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Diskussion:Direkteinspritzung

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Kopiert?

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Ein Absatz aus dem Thema Direkteinspritzung, der vom DITECH und vom Orbitalystem handelt wurde anscheinend kopiert. Siehe: Anwendung am Zweitaktmotor unter http://www.rmg-rapsol.de/html/bde.html Wer hat hier wen kopiert?? Das ist mir nur zufaellig aufgefallen.

Einzeldrosselklappeneinspritzung anstelle von Benzin-Direkteinspritzung?

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Einzeldrosselklappeneinspritzung sollte doch mit normalen Motoren und klassischer Einspritzung besseren und sparsameren Kaltlauf ermöglichen und auch Lastwechsel besser (sauberer) ermöglichen. Ist die Technik im Vergleich zur Direkteinspritzung zu teuer oder gibt es andere Gründe, warum diese Technik nur für Rennmotoren eingesetzt wird?

Auslagerung der Artikelinhalte zur Benzindirekteinspritzung

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Im Folgenden nehme ich das erneut auf, was ich bereits auf PD:KFZ angesprochen hatte, und zwar die Auslagerung aller Artikelinhalte, die hier redundant sind. Dazu habe ich hier den ganzen Text von der Vorderseite kopiert und versehe ihn mit Anmerkungen. Ich habe die angegebene Fachliteratur vorliegen und beziehe mich an allen Stellen darauf.

Direkteinspritzung bei Ottomotoren

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Bei der konventionellen Benzineinspritzung für Ottomotoren befindet sich das Einspritzventil im Saugrohr vor dem Einlassventil. Bei der Direkteinspritzung wird dagegen in den Brennraum eingespritzt. Dadurch kann Kraftstoff eingespart werden.[1]

Beim Dieselmotor wird zu Beginn des Arbeitstaktes eingespritzt, bei Ottomotoren mit direkter Einspritzung wird die Haupteinspritzmenge während des Verdichtungstaktes zugeführt.[2] Im Ottomotor – sowohl mit Saugrohr- als auch Direkteinspritzung – muss sich zum Zündzeitpunkt das Gemisch gebildet haben, das heißt, der Kraftstoff sollte größtenteils verdampft und außer bei Schichtladungsmotoren gleichmäßig verteilt sein, um eine gute Verbrennung zu gewährleisten.[3] Der Einspritzdruck ist deutlich geringer als beim Dieselmotor. Lag der typische Einspritzdruck bei Saugrohreinspritzungen im Bereich von unter 5 bar und bei Direkteinspritzungen im Bereich von 100 bis 200 bar (Verdichtungstakt-Einspritzung), beträgt er beim Common-Rail-Diesel zwischen 2000 und 2500 bar (Stand 03/2011).[4] Bei beiden Motorentypen geht der Trend allerdings in Richtung steigender Einspritzdrücke, um die Verwirbelung und damit je nach Auslegung den Kraftstoffverbrauch sowie Leistung zu verbessern.[5]

Durch die direkte Einspritzung kann eine Ladungsschichtung erreicht werden, wodurch trotz hohen Luftüberschusses (λ>1), lokal das Gemisch zündfähig bleibt und so der Motor weniger gedrosselt werden muss, was insbesondere im Teillastbereich den Wirkungsgrad erhöht. Das senkt den Verbrauch und die Kohlendioxid-Emission.[6] Nachteilig ist Bildung von gesundheitsschädlichen Partikeln im Abgas (Feinstaub), weil kein homogenes Kraftstoff-/Luftgemisch vorliegt.[7] Benzin-Direkteinspritzmotoren, die permanent im Homogenbetrieb ohne Schichtladung arbeiten, wie beispielsweise die TSI- und TFSI-Motoren (FSI bedeutet jedoch Fuel Stratified Injection = geschichtete Benzin-Direkteinspritzung; irreführende Bezeichnung) des Volkswagen-Konzerns, sind von einem Anstieg der Partikelbildung weitaus weniger betroffen.[8] Allerdings profitieren sie im Gegenzug dadurch auch nicht von den möglichen Verbrauchseinsparungen des Magerbetriebs, sondern nur von den geringeren Drossel- und Reibleistungsverlusten durch das Downsizing. Die Fortschritte beim Downsizing wiederum sind der Aufladung durch Turbolader oder Kompressor und vor allem auch der Direkteinspritzung zu verdanken.[9] Beide Techniken haben die hohen Leistungsdichten moderner Ottomotoren mit ermöglicht und sind ein allgemeiner Trend in der jüngeren Motorenentwicklung. An dieser Stelle holt der Ottomotor erst heute Entwicklungen nach, die beim Dieselmotor schon seit Ende der 1980er-Jahre in die PKW-Serienfertigung eingeflossen sind.[10]

Geschichte

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Erste Versuche fanden 1933 mit einem BMW-VI-Flugmotor statt. Die direkte Benzineinspritzung wurde Mitte der 1930er-Jahre für eine neue Generation von aufgeladenen Viertakt-Flugmotoren von der Junkers Flugzeug- und Motorenwerke AG (JFM) als eigene Entwicklung und von Daimler-Benz in Zusammenarbeit mit der Robert Bosch AG (ab 1937 Robert Bosch GmbH) zur Serienreife gebracht. Die Steuerzeiten der Motoren hatten so große Überschneidungen, dass durch den Kompressor der Altgaskern aus dem Zylinder geblasen wurde. Das ermöglichte einen besseren Füllungsgrad.[11] Um keinen Kraftstoff in den Abgastrakt zu blasen, wurde er erst nach Schließen der Ventile in den Zylinder eingespritzt.[12]

Der erste in Serie produzierte Motor mit Benzindirekteinspritzung war der Flugmotor Jumo 210 G von Junkers, der ab Frühjahr 1937 im Jagdflugzeug Messerschmitt Bf 109 Verwendung fand. Im selben Jahr folgte der DB 601 von Daimler-Benz.[13] Die UdSSR produzierte ab Mitte 1943 das Jagdflugzeug Lawotschkin La-5FN mit dem ASch-82FN-Direkteinspritzmotor; erst gegen Ende 1944 wurde in den USA der Wright R-3350 mit dieser Technik versehen.[14]

Anwendung im PKW

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Ab Anfang der 1950er-Jahre kamen in der Bundesrepublik wenige Fahrzeugmodelle mit direkter Einspritzung auf den Markt.[15]

Die ersten Serien-PKW mit Benzin-Direkteinspritzung waren der Gutbrod Superior und das Goliath GP 700 E Sportcoupé im Jahre 1951. Beide Fahrzeuge hatten Zweitaktmotoren, deren Einspritzanlage in Zusammenarbeit mit Bosch seit 1949 unter der Leitung von Hans Scherenberg bei Gutbrod entwickelt wurde. Die Wagen zeigten sehr gute Fahrleistungen und einen gegenüber der Vergaserversion um 30 % geringeren Benzinverbrauch. Die Fahrzeuge hatten jedoch beim betriebswarmen Motor wegen Dampfblasenbildung Startprobleme.[16]

Scherenberg wurde 1952 Konstruktionsleiter für Personenkraftwagen bei Daimler-Benz und in der Mercedes-Benz-Motorsportabteilung wurde 1953/54 die Bosch-Direkteinspritzung in dem neuen Rennwagen 300 SLR eingebaut. Mercedes-Benz verwendete die Technik in Serie im 1954 präsentierten „Flügeltürer“-Coupé 300 SL sowie dem von 1955 bis 1958 gebauten Mercedes-Benz 300 S. Ab 1957 wechselte Mercedes (zuerst im Mercedes 300) zur Saugrohreinspritzung, weil das Direkteinspritzverfahren Probleme durch Ölverdünnung verursachte und die Einspritzpumpe für den notwendigen höheren Druck auch sehr aufwändig herzustellen war.[17]

Ottomotoren mit Direkteinspritzung in Großserie gab es seit 1997 im Mitsubishi Carisma GDI. GDI steht für Gasoline Direct Injection (Benzin-Direkteinspritzung) und ist seitdem die Marketingbezeichnung des japanischen Automobilherstellers. Renault führte die Technik im Jahr 1999 zuerst im Mégane Coupe 2.0 IDE (Injection Directe Essence) ein, später auch im Renault Laguna. Der Volkswagen-Konzern folgte im Jahr 2000 mit dem FSI-Konzept (Fuel Stratified Injection, geschichtete Benzin-Direkteinspritzung).[18]

Außerdem setzen folgende Hersteller Benzin-Direkteinspritzung unter weiteren Kürzeln ihrer Motorenkonzepte ein:[19]

  • Alfa Romeo mit JTS (Jet Thrust Stoichiometric) und TBi (Turbo Benzina injection)
  • BMW unter der Bezeichnung HPI (High Precision Injection) mit Schichtladung in allen Motoren
  • Daimler (Mercedes-Benz) mit CGI, Stratified (Charged Gasoline Injection) zunächst in einem Ottomotor mit 1,8 Liter Hubraum, mit Kompressorlader, Ladeluftkühler und Schichtladung, inzwischen in vielen weiteren Varianten
  • Fiat mit S-JET (Star Jet), T-JET (Turbo Jet) und TBi
  • Ford mit SCi (Smart Charged injection) und mit SCTi (Sequential Charge Turbo Injection)
  • Lancia mit T-JET
  • Mazda bzw. von Ford entwickelt mit DISI (Direct Injection Spark Ignition)
  • Mitsubishi mit GDI (Gasoline Direct Injection)
  • Nissan mit DIG-T (Direct Injection Gasoline Turbo)
  • GM (Opel) mit SIDI (Spark Ignition Direct Injection)
  • PSA Peugeot Citroën früher mit HPi (High-Pressure Direct-Injection Petrol Engine) mit Hochdruckeinspritzung und Schichtladung im Teillastbereich, heute THP (Turbo High Pressure) welche mit einem Abgasturbolader ausgerüstet sind
  • Porsche mit DFI (Direct Fuel Injection) im Cayenne und seit Modelljahr 2009 im 911 (außer 997 GT2/RS und 997 GT3/RS) und 987c Cayman
  • Renault mit IDE (Injection Directe Essence)
  • Toyota und Lexus mit D-4 (Benzin-Direkteinspritzung mit 11 Betriebsmöglichkeiten)
  • Volkswagen, Audi, Seat, Škoda mit FSI (Fuel Stratified Injection), der TFSI (Turbo Fuel Stratified Injection) mit Kompressoraufladung (Roots-Gebläse) kam erst später zum Einsatz. Eine weitere Variante sind die TSI-Motoren (Twincharged Stratified Injection) mit Kompressor und Abgasturbolader.

Anwendung im Motorrad

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Das US-amerikanische Unternehmen Birmingham Motorcycle Company mit Sitz in Birmingham (Alabama) gab 2010 die Entwicklung eines V4-Motorradmotors mit Direkteinspritzung bei der Firma Katech, Inc. in Auftrag. Das Ergebnis ist ein Motor mit 1.645 cm³ Hubraum, der 118 kW (160 PS) bei 7800/min leisten soll. Das maximale Drehmoment wird mit 165 Nm bei 4500/min angegeben. Dieser Motor sollte als erster Direkteinspritzer in einem Motorrad überhaupt ab Ende 2011 in einem neuen Sporttourer, der MOTUS MST, Verwendung finden. Die ersten Maschinen sollten Mitte 2012 in den USA ausgeliefert werden, ein Export nach Europa ist ebenso geplant.[20]

Anwendung am Zweitaktmotor

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Zweitaktmotoren haben außer dem Vorteil der geringen Baukosten gravierende Nachteile beim Kraftstoffverbrauch, den Abgasemissionen sowie in der Laufruhe bei niedriger Belastung und im Leerlauf. Das ist bedingt durch die sogenannten Spülverluste und die mangelnde Ausspülung der Verbrennungsgase im Teillast- und Leerlaufbetrieb. Direkteinspritzsysteme, insbesondere solche mit Ladungsschichtung im Teillastbetrieb, gleichen diese Nachteile praktisch vollständig aus. Bei großen Zweitaktdieselmotoren für Schiffsantriebe ist die Direkteinspritzung schon lange Stand der Technik.[21]

Weltweit haben sich außer dem oben erwähnten System von Bosch (1952) bis 2009 nur drei Direkteinspritzsysteme für Zweitaktottomotoren erfolgreich durchgesetzt:

  • Das „FFI-System“, entwickelt von der provenion gmbh in Deutschland, wird von BRP unter der Bezeichnung „E-TEC“ hergestellt und bei Evinrude-Außenbordmotoren sowie verschiedenen Schneemobil- und Jetski-Motoren eingesetzt.
  • Das „Orbitalsystem“ wurde von der Australischen Orbital Corporation entwickelt. Es wird von Synerject LLC hergestellt und unter der Bezeichnung „OptiMax“ an Mercury-Außenbordmotoren sowie unter der Bezeichnung „DI-TECH“ (Direct Injection Technologie) am Motorrollermodell Aprilia SR 50 R Factory und unter der Bezeichnung „PureJet“ am 50 cm³-Motorrollermodell NRG Power PureJet des Kraftradherstellers Piaggio eingesetzt. Bislang fand das Orbital-System jedoch keine weite Verbreitung im Markt. Gründe sind die technische Komplexität (Luftkompressor, zwei Magnetventile pro Zylinder, Kraftstoffpumpe für 6 bar Systemdruck) und damit verbundene Mehrkosten, sowie technische Probleme bei hohen spezifischen Motorleistungen (mangelnde Kolbenkühlung).
  • Das „CWI System“ (Compression Wave Injection)ist eine Entwicklung von Cobb Design in Florida, USA. Es wird vom italienischen Motorgerätehersteller EMAK unter der Bezeichnung „Burn Right“ eingesetzt.

Vorschlag

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Ich will den obenstehenden Abschnitt durch das Untenstehende ersetzen, bzw. den Artikel Benzindirekteinspritzung ergänzen:

Dieser Artikel

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Ottomotoren mit Direkteinspritzung können wie konventionelle Ottomotoren mit homogenem, aber auch wie Dieselmotoren mit inhomogenem Gemsich betrieben werden, wobei das Gemisch geschichtet wird. Die Gemischdrosselung ist so nicht oder nur mehr teilweise notwendig, das Drehmoment wird dann nur über die eingespritzte Kraftstoffmenge eingestellt. Das Benzin kann auf die Kolbenmulde (wandgeführt), gelenkt durch eine Luftströmung (luftgeführt) oder nur durch den Einspritzdruck bestimmt (strahlgeführt) eingespritzt werden. Gegenüber Vergaser- und Saugrohreinspritzmotoren ist der Wirkungsgrad verbessert und die Leistung erhöht, allerdings ist das Abgasverhalten insbesondere bei Schichtladebetrieb im Anbetracht der Stickoxidbildung nachteilig.

Anfang des Ersten Weltkrieges wurde Direkteinspritzung beim Ottomotor erstmals erprobt und in den 1930er-Jahren erstmals in Serie für den Einsatz in Flugzeugen produziert, der Einsatz in Pkw erfolgte ab den 1950er-Jahren, blieb jedoch anfangs ohne weite Verbteitung, da sie den günstigeren Vergaser nicht verdrängen konnte. Während von Anfang der 1980er-Jahre bis in die 1990er-Jahre hinein die Saugrohreinspritzung das vorherrschende Gemischbildungssystem war, wird die Benzindirekteinspritzung seit 1995 wieder vermehrt für Pkw-Motoren eingesetzt. Die ersten Motoren mit Benzindirekteinspritzung hatten mechanische Reiheneinspritzpumpen, moderne Motoren haben meist Common-Rail-Einspritzung. Während man noch in den 1990er-Jahren versuchte, Ottomotoren mit geschichtetem Gemisch zu betreiben, wurde wegen der problematischen Abgasentwicklung insbesondere außerhalb des Teillastbereichs bzw. vollständig wieder auf Homogenbetrieb umgestellt.[22]

Einzelnachweise
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  13. ↑ Referenzfehler: Ungültiges <ref>-Tag; kein Text angegeben für Einzelnachweis mit dem Namen A13.
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  16. ↑ Referenzfehler: Ungültiges <ref>-Tag; kein Text angegeben für Einzelnachweis mit dem Namen A16.
  17. ↑ Referenzfehler: Ungültiges <ref>-Tag; kein Text angegeben für Einzelnachweis mit dem Namen A17.
  18. ↑ Referenzfehler: Ungültiges <ref>-Tag; kein Text angegeben für Einzelnachweis mit dem Namen A18.
  19. ↑ Referenzfehler: Ungültiges <ref>-Tag; kein Text angegeben für Einzelnachweis mit dem Namen A19.
  20. ↑ Referenzfehler: Ungültiges <ref>-Tag; kein Text angegeben für Einzelnachweis mit dem Namen A20.
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  22. ↑ Richard van Basshuysen (Hrsg.): Ottomotor mit Direkteinspritzung – Verfahren · Systeme · Entwicklung · Potenzial, 3. Auflage, Springer Vieweg, Wiesbaden, 2013, ISBN 9783658014087
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