Einspritzdüsen

Einspritzdüsen – hohe Qualität für eine lange Lebensdauer

In jedem Motor muss der Kraftstoff durch bestimmte Vorrichtungen in die jeweils vorgesehenen Brennkammern oder Ansaugtrakte eingespritzt werden. Dieses Einspritzen übernimmt in den meisten Fällen ein speziell dafür vorgesehenes Ventil, das je nach Bauart den Kraftstoff unterschiedlich verteilen kann. Im Dieselmotor wird das Einspritzventil allgemein als Einspritzdüse, beziehungsweise als Injektor bezeichnet. Diese Düse besteht im Wesentlichen aus zwei Komponenten, dem Düsenkörper und der Düsennadel. Aufgrund sehr enger Toleranzen bei der Herstellung sind diese Einzelteile nicht untereinander auswechselbar. Alle gefertigten Einzelelemente werden separat vermessen und die Einzelteile mit der jeweils kleinsten Resttoleranz miteinander verpaart. Einspritzdüsen werden daher ausschließlich als Kompletteile verkauft.

Unterschiedliche Bauarten für unterschiedliche Motorentypen

Wie bei allen technischen Systemen, so gibt es auch bei den Einspritzventilen unterschiedliche Bauweisen, die auch zu leicht unterschiedlichen Funktionsweisen führen. Häufigste Verwendung finden hier Düsen wie die Lochdüse, die Pump-Düse oder auch die Zapfendüse. Alle Düsen unterscheiden sich hauptsächlich in ihren unterschiedlichen Anpassungen an bestimmte Dieselmotorentypen.

So findet zum Beispiel die Lochdüse ausschließlich in direkteinspritzenden Dieselmotoren Anwendung und wird hier noch einmal in Sitzlochdüse und Sacklochdüse unterschieden. Beide dieser Bauweisen weisen mehrere Spritzlöcher auf, was den Düsen auch ihren Namen gibt. Entscheidend für die Verbrennungsqualität bei der Kraftstoffverbrennung ist hier die Anzahl der Spritzlöcher, der Spritzlochwinkel und die -größe. Diese haben auch direkte Auswirkung auf den Einspritzstrahl und dadurch auf dessen Zerstäubung, auch Spritzbild genannt. Im Vergleich der Sitzloch- und Sacklochdüsen fällt vor allem auf, dass die Düsenlöcher der Sitzlochdüse direkt von der Düsennadel verschlossen werden, während bei der Sacklochdüse unterhalb des Düsensitzes ein Restvolumen vorhanden ist, in welchem ein Kraftstoffrest verbleiben kann, der nicht durch die Düsenlöcher eingespritzt wird. Diese Bauweise kann vor allem einen erhöhten Ausstoß an unverbranntem Kohlenwasserstoff im Abgas und eine höhere Inklination der Düse zum verkoken zur Folge haben.

Eine weitere beliebte Bauweise ist das Pumpe-Düse-System. Hier ist die Haupteigenheit die eigene Einspritzpumpe pro Zylinder, die mit der zugehörigen Einspritzdüse in einem gemeinsamen Gehäuse sitzt. Diese Bauweise vermeidet vor allem die Druckleitungen, die normalerweise zwischen Pumpe und Düse notwendig wären und ermöglicht so einen schnelleren Druckaufbau. Genau wie bei Verteiler- und Reiheneinspritzpumpen wird beim Pumpe-Düse-System der Einspritzdrück für jeden Zylinder separat über eine Plungerpumpe erzeugt. In diesen werden die jeweiligen Kolben über je einen eigenen Nocken auf der Nockenwelle betätigt. Diese Einspritzsysteme sind weniger anfällig als andere Einspritzventile, da der Ausfall einer einzelnen Pumpe-Düse-Einheit nicht unweigerlich auch zum Stillstand des gesamten Motors führt.

Ebenfalls sehr beliebt als Bauart für Einspritzdüsen sind die Zapfendüsen. Diese werden bei Motoren mit Vor- beziehungsweise Wirbelkammer verwendet und zeichnen sich durch einen Zapfen aus, der das einzige Einspritzloch in geschlossenem Zustand verschließt. Diese Form der Düse verhindert das Entstehen von Restvolumen und auch der Einspritzstrahl kann durch die Form des Zapfens verändert werden. So sind zum Beispiel eine Voreinspritzung oder eine druckunabhängige Änderung der Strahlform möglich. Wichtig anzumerken ist, dass bei der Entwicklung dieser Einspritzdüsenart der eventuell entstehende Rußbelag immer mit einkalkuliert wird, was bei neuen Düsen unter Umständen zu unsauberer Verbrennung führen kann, bis sich der Belag im Verlauf der Nutzung ausgebildet hat.

Probleme bei Einspritzdüsen erkennen und beheben

Je nach Art des Treibstoffes können die Einspritzdüsen unterschiedliche schnell verkoken. Eine direkte Folge dessen sind eine schlechtere Vernebelung und Verbrennung und damit verbunden auch schlechtere Abgaswerte. Im schlimmsten Fall kann ein sehr hoher Verkokungsgrad dazu führen, dass das Motorsteuergerät den Startvorgang zum Zweck des Selbstschutzes des Motors vor ungeregelten Verbrennungsvorgängen nicht mehr länger ausführt. In diesem Fall ist eine Reinigung der Injektoren unerlässlich. Sol die Verkokung verzögert oder gar zu vermieden werden, ist eine geeignete Abstimmung der Düsenlochgeometrie eine hilfreiche Anlaufstelle.

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