Auto Technik Lexikon - Technik und Treibstoffe

Pumpe-Düse-System

Das Pumpe-Düse-System ist eine Entwicklung von Bosch für Volkswagen zur Gemischaufbereitung mit Hilfe der Direkteinspritzung bei Dieselmotoren und wird in Pkw-Dieselmotoren des Volkswagen-Konzerns eingesetzt. Ab wird auch Volkswagen die Dieselmotoren nach und nach mit Common- Rail-Technik ausstatten.

Mit dem Pumpe-Düse-System (kurz: PD) werden höhere Einspritzdruecke als bei der Common- Rail-Technik erreicht (Stand 2005).

Bei dem Pumpe-Düse-System bilden Pumpe und Einspritzventil eine Einheit. An jedem Zylinder wird separat der Einspritzdruck erzeugt. Das Einspritzsystem ist in den Zylinderkopf integriert. Der Druckaufbau geschieht mechanisch.

Durch eine zusaetzliche Nocke wird über Rollenkipphebel und Stoessel ein kleiner Plunger (hier: eine Art Kolben) betaetigt. Die Nocke ist so geformt, dass dies mit Hochgeschwindigkeit geschieht, um den benoetigten Hochdruck schnell aufzubauen. Der Druckaufbau im sogenannten Plungerraum unter dem Kolben und damit der Einspritzverlauf wird von einem Magnetventil oder einem Piezo-Aktor zeitlich gesteuert. Der Druckaufbau kann erst entstehen, wenn das Ventil geschlossen wird. Das schnelle oeffnen des Ventils sorgt für ein scharfes Ende der Einspritzung, was für eine vollstaendige und saubere Verbrennung sehr wichtig ist. Ein Piezo-Aktor arbeitet bis zu dreimal schneller und laufruhiger als ein vergleichbarer Magnetsteller. Aktuell verfügt der 2.0 TDI im neuen VW Passat 2005 über ein solches Piezo-Pumpe- Düse-Element, welches mit einem Spitzendruck von 220 MPa (2.200 bar) arbeitet.

Weil der Druck in der PDE (Pumpe-Düse-Einheit) - und damit der Einspritzdruck - durch die Nocken der Nockenwelle ermöglicht wird, ist die dafuer benoetigte Antriebsenergie nur in dem für die Einspritzung relevanten Bereich aufzubringen. Verglichen mit dem CR-System ist der Umfang der Komponenten wesentlich geringer und einfacher (keine Hochdruckpumpe, keine Rail-Aktoren).

Der hohe Druck beguenstigt die feinste Vernebelung des durch die Einspritzventile eingebrachten Dieselkraftstoffes. Kleinere Troepfchen bedeuten kleineres Verhältnis von Volumen zur Oberflaeche, was guenstig für eine geringere Russbildung ist.

PD-Diesel haben aufgrund des hohen Einspritzdrucks einen sehr guten Wirkungsgrad und liefern bei geringem Verbrauch bis zu mittleren Drehzahlen ein sehr hohes Drehmoment.

Aufgrund der o.g. Nockenabhaengigkeit kann eine Einspritzung (zeitlich, d.h. über den Winkel betrachtet) nur ausgeloest werden, wenn auch der Nocken die Pumpe antreibt. Das bedeutet, der Bereich der moeglichen Einspritzzeitpunkte ist um einen bestimmten Bereich um den oberen Totpunkt eingeschraenkt, was zwar dem Wirkungsgrad, aber nicht der Laufruhe zugute kommt (siehe unten).

Verglichen mit dem CR-System ist der Antrieb der Nockenwelle und der Zylinderkopf aufwaendiger gestaltet.

Verhaeltnismaessig hoher Aufwand, da prinzipbedingt jeder Motorzylinder über eine eigene Pumpe verfügt. Daher wird die PD-Technik derzeit ueberwiegend für 3- und 4-Zylinder-Dieselmotoren eingesetzt.

Aufgrund des hohen Einspritzdrucks und der eingeschraenkten Möglichkeit, Einspritzdruck, -zeitpunkt und -menge in feinen Schritten zu veraendern, gilt der Motorlauf als wenig kultiviert.

Die höheren Belastungen durch den schlagartigen Druckaufbau der einzelnen Aktoren sorgen für eine hohe Beanspruchung der Nockenwelle und ihres Antriebs. Da dieser vielfach über einen Zahnriemen geschieht, gilt dieser als besonders gefaehrdet.