diese Technologie entwickelt und ist heute unangefochten führend in der Produktion dieser Systeme. Tatsächlich gibt es noch wenige Hersteller dieser Geräte - neben Bosch sind dies Denso, Delphi und Siemens. Unter der Motorhaube und in jedem Auto, das Sie suchen, werden Sie etwas Ähnliches finden. Kurz nachdem das Common-Rail-System seine Vorzüge gegenüber allen anderen unter Beweis gestellt hatte, wurde es vom französischen Hersteller PSA eingeführt. Zu dieser Zeit hatten Hersteller wie Mazda und Nissan bereits die Direkteinspritzung eingeführt, aber ohne das Common-Rail-System sucht VW weiterhin nach Wegen, ein effizientes System zu schaffen, das keine Common-Rail-Patente verwendet, und führte ein gängigeres Einspritzsystem ein für Autopumpen im Jahr 2000. Tatsächlich hat VW 2009 auch nicht aufgegeben und es nicht durch eine Common Rail ersetzt.

Lkw-Hersteller haben es später eingeführt – noch vor wenigen Jahren waren ihre Motoren mit einem Pump-Injector oder sogenannten Pump-Pipe-Injector mit separaten Pumpenelementen und einem sehr kurzen Hochdruckrohr ausgestattet. Auf der Messe in Tokio zeigte Quon eine weitere interessante Lösung – die Pump-Injektor-Technologie, die jedoch von einer gemeinsamen dünnwandigen Schiene mit niedrigerem Druck angetrieben wird. Letzterer spielt die Rolle eines zwischengeschalteten Ausgleichsknotens.

Zusätzlich zu all dem unterscheidet sich das Common-Rail-System grundlegend von den Voreinspritzsystemen darin, dass es auf der kinetischen Energie basiert, die von der Pumpe für eine präzise Kraftstoffeinspritzung erzeugt wird. Dadurch entfällt die Notwendigkeit eines derart hohen Verdichtungsverhältnisses sowie einer hohen Turbulenz, die bei Dieselmotoren mit Vorkammer vorzuziehen ist und bei Dieselmotoren mit Wirbelkammer intensiv erzeugt wird. Das Common-Rail-System bildete zusammen mit der Entwicklung elektronischer Steuerungstechnologien und Turbolader die Voraussetzungen für die Dieselrevolution, und ohne dieses System hätten Benzinmotoren heute keine Chance mehr. Letztere erhielten übrigens auch ein ähnliches Abfüllsystem, nur in kleinerem Auftrag. Aber das ist eine andere Geschichte.

Ja, das Common-Rail-System ist teuer und komplex, aber derzeit gibt es keine Alternative zu Dieseln. Die Hersteller haben es auch geschafft, billigere Optionen mit niedrigerem Druck für kostengünstige Fahrzeuge wie Indien zu schaffen, wo Diesel respektiert wird. Nach den jüngsten Skandalen wurde Diesel für alle irdischen Fehler verantwortlich gemacht, aber wie jüngste Tests der APP zeigen, ist seine Reinigung durchaus möglich. In jedem Fall liegen interessante Zeiten vor uns.

Text: Georgy Kolev

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