Kraftstoffsystem Dieselmotor

Funktionsprinzip des Dieselmotors

Beim Betrieb des Dieselmotors wird reine Luft in die Zylinder angesaugt und auf hohen Druck verdichtet. Dabei steigt die Lufttemperatur auf ca. + 600°C, was über der Zündtemperatur des Dieselkraftstoffs liegt. Der Kraftstoff wird mit einem gewissen Vorlauf in den Zylinder eingespritzt und entzündet sich selbst. Zündkerzen zur Zündung des Kraftstoffs werden daher nicht verwendet.

Bei kaltem Motor reicht die Verdichtungstemperatur der Luft nicht aus, um den Kraftstoff zu entzünden. In diesem Fall ist eine Vorwärmung des Motors erforderlich. Dazu ist in jedem Zylinder des Motors eine elektrische Glühkerze eingebaut. Zur Verbesserung des Kaltstarts wird der Einspritzbeginn in Richtung früherer Einspritzung verschoben. Nach Erreichen der Betriebstemperatur des Motors wird der Einspritzbeginn automatisch in die entgegengesetzte Richtung zurückverstellt. Der Einspritzbeginn wird vom Steuergerät DDE (Digitale Diesel-Elektronik) gesteuert, ebenso die eingespritzte Kraftstoffmenge und der Ladedruck.

Der Kraftstoff wird von der Kraftstoff-Förderpumpe angesaugt und der Kraftstoff-Hochdruckpumpe (HDP) des Motors zugeführt. In der HDP wird der Kraftstoff auf einen Druck von ca. 160 bar verdichtet und in der Zündfolge des Ottomotors eingespritzt. Die eingespritzte Kraftstoffmenge wird vom Steuergerät DDE in Abhängigkeit von der Fahrpedalstellung bestimmt. Die Stellung des Fahrpedals wird durch ein Potentiometer erfasst. Die Einspritzung des Kraftstoffs in die Zylinder erfolgt über Einspritzdüsen. Durch die Vorkammer oder Wirbelkammer erhält die angesaugte Luft eine bestimmte Strömung, die eine gute Durchmischung mit dem eingespritzten Kraftstoff gewährleistet.

Bevor der Kraftstoff in die HDP gelangt, durchströmt er den Kraftstofffilter, in dem Verunreinigungen und Wasser abgeschieden werden. Der Filter muss regelmäßig gereinigt und ersetzt werden.

Die HDP ist wartungsfrei. Die beweglichen Teile der Pumpe werden durch den Dieselkraftstoff geschmiert. Der Antrieb der HDP erfolgt über eine Kette von der Kurbelwelle.

Zum Abstellen des Motors ist an der HDP ein Elektromagnetventil vorhanden. Bei Ansteuerung des Ventils wird die Kraftstoffzufuhr zur HDP unterbrochen und der Motor stirbt ab.

Das Steuergerät DDE erkennt Störungen im Motorbetrieb und speichert sie. Mit einem speziellen Prüfgerät können die vom Steuergerät erkannten Störungen aus dem Speicher ausgelesen und anschließend behoben werden.

Turbolader

Der Motor ist mit einem Turbolader ausgestattet. Der Turbolader hat zwei Turbinenräder, die in getrennten Gehäusen untergebracht sind. Der Turbolader wird durch die Energie der Abgase angetrieben. Die Drehzahl erreicht bis zu 120 000 U/min.

Dadurch, dass den Zylindern eine größere Luftmenge zugeführt wird, steigt die Motorleistung um bis zu 100 %. Der Ladedruck beträgt 0.4 bis 0.8 bar (der Reifendruck beträgt ca. 1.8 bar). Übersteigt der Ladedruck den vorgegebenen Wert, öffnet sich das Überdruckventil.

Zusammen mit der Motorleistung steigt auch das Drehmoment, was sich günstig auf die Elastizität des Motors auswirkt. Im Gegensatz zum Ottomotor nutzt der Dieselmotor aufgrund des hohen Verdichtungsverhältnisses den Kraftstoff im unteren Drehzahlbereich effizient.

Der Turbolader ist eine hochpräzise Baugruppe. Daher darf die Reparatur nur von Fachpersonal durchgeführt werden. In der Regel wird der Turbolader bei einer Beschädigung komplett ersetzt.

Die Schmierung des Turboladers erfolgt über das Motorschmiersystem. Um eine zuverlässige Schmierung des Turboladers sicherzustellen, sind folgende Bedingungen einzuhalten:
a) Es darf nur das vorgeschriebene Motoröl verwendet werden.
b) Altes Motoröl kann zur Verkokung des Laders führen. Motoröl und Ölfilter müssen daher rechtzeitig gewechselt werden.
c) Bereits geringe Verunreinigungen können den Lader beschädigen. Der Motor darf daher nicht ohne Luftfilter betrieben werden.

Abgasrückführungssystem (EGR-System)

Das Kraftstoffsystem des Dieselmotors ist mit einem Abgasrückführungssystem (EGR-System) ausgestattet, das den Gehalt an umweltschädlichen Stickoxiden (NOx) im Abgas senkt. Dazu wird ein Teil des Abgases in die Brennräume des Motors zurückgeführt, wodurch die Verbrennungstemperatur sinkt und damit auch der Schadstoffgehalt.

Das System wird vom Steuergerät DDE gesteuert, das die eingespritzte Kraftstoffmenge regelt und die Signale des Fahrpedalsensors, des Drehzahlsensors, des Luftdrucksensors und des Kühlmitteltemperatursensors verarbeitet. Das Steuergerät regelt über ein Unterdruckventil den Unterdruckimpuls zum EGR-Ventil und überwacht die korrekte Dosierung der Abgasrückführung. Das EGR-Ventil befindet sich im Abgaskrümmer. Bei niedriger Kühlmitteltemperatur und erhöhtem Leistungsbedarf des Motors wird das Abgas nicht zurückgeführt. Das Abgasrückführungssystem ist wartungsfrei.

Kraftstofffilter-Heizung

Bei sinkender Außentemperatur nimmt die Fließfähigkeit des Dieselkraftstoffs infolge von Paraffinausscheidung ab. Der Dieselkraftstoff wird honigartig dickflüssig. Aus diesem Grund werden im Winter spezielle Additive zugesetzt, die die Fließfähigkeit verbessern, sodass der Motor bei Temperaturen bis -15°C und -22°C gestartet werden kann (Benzin ist schlechter als AI-95).

Diese Additive reichen für einen stabilen Motorbetrieb nicht immer aus. Daher ist der Kraftstofffilter mit einer elektrischen Heizung ausgestattet. Dadurch bleiben die Eigenschaften des Kraftstoffs auch bei niedrigen Außentemperaturen erhalten.