Technik
Die Kraftstoffanlage III
12.08.2013 - 01:00

Die Kraftstoffanlage III

Die Einspritzdüse:

Ein weiteres Organ der Kraftstoffzuführung ist die Einspritzdüse, die im Zylinderkopf des Motors eingebaut ist (Skizze 18). Sie hat die Aufgabe, den von der Einspritzpumpe unter hohem Druck geförderten Kraftstoff zweckentsprechend zu zerstäuben und im Verbrennungsraum beziehungsweise in der Vor- oder Wirbelkammer richtig zu verteilen.

Im Fahrzeug-Dieselmotor werden im allgemeinen nur geschlossene Einspritzdüsen verwendet, bei denen durch eine federbelastete Düsennadel die in den Verbrennungsraum führende Spritzöffnung geschlossenen gehalten wird, bis die Düsennadel durch den von der Einspritzpumpe erzeugten Druck des Kraftstoffes angehoben, „ geöffnet „ wird. Die für das Öffnen der Düsennadel erforderliche Druckhöhe nennt man Abspritz-, allgemein auch Einspritzdruck. Die offene Einspritzdüse ist nur im Junkers-Gegenkolbenmotor und beim Lanz-Glühkopfmotor älterer Bauart zu finden.



Skizze 18


Die Einspritzdüse (Skizze 19) besteht aus dem Düsenhalter und der eigentlichen Düse (Düsenkörper und Düsennadel) (Skizze 20). Die Düse wird im Düsenhalter durch die Überwurfmutter gehalten. Ein Druckbolzen überträgt den Druck der Düsenfeder auf die Düsennadel. Der Druck der Düsenfeder ist durch die mit einer Gegenmutter gesicherten Einstellschraube regulierbar (Einstellen des Einspritzdruckes). Die von der Einspritzpumpe kommende Druckleitung ist an den in den Düsenhalter eingeschraubten Druckrohrstutzen angeschlossen.


Skizze 19


Skizze 20

Wie arbeitet nun die Einspritzdüse?

Der von der Einspritzpumpe geförderte Kraftstoff fließt von der Druckleitung aus durch den Druckrohrstutzen und den Druckkanal des Düsenhalters in die Ringnut des Düsenkörpers, von dort durch die Zulaufbohrungen in den Druckraum über dem Düsennadelsitz. Sobald der Druck des Kraftstoffes, der nun auf die Druckschulter der Düsennadel wirkt, den Druck der Düsenfeder übersteigt, wird die Düsennadel angehoben und der Kraftstoff in den Verbrennungsraum eingespritzt.

Je nach Art der Ausbildung von Düsennadelsitz und Ausspritzloch im Düsenkörper sowie der Form der Düsennadel werden verschiedene Arten von Düsen unterschieden. Für Vorkammer-, Wirbelkammer- und Luftspeichermotoren werden im allgemeinen die sogenannten „ Zapfendüsen „ verwendet (Skizze 21).
Skizze 21

Die hierfür üblichen Einspritzdrücke liegen zwischen 100 und 200 at. Die Düsennadel dichtet mit der schmalen kegligen Fläche ab und hat an ihrem Ende einen besonders ausgebildeten Spritzzapfen, der mit geringem Spiel in das Spritzloch des Düsenkörpers hineinragt. Durch die verschiedenen Zapfenformen lassen sich die für den jeweiligen Motor erwünschten Einspritzstrahlformen erreichen. Außerdem reinigt der Zapfen durch seine ständige Bewegung das Ausspritzloch und hält es von Koksansatz frei. Für Motoren mit direkter Strahleinspritzung wurde Mannheimer allgemein die Mehrloch- und die Einlochdüse verwendet. In den neueren MAN-Motoren sind sie aber durch die Zweilochdüse ersetzt (Skizze 22).

Zwischen Düsenkörper und Nadelschaft, die mit Feinpassung auf- und miteinander eingeschliffen sind, entweichen geringe Leckölmengen, die am Druckbolzen entlang in den Druckfederraum steigen und von dort durch die Leckölleitung in den Kraftstoffbehälter abfließen.


Skizze 22

Die Kraftstoffpumpe:

Der Einspritzpumpe wird der Kraftstoff durch eine besondere Kraftstoffpumpe zugeführt. Die Kraftstoffpumpe saugt den Kraftstoff aus dem Kraftstoffbehälter an und drückt ihn über die Kraftstoff-Filter zur Einspritzpumpe (Skizze 17b, 23 und 24). Im Gegensatz zu den bei den Ottomotoren verwendeten Kraftstoffpumpen ist sie keine Membran-, sondern eine Kolbenpumpe (Skizze 25 a und b), die im allgemeinen an die Einspritzpumpe angeflanscht ist und von deren Nockenwelle über ein Rollenstößel angetrieben wird.

Skizze 23
Skizze 24

Wie geht das nun vor sich?

In der in Skizze 26 - links - gezeigten Stellung befindet sich der Kolben am Ende des Saug- und Druckhubes. Der Raum über dem Kolben ist mit Kraftstoff angefüllt. Durch den Stößel wird nun der Kolben nach oben und die Pumpenfeder zusammengedrückt. Dabei ist das Einlaß- (Saug-) Ventil geschlossen und das Auslaß- (Druck-) Ventil geöffnet. Die eben über dem Kolben befindliche Kraftstoffmenge wird über die Umgehungsbohrung (Verbindungskanal) in den Raum unter dem Kolben gedrückt (Skizze 26 - Mitte -). Der Rollenstößel verlässt unter dem Druck der Stößelfeder den Kolben, der nun durch den Druck der Kolbenfeder abwärts gedrückt wird.
Skizze 25a


Skizze 25b


Skizze 26

Dabei ist das Druckventil geschlossen und das Saugventil geöffnet. Die Feder drückt den Kolben nur soviel abwärts, wie Kraftstoff von der Einspritzpumpe benötigt wird. Ist z.B. bei niedrigen Drehzahlen oder bei Leerlauf die Menge nur gering, so wird der Kolben etwa nur die in Skizze 26 gezeigte Stellung erreichen. Der Stößel Donald in dieser Stellung den Kolben erst wieder bei erneutem Aufwärtsgang und drückt ihn dann, wie bereits erwähnt, nach oben. Wird die von der Einspritzpumpe benötigte Menge noch kleiner, so bleibt der Kolben fast in der oberen Lage stehen und der Stößel hat „ Freilauf „. Bei voller Förderung folgt der Kolben beim Abwärtsgang fast dem Stößel, doch wird er im allgemeinen immer etwas „ nacheilen „, da die Pumpe eine wesentlich größere Menge fördern kann, als von der Einspritzpumpe selbst bei Vollast benötigt wird. Die Förderleistung der Kraftstoffpumpen beträgt zwischen 3 und 4, 8 ccm/Hub, das sind bei Motordrehzahlen von 1000-2000 U/min ca. 90 - 290 l/h.

Die Kraftstoff-Filter:

Bekanntlich haben Einspritzpumpe und auch Einspritzdüse eine sehr feine Passung, und die feingeschliffenen, polierten Flächen des Pumpenkolbens und -zylinders sowie der Düsennadel und des Düsenkörpers sind sehr empfindlich gegen Verunreinigungen im Kraftstoff. Diese Fremdkörper wirken schmirgelnd an diesen Flächen und verschlechtern dadurch die Dichtigkeit, sodass es zu Störungen in der Einspritzung (Abfallen des erforderlichen Einspritzdruckes, Klemmen der Düsennadel usw.) führen kann. Daher wird der Kraftstoff des Dieselmotor sorgfältiger gefiltert, um jedes Schmutzteilchen von Einspritzpumpe und -düsen fernzuhalten. Vor die Kraftstoffpumpe ist ebenso wie beim Ottomotor ein Vorreiniger gesetzt, der ein Metallsieb enthält. Darüber hinaus befindet sich vor der Einspritzpumpe noch ein Doppelfilter (Duo-Filter), der aus einem Vor- und einem Feinfilter besteht. Der Duo-Filter besteht aus zwei topfartigen Spritzgussgehäusen, die oben durch einen Deckel verschlossen sind (Skizze 27 und 29).


Skizze 27


Skizze 29

Der wirksamste Bestandteil des Filters ist der Filtereinsatz. Es gab drei verschiedene Arten von Filtereinsätzen: Das Tuch-, Papier- und Filzfilter (Skizze 28). Von diesen werden heute fast ausschließlich nur noch der Papier- und Filzeinsatz verwendet.

Das Tuchfilter bestand aus einem gelochten Blechen (Lochblecheinsatz) und aus einem darüber liegenden Filtertuch. Der Papierfilter besteht aus besonders geformten Leitscheiben mit dazwischen liegenden Filterpapierscheiben.

Im praktischen Fahrzeug-Diesel-Betrieb hat sich aber dann der Filzfilter bewährt. Vom dicht gewebten Baumwolltuch als alleiniges Filtermittel ging man ab, weil das Tuch beim Reinigen leicht verletzt werden konnte und die Gefahr bestand, dass durch ein Loch im Tuch ungereinigter Kraftstoff in die Einspritzpumpe gelangte.

Der Filzfiltereinsatz besteht aus dicken und dünnen Filzscheiben oder-platten, die etwa bei jedem Motorenölwechsel ausgewechselt werden sollten.


Skizze 28

Zur Erhöhung der Filterwirkung brachte Bosch den „ Zellenfilter „ heraus (Skizze 29 bis 30), der eine Kombination von Papier- und Tuch-Filter ist und etwa eine vierfache wirksamere Filteroberfläche gegenüber den früheren Filtern hat. Bei der kombinierten Ausführung (Skizze 29) ist über dem Zellenfilter noch ein Tuchfilter angebracht, der als Vorfilter etwa 75% der Filterung übernimmt.


Skizze 29

Bei den heutigen Filtern sollte auf eine Reinigung der Einsätze verzichtet werden, auch wenn dies noch in den älteren Betriebsanleitungen und technischen Anweisungen steht. Besser ist es, die Einsätze regelmäßig auszuwechseln, nachdem man das Filtergehäuse von innen gründlich gereinigt hat.

Nach der Reinigung ist die Kraftstoffleitung bis zur Einspritzpumpe zu entlüften. Dazu geht man folgendermaßen hervor:

Lösen der Entlüftungsschrauben an den Kraftstoff-Filtern. Mit der Handpumpe solange pumpen, bis an den Entlüftungsschrauben der Diesel blasenfrei austritt. Dach die Entlüftungsschrauben schließen.

In der Regel kann man danach den Motor starten. Sollte er wider Erwarten nicht anspringen, muss die Prozedur noch einmal wiederholt werden. Dabei wird dann aber auch die Entlüftungsschraube an der Einspritzpumpe geöffnet und wenn auch dort der Diesel blasenfrei austritt wieder schließen.

In der nachfolgenden Tabelle sind einige Störungen und ihre Abhilfe aufgeführt:
Störungstabelle als PDF-Datei

Anmerkung:

Dieser Artikel wurde auf Wunsch mehrerer Leser eingestellt und behandelt die Kraftstoffanlage von Oldtimer-Fahrzeugen. Die hier gemachten Aussagen sind daher für Neufahrzeuge nicht immer zutreffend.
Skizze 30



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