Serie: Produktion von Autoteilen

So entsteht ein Common-Rail-Injektor So entsteht ein Common-Rail-Injektor

Serie: Produktion von Autoteilen

— 28.02.2002

So entsteht ein Common-Rail-Injektor

Mini, mikro, Common Rail: Hier sprüht die feinste Diesel-Düse der Welt.

Mächtiger Druck, winzige Düse

Wir werden oft gefragt, weshalb Dieselmodelle teurer sind als ihre gleich starken Benzin-Brüder. Simple Antwort: Weil die zu beherrschenden Drücke viel höher sind, die Zerstäubung viel feiner sein muss, der konstruktive Aufwand also viel höher.

Benzin wird mit etwa fünf Bar Druck durch eine Düse gepumpt, die sich kaum von der einer Blumenspritze unterscheidet. Das genügt, denn Benzin verdampft mittels Motorwärme selbsttätig. Der dickflüssigere Dieselkraftstoff dagegen wird von den jüngsten Common-Rail-Systemen mit bis zu 1600 Bar durch eine Düse gejagt, die so winzig ist, dass sie sich hinter einem Haar verstecken kann.

Nur so wird eine optimale Zerstäubung erzielt und damit die Voraussetzung für eine möglichst schadstoffarme Verbrennung. Doch trotz dieser enormen Drücke darf der Kraftstoff nur in sehr geringen Mengen eingespritzt werden - gerade mal ein Kubikmillimeter ist die minimal mögliche Dosis bei dem hier vorgestellten Common-Rail-Injektor von Bosch. Das entdspricht in etwa dem Zehntel eines Stecknadelkopfs.

Mit Hightech zur Common-Rail-Technik

Produziert werden die Injektoren in Bamberg, in einer Reinraumfertigung. Besucher müssen fusselfreie Kittel anziehen, damit später ja kein Staubkorn die einwandfreie Funktion eines Injektors stört. Demgegenüber stehen die recht groben Rohlinge des Gehäuseteils. Sie bestehen aus einem besonders gleichmäßigen Gefüge, um später dem hohen Druck standzuhalten. Die Gehäuse werden zunächst mechanisch bearbeitet, also alle Bohrungen vorgenommen und Gewinde geschnitten.

Ein technisches Highlight ist anschließend das Hochdruck-Verrunden der Zulaufbohrung. Dabei wird mit aggressiven Bestandteilen versetztes Wasser unter solch hohem Druck durch das Gehäuse gepumpt, dass in wenigen Sekunden alle scharfen Kanten sauber verschliffen sind und kein Grat mehr den Spritfluss stört.

Parallel dazu wird bereits das Ventilstück produziert. Es dient später als Sitz einer kleinen Stahlkugel, die einen Servomechanismus steuert. Denn allein mit einem Magnetventil ließen sich die hohen Drücke nicht steuern, deshalb der Servotrick: Der Steuerkolben, der die eigentliche Düse steuert, wird über den Druck in der gemeinsamen Leitung ("Common Rail") hydraulisch geschlossen.

Wird nun eine elektrische Spannung an das Magnetventil gelegt, so hebt diese das Ventilstück an. Damit öffnet die kleine Stahlkugel einen Raum oberhalb des Steuerkolbens, die hydraulische Schließkraft bricht zusammen - der Steuerkolben und damit die Düse öffnen.

Auf den Hundertstelmillimeter genau

Der große Kraftstoffdruck ermöglicht sehr hohe hydraulische Kräfte, die somit kurze Schaltzeiten des Steuerkolbens gestatten. Nun kommt es noch darauf an, den Dieselkraftstoff so fein wie möglich in den Brennraum zu spritzen. Diese Aufgabe übernimmt der Düseneinsatz.

Seine Spritzlöcher sind maximal 0,2 Millimeter groß. Weil es nicht so feine Bohrer gibt, werden die Löcher funkenerodiert. Kleine Elektroden brennen sich dabei durch den Chromnickelstahl, auf den Hundertstelmillimeter genau. Trotzdem sind die Löcher danach nicht sauber genug, feine Grate stören die Spritzstrahlen.

Deshalb wird noch eine Schleifpaste durch die Düsenlöcher gequetscht, die alle Unebenheiten beseitigt und die Austrittsöffnungen verrundet. An diesem Aufwand führt kein Weg mehr vorbei. Und nun wissen Sie, warum ein Diesel auch in Zukunft immer teurer sein wird als ein Benziner.

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