Einheit Injektor – Wikipedia

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EIN Einspritzventil ((Benutzeroberfläche) ist ein integriertes Hochdruck-Direkteinspritzsystem für Dieselmotoren, das die Einspritzdüse und die Einspritzpumpe in einer einzigen Komponente kombiniert. Die verwendete Kolbenpumpe wird normalerweise von einer gemeinsamen Nockenwelle angetrieben. In einem Einheitsinjektor wird das Gerät normalerweise durch den Kraftstoff selbst geschmiert und gekühlt.

Die Hochdruckeinspritzung bietet Vorteile hinsichtlich Leistung und Kraftstoffverbrauch gegenüber einer früheren Kraftstoffeinspritzung mit niedrigerem Druck, indem Kraftstoff als größere Anzahl kleinerer Tröpfchen eingespritzt wird, was ein viel höheres Verhältnis von Oberfläche zu Volumen ergibt. Dies sorgt für eine verbesserte Verdampfung von der Oberfläche der Kraftstofftröpfchen und somit für eine effizientere Kombination von Luftsauerstoff mit verdampftem Kraftstoff, wodurch eine vollständigere und sauberere Verbrennung erzielt wird.

Geschichte[edit]

1911 wurde in Großbritannien ein Patent für einen Einheitsinjektor erteilt, der den heute verwendeten für Frederick Lamplough ähnelt.[1]

Einheitsinjektorsystem: optimaler Druck in jedem Zylinder
Das Einheitsinjektorsystem ist ein elektronisch gesteuertes System, das von Bosch für die Diesel-Direkteinspritzung entwickelt wurde. Es ist für Autos und leichte Nutzfahrzeuge mit bis zu 5 l Hubraum und 312 PS Motorleistung geeignet, der erste Einbau in Serienautos erfolgte 1998.

Napier Deltic Gegenkolben Zweitakt, geschnitten. Die Einspritzdüsen befinden sich tief unterhalb der gelben Kraftstoffkanäle, werden von einer Nockenwelle zu ihrer Linken angetrieben und spritzen in die Mitte der Zylinderlaufbuchse (hellblau).

Der kommerzielle Einsatz von Einheitsinjektoren in den USA begann Anfang der 1930er Jahre mit Winton-Motoren, die Lokomotiven, Boote und sogar U-Boote der US Navy antreiben.[2] und 1934 erhielt Arthur Fielden das US-Patent Nr. 1.981.913[3] auf der Einheit Injektor Design[4] später für die Zweitakt-Dieselmotoren von General Motors verwendet. Die meisten mittelgroßen Dieselmotoren verwendeten eine einzige Pumpe und separate Einspritzdüsen, aber einige Hersteller wie Detroit Diesel[5] und Electro-Motive Diesel wurde bekannt für die Bevorzugung von Einheitsinjektoren, bei denen die Hochdruckpumpe im Injektor selbst enthalten ist. Die ASME-Präsentation von EW Kettering aus dem Jahr 1951 geht detailliert auf die Entwicklung des modernen Unit-Injektors ein.[6]

Auch Cummins PT (Druckzeit) ist eine Form der Einheitseinspritzung, bei der sich die Einspritzdüsen auf einer gemeinsamen Schiene befinden, die von einer Niederdruckpumpe gespeist wird, und die Einspritzdüsen von einem dritten Nocken an der Nockenwelle betätigt werden. Der Druck bestimmt, wie viel Kraftstoff die Einspritzdüsen erhalten, und die Zeit wird vom Nocken bestimmt.

1994 lieferte die Robert Bosch GmbH den ersten elektronischen Einspritzventil für Nutzfahrzeuge, bald folgten weitere Hersteller. 1995 stellte Electro-Motive Diesel seine 710 Dieselmotoren mithilfe einer EUI, die die Benutzeroberfläche ersetzt, auf elektronische Kraftstoffeinspritzung um.

Zu den wichtigsten Herstellern zählen heute die Robert Bosch GmbH, CAT,[7]Cummins,[8]Delphi,[9][10]Detroit Diesel, Elektromotor Diesel.[11]

Design und Technologie[edit]

Das Design des Einspritzventils macht Hochdruck-Kraftstoffleitungen und damit verbundene Ausfälle überflüssig und ermöglicht das Auftreten eines viel höheren Einspritzdrucks. Das Einheitsinjektorsystem ermöglicht einen genauen Einspritzzeitpunkt und eine Mengenregelung wie beim Common-Rail-System.[12]

Der Einheitsinjektor ist in den Motorzylinderkopf eingebaut, wo der Kraftstoff über integrierte Kanäle zugeführt wird, die direkt in den Zylinderkopf eingearbeitet sind. Jeder Injektor hat ein eigenes Pumpelement und bei elektronischer Steuerung auch ein Kraftstoffmagnetventil. Das Kraftstoffsystem ist in das Niederdruck-Kraftstoffversorgungssystem (<500 kPa) und das Hochdruck-Einspritzsystem (<2000 bar) unterteilt.[13]

Technische Eigenschaften:

  • Das Besondere am Einspritzsystem ist, dass jedem Zylinder eine eigene Pumpe zugeordnet ist
  • Pumpe und Düse sind daher zu einer kompakten Baugruppe zusammengefasst, die direkt im Zylinderkopf eingebaut ist
  • Das Einheitsinjektorsystem ermöglicht hohe Einspritzdrücke bis zu 2.200 bar.

Vorteile:

  • Hohe Leistung für sauberen und leistungsstarken Motor
  • Hohe Motorleistung gegen geringen Verbrauch und niedrige Motoremissionen
  • Hoher Wirkungsgrad durch kompakte Bauweise
  • Geringer Geräuschpegel durch direkte Montage im Motorblock
  • Einspritzdrücke bis 2.200 bar für die ideale Kombination von Luft-Kraftstoff-Gemisch.

Funktionsprinzip[edit]

Animiertes Schnittdiagramm eines typischen Einspritzventils (Klicken, um die Animation zu sehen)
Teile des Delphi E1-Einspritzventils

Die Grundoperation kann als eine Folge von vier getrennten Phasen beschrieben werden: die Füllphase, das Überlaufphase, das Injektionsphase, und der Druckreduzierungsphase.

Eine Niederdruck-Kraftstoffförderpumpe liefert gefiltert Dieselkraftstoff in die Zylinderkanal-Kraftstoffkanäle und in jeden Einspritzventil-Kraftstoffanschluss des Kolbeninjektors der Konstanthubpumpe, der über der Nockenwelle betrieben wird.

Füllphase
Das Konstanthubpumpenelement auf dem Weg nach oben saugt Kraftstoff aus dem Zufuhrkanal in die Kammer, und solange das elektrische Magnetventil stromlos bleibt, ist die Kraftstoffleitung offen.
Überlaufphase
Das Pumpenelement befindet sich auf dem Weg nach unten. Solange das Magnetventil stromlos bleibt, ist die Kraftstoffleitung offen und der Kraftstoff fließt in den Rücklaufkanal.
Injektionsphase
Das Pumpenelement befindet sich noch auf dem Weg nach unten, der Magnet ist jetzt erregt und die Kraftstoffleitung ist jetzt geschlossen. Der Kraftstoff kann nicht in den Rücklaufkanal zurückgeführt werden und wird nun vom Kolben komprimiert, bis der Druck den spezifischen “Öffnungs” -Druck überschreitet und die Nadel der Einspritzdüse angehoben wird, wodurch Kraftstoff in den Brennraum eingespritzt werden kann.
Druckreduzierungsphase
Der Kolben ist immer noch auf dem Weg nach unten, die Motor-ECU schaltet den Magneten ab, wenn die erforderliche Kraftstoffmenge zugeführt wird, das Kraftstoffventil öffnet sich, Kraftstoff kann in den Rücklaufkanal zurückfließen und einen Druckabfall verursachen, der wiederum die Nadel der Einspritzdüse verursacht zu schließen, daher wird kein Kraftstoff mehr eingespritzt.
Zusammenfassung
Der Beginn einer Einspritzung wird durch den Schließpunkt des Magneten gesteuert, und die eingespritzte Kraftstoffmenge wird durch die Schließzeit bestimmt, die die Zeitdauer ist, in der der Magnet geschlossen bleibt. Der Magnetbetrieb wird vollständig von der Motor-ECU gesteuert.

Zusätzliche Funktionen[edit]

Die Verwendung der elektronischen Steuerung ermöglicht spezielle Funktionen; B. temperaturgesteuerter Einspritzzeitpunkt, Zylinderausgleich (ruhiger Leerlauf), Abschalten einzelner Zylinder unter Teillast zur weiteren Reduzierung von Emissionen und Kraftstoffverbrauch und Mehrimpulseinspritzung (mehr als ein Einspritzvorgang während eines Motorzyklus).

Verwendung & Anwendungen[edit]

Einspritzventil-Kraftstoffsysteme werden in einer Vielzahl von Fahrzeugen und Motoren eingesetzt. Nutzfahrzeuge von Herstellern wie Volvo, Cummins, Detroit Diesel, CAT, Navistar International und Personenkraftwagen von Herstellern wie Land Rover und Volkswagen Group sowie Lokomotiven von Electro-Motive Diesel.

Bosch UI auf einem Scania R164 V8 Motor

Die Mainstream-Marken des Volkswagen Konzerns verwendeten Einspritzsysteme (Marken) “Pumpe Düse”,[14] allgemein abgekürzt als “PD”) in ihren Dieselmotoren Suction Diesel Injection (SDI) und Turbocharged Direct Injection (TDI),[15] Diese Kraftstoffeinspritzmethode wurde jedoch durch ein Common-Rail-Design wie den neuen 1.6 TDI abgelöst.

In Nordamerika sind der Volkswagen Jetta, Golf und New Beetle TDI 2004–2006 Pumpe Düse[16] (Erhältlich sowohl in der MK4- als auch in der MK5-Generation mit BEW- bzw. BRM-Motorcodes. Ältere Modelle verwenden eine Zahnriemen-Einspritzpumpe.)[citation needed]

Der große Lkw- und Dieselmotorenhersteller des Volkswagen Konzerns, Scania AB, verwendet ebenfalls das von ihnen als “Einspritzsystem” bezeichnete Einheitsinjektorsystem.Pumpe-Düse-Einspritzung“, oder “PDE”.

Entwicklung und Anwendung von hydraulisch betätigten elektronischen Geräten (HEUI)[edit]

Im Jahr 1993 CAT und International Truck & Engine Corporation[17] Einführung der “hydraulisch betätigten Einspritzung elektronischer Einheiten” (HEUI), bei der die Einspritzdüsen nicht mehr nockenwellenbetrieben sind und Kraftstoff unabhängig von der Motordrehzahl unter Druck setzen können. Erstmals erhältlich für den V8-Dieselmotor mit 7,3 l / 444 cuin von Navistar. HEUI verwendet Motoröldruck, um die Hochdruck-Kraftstoffeinspritzung anzutreiben, wobei die übliche Methode für den Betrieb des Einspritzventils die Motornockenwelle ist.

Zu den HEUI-Anwendungen gehörten der zwischen Mai 1993 und 2007 verwendete Ford 7.3L und 6.0L Powerstroke. International verwendete das HEUI-System auch für mehrere Motoren, einschließlich DT 466E, DT 570, T-444E, DT-466–570, MaxxForce 5, 7, 9, 10, MaxxForce DT- und VT365-Motoren.[dubious – discuss]Caterpillar baute unter anderem HEUI-Systeme in die Modelle 3116, 3126, 3406e, C7 ACERT, C9 ACERT ein, und der von International gelieferte Daimler-Detroit-Dieselmotor der Serie 40 enthielt ebenfalls ein HEUI-Kraftstoffsystem. Das HEUI-System wurde von vielen Herstellern mit Common Rail ersetzt Injektionslösungen neuere Technologie zur Erfüllung einer besseren Wirtschaftlichkeit und Einführung neuer Emissionsstandards.

Siehe auch[edit]

  1. ^ DeLuca, Frank. “Geschichte der Kraftstoffeinspritzung” (PDF). www.disa.it.. Abgerufen 28. November 2009.
  2. ^ “Der Winton 201A Dieselmotor”. Archiviert von das Original am 26. Juni 2009. Abgerufen 28. November 2009.
  3. ^ US-Patent 1981913. Abgerufen 28. November 2009.
  4. ^ “A. Fielden Kraftstoffpumpe” (PDF). Abgerufen 28. November 2009.
  5. ^ Asmus, A; Wellington B. Dieselmotoren und Kraftstoffsystem. ISBN 1-56091-542-0.
  6. ^ Kettering, EW (29. November 1951). Geschichte und Entwicklung des Lokomotivmotors der Serie 567 General Motors. ASME 1951 Jahrestagung. Atlantic City, New Jersey: Abteilung für Elektromotive, General Motors Corporation.
  7. ^ “HEUI Fuel Systems” (PDF). Cat.com. Caterpillar Inc. 1999. Abgerufen 4. November 2009.
  8. ^ “Kraftstoffsysteme – Hochdruckeinspritzsysteme (HPI)”. Cummins.com. Cummins Inc.. Abgerufen 29. April 2015.
  9. ^ “Einspritzsysteme und Komponenten – Delphi E1 Diesel Electronic Unit Injector”. Delphi.com. Delphi Automotive LLP. – Herstellerprodukte: Nutzfahrzeugindustrie. Archiviert von das Original am 30. Dezember 2009. Abgerufen 4. November 2009.
  10. ^ “Einspritzsysteme und Komponenten – Delphi E3 Diesel Electronic Unit Injector”. Delphi.com. Delphi Automotive LLP. – Herstellerprodukte: Nutzfahrzeugindustrie. Abgerufen 4. November 2009.
  11. ^ “Denso zielt auf französische, US-amerikanische Autohersteller ab”. Europe.autonews.com. 2005-10-17. Abgerufen 2018-07-08.
  12. ^ “Pumpe Düse Einspritzung (PDE – UIS)”. kfztech.de (auf Deutsch). Abgerufen 15. September 2009.
  13. ^ “Die effiziente Pumpeninjektoreinheit”. BoschAutoParts.co.uk. Robert Bosch GmbH – Automobil. Archiviert von das Original am 31.03.2009. Abgerufen 2008-09-30.
  14. ^ “1,9 Liter TDI Motor mit Pump Düse” (PDF). Auburn Hills, MI 48326, USA: Volkswagen of America, Inc., Oktober 2003. Selbststudienprogramm – Kursnummer 841303. Abgerufen 4. November 2009. CS1-Wartung: Standort (Link)
  15. ^ “Personenkraftwagensysteme – Unit Injector System (UIS)”. Bosch.de. Robert Bosch GmbH – Kraftfahrzeugtechnik – Dieselsysteme. Archiviert von das Original am 29. Oktober 2009. Abgerufen 4. November 2009.
  16. ^ “Volkswagen Mk4 Turbodiesel” How to “Index für Jettas 2004–2005 und New Beetles and Golfs 2004–2006”.
  17. ^ “Archivierte Kopie”. Archiviert von das Original am 11.12.2017. Abgerufen 2018-04-18.CS1-Wartung: Archivierte Kopie als Titel (Link)

Verweise[edit]