Date: June 30, 2001 at 23:02:01
From: Hans Fürthbauer, [olinz-4659.utaonline.at]
Subject: Re: Warum Lochdüsen, sorry Stephan, habe eben erst mitgekriegt, daß ich auch angesprochen war. Vorsicht: viel Text!

Hallo Stephan, für die Beantwortung Deiner Frage muß ich weiter ausholen, daher wird mein Beitrag wahrscheinlich etwas länger: Die Vorkammer- und Wirbelkammerdiesel haben prinzipbedingt einen sehr kleinen Brennraum (Durchmesser ca. 15 - 20 mm). Zumindest in der ersten Phase der Verbrennung, wo sich alles noch in der Vorkammer oder Wirbelkammer abspielt. Zu diesem Zeitpunkt gibt es in der Vorkammer oder Wirbelkammer einen sehr heftigen Luftwirbel. Verursacht wird der im Verdichtungstakt durch das sehr schnelle Einströmen der Luft wegen der kleinen Eintrittsöffnungen und der geometrischen Gestaltung des Nebenbrennraums. In diesen "Wirbelsturm" hinein wird, meistens etwas tangential dazu, ein relativ gebündelter Kraftstoffstrahl gespritzt. Der tangentiale Strahl und der extreme Luftwirbel bewirken, daß der gebündelte Einspritzstrahl sofort zerfleddert wird und sich der Kraftstoff intensiv mit der Luft mischt. Die einsetzende Verbrennung hilft zusätzlich noch mit. Daher beim Vorkammer- oder Wirbelkammermotor die Zapfendüsen mit ihrer charakteristischen, gebündelten Strahlform, ausgelegt auf den kleinen Brennraum. Die Zapfendüse hat auch noch den Vorteil, daß der Einspritzverlauf durch die Gestaltung der Zapfenform beeinflußt werden kann und die Einspritzung selbst etwas "weicher" abläuft. Das ist wieder gut für das Laufgeräusch. Die Direkteinspritzer haben dagegen einen großen Brennraum mit einer weiten, aber eher flachen Mulde (Durchmesser beim PKW ca. 50 - 60 mm) im Kolben. Die Luft erhält bereits im Ansaugtakt beim Einströmen in den Zylinder einen Drall. Dafür ist die geometrische Gestaltung der Einlaßkanäle zuständig. Beim Verdichtungstakt kann jedoch bereits ein Teil dieser Drallbewegung verloren gehen. Übrig bleibt (etwas überzeichnet) ein zartes "Lüfterl" im Vergleich zum "Wirbelsturm". Daher muß der Kraftstoff bereits entsprechend verteilt und sehr fein zerstäubt in die Brennraummulde gespritzt werden. Dann kommt auch wieder eine gute Gemischbildung zustande. Aber halt unter ganz anderen Bedingungen. Daher die Mehrlochdüsen mit Spritzlöchern von heute unter ca. 0,15 mm. Für die feine Zerstäubung braucht man auch einen höheren Druck. Der bewirkt leider nebenbei, daß der Kraftstoff schneller eingespritzt wird. Deswegen auch das härtere Laufgeräusch, bzw. bei modernen Direkteinspritzern zur Abschwächung die gestufte Einspritzung (Vor- und Haupteinspritzung). Der Verbrennungsablauf eines Direkteinspritzers mit Common Rail wurde von Mercedes mit interessanten Bildern publiziert. Da sieht man sehr schön auch die Einspritzstrahlen. Kann ich Dir bei Bedarf gerne zukommen lassen. Noch ein Hinweis: Für die Einspritzung gibt es einen ganz einfachen Grundsatz: Der Kraftstoff muß zur richtigen Zeit, in der richtigen Menge an den richtigen Ort gespritzt werden. Für den "richtigen Ort" sind die Düsen und Düsenhalter zuständig. Daher alternativ je nach Verbrennungsverfahren: Zapfen- oder Lochdüsen. Konnte ich die Zusammenhänge einigermaßen plausibel erklären? Für Rückmeldungen wäre ich dankbar. Denn zu diesem Thema fragen mich meine Seminarteilnehmer auch laufend. Zusatzfragen sind natürlich auch erwünscht. MfG Hans F. PS: Vielleicht hast du mal eine Möglichkeit auf einem Düsenprüfstand eine Zapfendüse und anschließend eine Mehrlochdüse zu prüfen. Dann wird schnell klar, daß eine Zapfendüse im Vergleich zu einer modernen Mehrlochdüse einen relativ "brutalen" Strahl liefert. Die Technik der Lochdüsen ist um mehr als eine Ebene höher, als die der Zapfendüsen.