Was sind Direkteinspritzungsmotoren?

Der Motor ist einer der wichtigsten Teile eines jeden Fahrzeugs. Es gibt eine Reihe von Motortypen, die Fahrzeugen einzigartige Funktionen bieten. Eine Option ist ein Motor mit Direkteinspritzung.

Motoren mit Direkteinspritzung werden immer beliebter, da sie in der Lage sind, Fahrzeugen zu einer höheren Kraftstoffeffizienz zu verhelfen. Die Direkteinspritzungstechnologie hilft bei der Optimierung von Benzinmotoren, damit sie den Kraftstoff effizienter verbrennen, indem unterschiedliche Krümmer für Luft und Benzin verwendet werden.

Sie fragen sich, wie diese Motoren funktionieren und welche Vorteile sie bieten? Lesen Sie weiter.

Was ist Benzindirekteinspritzung (GDI)?

Benzindirekteinspritzung (GDI) ist eine Art von Kraftstoffeinspritzung, die Kraftstoff unter hohem Druck direkt in die Motorzylinder fördert.

Herkömmliche Kanal- oder Drosselklappeneinspritzsysteme liefern Kraftstoff in den Einlasskanal über dem Einlassventil. Bei Motoren mit Kanal- oder Drosselklappengehäuse vermischt sich Luft mit dem Kraftstoff im Einlasskanal und das Gemisch tritt über das Einlassventil in den Zylinder ein.

Motoren mit Direkteinspritzung können mit viel weniger Kraftstoff betrieben werden als herkömmliche Kraftstoffeinspritzungen, wodurch die Emissionen reduziert und der Kraftstoffverbrauch erhöht wird. Das Motorsteuergerät (ECM) wählt das Verhältnis von Kraftstoff zu Luft, damit die Motoren in allen Situationen effizient laufen.

Obwohl Dieselmotoren mit Direkteinspritzung weit verbreitet sind, ist die Technologie bei Ottomotoren relativ neu. Neben einer verbesserten Kraftstoffeffizienz ermöglicht die Direkteinspritzung die Verwendung höherer als normaler Verdichtungsverhältnisse, was die Leistung erhöht.

Funktionsweise der Direkteinspritzung

Motoren mit Direkteinspritzung verwenden zwei Kraftstoffpumpen, eine Niederdruckpumpe und eine Hochdruckpumpe. Die Niederdruckpumpe fördert Kraftstoff aus dem Tank, durch den Kraftstofffilter und in die Hochdruckpumpe.

Die Nockenwelle des Motors treibt die Hochdruckpumpe an, die einen Kraftstoffdruck von bis zu 2.500 Pfund Kraft pro Quadratzoll (PSI) ermöglicht. Dieser unter hohem Druck stehende Kraftstoff strömt über speziell entwickelte Kraftstoffeinspritzdüsen durch die Kraftstoffverteiler und direkt in die Motorzylinder. Während des normalen Motorbetriebs ist der Zylinderdruck ziemlich hoch. Die Hochdruck-Kraftstoffpumpe überwindet den Zylinderdruck und lässt fein zerstäubten Kraftstoff eintreten.

Motoren mit Direkteinspritzung unterscheiden sich physikalisch von Motoren mit Kanal- oder Drosselklappeneinspritzung. Ein zusätzlicher Zugangspunkt zum Zylinder ist vorhanden, um die Kraftstoffeinspritzdüse zu ermöglichen. GDI-Motoren nutzen außerdem ein Hochdruck-Kraftstoffverteilerrohr und eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe – sowie entsprechende Hochdruck-Überdruckventile im Störungsfall.

Vorteile der Direkteinspritzung

Die Verwendung eines Motors mit Direkteinspritzung bietet viele Vorteile, darunter:

• Leichter Kaltstart
• Bessere Kraftstoffeffizienz und geringere Emissionen durch bessere Kraftstoffzerstäubung
• Funktioniert gut mit E85 Flex Fuel, einer hochgradigen Kombination aus Ethanol und Benzin
• Reduziertes Turboloch bei aufgeladenen Motoren
• Kraftstoff wirkt als Kühlmittel und ermöglicht höhere Verdichtungsverhältnisse

Nachteile der Direkteinspritzung

Direkteinspritzer haben auch einige Nachteile:

• Verschmutzte Einlassventile (kein Kraftstoff fließt über sie, um sie sauber zu halten)
• Schwerer, den Kraftstofffluss für Hochleistungsanwendungen zu erhöhen
• Für Kraftstoffdruck ausgelegt, nicht für hohen Durchfluss
• Kann bei hohen Drehzahlen an Leistung und Effizienz mangeln
• Im Vergleich zu einem herkömmlichen Einspritzmotor fortschrittlicher, was zu komplexeren Reparaturen und höheren Kosten bei der Installation führt

Direkteinspritzungsmodi

Es gibt einige primäre Techniken, die verwendet werden, um eine Kraftstoffverteilung um die Brennkammern in einem Direkteinspritzungsmotor herum zu erzeugen. Diese GDI-Modi sind:

• Wandgeführt: Ein wandgeführtes System positioniert den Injektor schräg zwischen den Einlassventilen und hat eine markante Kolbenform, die den Kraftstoff zur Zündkerze leitet. Beim Einspritzen lenkt ein speziell geformter Kolbendom das Kraftstoffgemisch nach oben in Richtung der Zündkerze. Der Kolben hilft dann dabei, das brennbare Gemisch weiter in Richtung der Zündkerze zu drücken.

• Sprühgeführt: Dieses System positioniert den Injektor zentral oben im Brennraum neben der Zündkerze und sprüht den Kraftstoff direkt nach unten und über die Zündkerze. Diese Konstruktion ist im Allgemeinen effizienter als wandgeführte Systeme, da der Kraftstoff direkt auf die Zündkerze sprüht und nicht entlang des Kolbenbodens wandert.

Doppelte Injektion

Einige Hersteller verwenden die Dual-Injektion, eine Mischung aus Direkt- und Port-Injektion. Die Kombination kann einige der Herausforderungen mit Direkteinspritzung überwinden, insbesondere verschmutzte Einlassventile und Herausforderungen bei der Effizienz bei hohen Drehzahlen. Bei Motoren mit Doppeleinspritzung bestimmt das ECM basierend auf der Motornachfrage, welche Injektoren zu verwenden sind.

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