Schule: Was tun Piezo- Injektoren?

Die Zeit, als Dieselmotoren ohne Elektronik mit mechanisch gesteuerter Kraftstoffzumessung durch klassische Einspritzpumpen arbeiteten und laut nagelten, sind Geschichte. Moderne direkt einspritzende Turbodiesel im Pkw mit Common Rail sind hochkomplexe Systeme mit aufwändigen elektronischen Steuerungen. Ihre Steuergeräte errechnen den optimalen Einspritzzeitpunkt und die Einspritzdauer aus den Signalen zahlloser Sensoren und steuern so genannte Injektoren in den Köpfen jedes Zylinders, die dafür sorgen, dass die Einspritzventile exakt geöffnet und geschlossen werden. Das geschieht bei modernsten Dieseln heute bis zu fünf Mal pro Arbeitstakt. Damit lässt sich in Verbindung mit hohen Einspritzdrücken von bis zu 1600 bar der Verbrennungsablauf für eine möglichst effektive, emissionsarme und leise Verbrennung optimal formen. Das erfordert besonders schnell und exakt öffnende und schließende Einspritzventile. Klassische Common RailMotoren setzen deshalb auf Magnetventile, bei denen Elektromagnete die Düsen öffnen. Noch schneller schalten allerdings Piezo-Elemente. Piezo-Kristalle haben die Eigenschaft, unter Druck elektrische Spannung abzugeben und sich auszudehnen, wenn man Spannung an sie legt. Dieser Effekt – bekannt von klassischen Plattenspielern mit Abtastnadel – wird genutzt, um über die minimale mechanische Ausdehnung mehrlagiger Piezo-Kristalle die Einspritzventile zu öffnen – mit Ansprechzeiten unterhalb 0,1 Millisekunden Das erlaubt noch kleinere und exaktere Einspritzmengen als Magnetventile und noch sauberere und effektivere direkt einspritzende Diesel im Pkw. ivd

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