Elektronische Verfahren zur Optimierung der Dosierungseigenschaften von Kfz-Magneteinspritzventilen

Durch den Einsatz moderner Brennverfahren im Kfz werden Kraftstoffverbrauch und Schadstoffemissionen reduziert. Diese werden durch die Kraftstoffeinspritzung direkt in den Brennraum (Direkteinspritzung) statt in den Ansaugtrakt ermöglicht. Die Direkteinspritzung stellt allerdings hohe Anforderungen an die Einspritzventile. Diese müssen einen hohen Dynamikbereich zwischen größter und kleinster Einspritzmenge aufweisen und den Kraftstoff mit hoher Dosierungsgenauigkeit einspritzen können. Insbesondere die Einspritzung sehr kleiner Massen mit geringer Streuung stellt ein Problem in der aktuellen Ventilentwicklung dar.

Derzeit sind zwei Ventiltypen für die Direkteinspritzung auf dem Markt verfügbar: Ventile mit Magnet- und seit neustern Ventile mit Piezo-Aktor. Magnetventile weisen einen hohen Entwicklungsgrad auf, sind robust und kostengünstig. Sie können zwar für modeme Brennverfahren hinreichend kleine Kraftstoffmengen einspritzen, bei sehr kleinen Mengen steigt die Streuung der Einspritzmenge allerdings stark an. Deshalb werden die kleinsten möglichen Einspritzmengen in der Praxis nicht angefordert. Neuartige Piezo-Ventile sind speziell für die Einspritzung sehr kleiner Mengen entwickelt worden. Die Streuung der Einspritzmenge wird bei Piezo­ Ventilen durch aufwändige Endvermessung und Klassifizierung während der Produktion reduziert. Deshalb eignen sich Piezo-Ventile für modeme Brennverfahren. Die Streuung der Einspritzmenge verschlechtert sich allerdings über der Lebensdauer. Da sie deutlich teurer als Magnetventile sind, werden sie vorwiegend in Oberklassefahrzeugen eingesetzt. Typische minimale Einspritzmengen für Magnetventile in Direkteinspritzsystemen liegen im praktischen Einsatz bei ca. 4-5 mg, Piezo-Ventile erreichen ca. 1 mg. Ziel der Arbeit ist die Verbesserung des Einspritzverhaltens von Magnetventilen durch Optimierung der elektrischen Ansteuerung, so dass diese vergleichbar kleine Einspritzmengen wie Piezo-Ventile mit geringer Streuung einspritzen können.