Direkteinspritzer holen aus jedem Tropfen Kraftstoff mehr Leistung heraus. Dies erreichen sie, indem sie die Art und Weise, wie Luft und Kraftstoff im Zylinder interagieren, grundlegend verändern. Das Ergebnis ist ein magereres Gemisch und eine vollständigere Verbrennung.
Das ist keine Zauberei. Hier arbeiten Chemie und Physik Hand in Hand. Das Luft-Kraftstoff-Verhältnis beträgt in diesen Motoren häufig 40 Teile Luft zu einem Teil Kraftstoff. Das ist eine 40:1-Mischung. Standard-Benzinmotoren laufen typischerweise mit 14,7:1. Ein so niedriges Verhältnis bedeutet, dass der Motor Kraftstoff sparsam verbrennt.
Auch die physische Platzierung des Brennstoffs ist wichtig. Bei der Direkteinspritzung wird der Kraftstoff direkt in den heißesten Teil des Brennraums gesprüht. Dies geschieht in der Nähe der Zündkerze. Herkömmliche Motoren mit Kanaleinspritzung mischen Kraftstoff und Luft, bevor sie in den Zylinder gelangen. Die Mischung verteilt sich weit. Dadurch bleiben Kraftstofftaschen unverbrannt. Die Direkteinspritzung beseitigt diese Taschen.
Hardware- und technische Anpassungen
Die Direkteinspritzung schreibt die Gesetze der Thermodynamik nicht neu. Es optimiert lediglich die vorhandenen. Der Motor basiert immer noch auf den gleichen Grundprinzipien der Verbrennungskraftmaschine. Aber die Hardware hinter den Kulissen ist anders.
Sie benötigen ein Kraftstoffverteiler, um den Druck zu verwalten. Diese Komponente verteilt den Kraftstoff präzise auf die Einspritzdüsen. Auch das Motorsteuergerät leistet schwere Arbeit. Es berechnet Durchflussraten und Tröpfchengrößen in Echtzeit. Es verwaltet auch die Emissionskontrollen. Während der Fahrt denkt man nicht darüber nach. Der Computer tut es.
Emissionen sind hier ein wesentlicher Faktor. Diese Motoren produzieren hohe Mengen an Stickoxiden (NOx). Dafür sind spezielle Katalysatoren erforderlich. Ohne sie würde die Umweltverschmutzung in die Höhe schnellen. Trotz der NOx-Herausforderung werden Direkteinspritzmotoren für ihre insgesamt saubereren Emissionen gelobt.
Zweitaktpotenzial und zukünftige Anwendungen
Die Effizienzgewinne haben das Interesse an Zweitaktvarianten geweckt. Die meisten Autos und straßenzugelassenen Motorräder verwenden Viertaktmotoren. Zweitakter dominieren bei Geländefahrrädern, kleinen Booten und Wassermotorrädern. Sie sind auch in Entwicklungsländern weit verbreitet, wo Motorräder als Haupttransportmittel dienen.
Motorenhersteller haben jahrelang versucht, das Design der Zweitakt-Direkteinspritzung zu perfektionieren. Ziel ist es, hohe Effizienz mit geringeren Emissionen zu verbinden. Ein Erfolg hier könnte die Art und Weise verändern, wie wir kleine Motoren antreiben.
Der nächste Schritt besteht darin, die Mechanik zu verstehen. Wie verhindert das Versprühen von Kraftstoff unter hohem Druck, dass der Motor explodiert? Die Antwort liegt in der Zeit- und Druckkontrolle.
