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Pumpe Düse Einspritzung (PDE - UIS)

Zu Moderne Diesel  | Diesel Abgasproblematik | 

Die Pumpe-Düse-Einspritzung wird häufig mit PD oder PDE abgekürzt. Bosch verwendet die Abkürzung UIS für Unit Injector System.

(Quelle Bosch)
Bei der Pumpe Düse Einspritzung sind
  • Kraftstoffeinspritzpumpe und
  • Düse

für jeden Zylinder

 in einem einzigen Bauteil zusammengefasst.

Das heißt: Der Hochdruck ( ca. 2050 bar (s.a. Tabelle)) wird am Einspritzelement jedes Zylinders separat erzeugt.  

 

Die PDE ist im Zylinderkopf montiert und die Pumpenkolben  werden von der Motornockenwelle über Kipphebel angetrieben. Kraftstoffzu- und Rücklauf erfolgt über im Zylinderkopf integrierte Kanäle.

Die Eingangs-Informationen erfolgen im wesentlichen wie von der elektronischen Dieselregelung her bekannt. Sensoren liefern dem Steuergerät Informationen über Gaspedalstellung, Motordrehzahl, Nockenwellenposition, Saugrohrtemperatur, Saugrohrdruck und Kühlmitteltemperatur. Diese Informationen werden ständig mit den im Steuergerät gespeicherten optimalen Werten verglichen. 

Das Steuergerät setzt diese Informationen in Ausgangsbefehle z.B. für das an der PDE angebrachte Magnetventil um, wodurch die vom Motor benötigte Kraftstoffmenge sowie der Spritzbeginn bestimmt werden.

Pumpe-Düse Systeme wurden in Fahrzeuge des VW-Konzerns verbaut.

 

 

  Quelle VW

 Je höher der Druck, umso mehr Kraftstoff lässt sich in der kurzen Zeit durch die winzigen Löcher der Einspritzdüse pressen.

Nur wenige Tausendstel Sekunden dauert dieser Vorgang.

Das Pumpe-Düse-System kann den hohen Druck deshalb gut aufbauen, weil dieser auf sehr engem Raum erzeugt wird und der verdichtete Kraftstoff nicht über eine Rohrleitung zum Zylinder geschickt werden muss.

Das Pumpen-Element sitzt unmittelbar über der Einspritzdüse im Zylinderkopf.

Funktionsweise:

 

Füllphase

Die Motornockenwelle bewirkt über einen Kipphebel und eine (Kolben) Plungerrückstellfeder einen festgelegten Hub für jeden Kolben.

Bei der Aufwärtsbewegung des Kolbens (Füllhub unten abgebildet) strömt der Kraftstoff vom Zylinderkopf, durch das geöffnete Absteuerventil in die unter dem Plunger liegende Kammer.

An einem vom Steuergerät bestimmten Zeitpunkt erregt ein elektrischer Impuls den Magnetstator und bewegt den Anker, wodurch das Absteuerventil geschlossen wird. 

Der Plunger fährt nun abwärts und bewirkt dadurch einen raschen Druckanstieg in den Druckkanälen.

Bei einem vorgegebenen Druck öffnet die Düse und die Einspritzung beginnt. Wenn der Stator stromlos ist, öffnet das Absteuerventil.

Dadurch bricht der Druck zusammen, die Düse schließt und die Einspritzung ist beendet.

Der Spritzbeginn und die Einspritzmenge werden wie bereits oben erwähnt durch das Steuergerät bestimmt.

Konkret ist das der Beginn und die Dauer des elektrischen Signals am Absteuerventil. 

 

Das Motorsteuergerät überwacht den Stromverlauf des Ventils für die Pumpe-Düse (siehe auch Bilder unten). Aus dieser Information erhält es, zur Regelung des Förderbeginns, eine Rückmeldung über den tatsächlichen Förderbeginn und es kann Funktionsstörungen des Ventils feststellen.

Der BIP ist der der Begin of Injection Period (=Einspritzbeginn)

Der Einspritzvorgang wird mit der Ansteuerung des Ventils für Pumpe-Düse eingeleitet.

Dabei wird ein Magnetfeld aufgebaut, die Stromstärke steigt an und das Ventil schließt.

Beim Aufschlagen der Magnetventilnadel auf den Sitz gibt es eine auffälligen Knick im Stromverlauf.

Dieser Knick wir als BIP bezeichnet.

Der BIP signalisiert dem Steuergerät das Vollständige Schließen des Ventils für Pumpe-Düse und somit den Förderbeginn.

 

Durch eine Änderung der Magnetventile können diese auch in einer Zwischenstellung geöffnet gehalten werden. Man verwendet hier den Begriff Boot-Injection. Also ist somit auch eine Vor- und Haupteinspritzung möglich.

Gegenüber der Verteilereinspritzpumpe bringt die Pumpe-Düse-Technik eine Mehrleistung von ca. 5% und etwa 20% mehr Drehmoment. Erfreulich ist, dass die Pumpe-Düse-Technik weniger Schadstoffe erzeugt, weil der Verbrennungsprozess sehr günstig verläuft. Pumpe-Düsemotoren schaffen die EU4-Norm auch ohne Rußfilter. Der Pumpe-Düse-Dieselmotor garantiert eine bessere Laufruhe bei unverändert günstigem Verbrauch.

Wenn es aus Platzgründen erforderlich ist (Nockenwelle liegt nicht im Zylinderkopf - Nfz ), werden auch Pumpe-Düsen-Systeme mit kurzen Einspritzleitungen verwendet. Bezeichnung:

 

Pumpe-Leitung-Düse (PLD) oder UPS (Unit Pump System). 

   Pumpe Leitung Düse (PLD) Bosch

Quelle: Bosch/MAN

Das Bosch-Pumpe-Düse-System bei Pkws wurde nur fast nur im VW-Konzern eingesetzt.

 

Das Unit-Injector-System (UIS) mit Spitzendrücken von über 2000 bar von Bosch, auch Pumpe-Düse-Einspritzsystem, sorgte eingebaut in den Fahrzeugen des VW-Konzerns für extrem niedrige Emissionen für Laufruhe, Sparsamkeit und Durchzugskraft. Der sehr hoch bauende Motor und die hohe Belastung für die mechanischen Teile sowie die Vorteile des Common Rail Systems führten schließlich zu einer Hinwendung zum CR-System auch bei VW.


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Johannes Wiesinger
bearbeitet: 26.03.2013
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