Continental entwickelt Piezo-Injektor mit Direktantrieb

Zehn Jahre nach Serienanlauf produziert der internationale Automobilzulieferer Continental an seinem sächsischen Standort Limbach-Oberfrohna/Stollberg den 40millionsten Piezo-Injektor. Die Einspritzdüsen werden weltweit in den Motoren von Personenwagen und Nutzfahrzeugen eingebaut. Rund 1300 Mitarbeiter sind mit der Herstellung der Injektoren heute in Limbach-Oberfrohna/Stollberg beschäftigt.

Die Montage der Injektoren, die mit einem Druck von rund 2000 bar das Diesel-Luftgemisch in die Zylinder einspritzen, erfolgt unter Reinraumbedingungen. Im Jahr 2000 revolutionierte die Piezo-Technologie die Common-Rail-Einspritzsysteme von Dieselmotoren. Anstelle eines Elektromagneten steuert hier ein Piezo-Aktor, bestehend aus mehr als 300 hauchdünnen übereinander geschichteten Keramikplättchen, die Düsennadel im Injektor. Der Piezo-Aktor dehnt sich durch Anlegen einer Schaltspannung aus und öffnet so die Einspritzbohrungen der Düse innerhalb von Millisekunden. Durch diese sehr kurzen Ansprechzeiten ist es möglich, den Kraftstoff exakt und reproduzierbar auf bis zu sieben Einspritzungen pro Verbrennungstakt aufzuteilen. Das führt zu einer hohen Effizienz der Verbrennung.

Entwickelt wurde die Technologie Mitte der 90er Jahre, und nach drei Jahren Vorlaufzeit wurde 2000 der Produktionsstart der PCR-Fertigung im Werk Limbach-Oberfrohna verkündet. Die PCR-Technologie, für die Siemens 2004 den Innovationspreis des Bundespräsidenten erhielt, entwickelte sich zu einem Bestseller. Die Piezo-Einspritztechnik wird inzwischen nicht nur in Diesel-, sondern auch in Ottomotoren eingesetzt. Im Jahr 2006 wurde die wegweisende Piezo-Technologie als besonders sparsame Option für die Direkteinspritzung in großvolumigen Benzinmotoren mit Schichtladung eingeführt.

Piezo-Benzininjektoren erweitern mit ihrem konstanten Strahlbild und ihrer großen Mengenspreizung den Schichtladungsbereich solcher Motoren gegenüber Magnetventil-Injektoren. Das kann im Vergleich zur konventionellen Saugrohreinspritzung den Verbrauch und die CO2-Emissionen um bis zu 20 Prozent senken. Neben einer ausgereiften
Saugrohreinspritzung wird es künftig vor allem die Direkteinspritzung sein, die den Benzinmotor sparsamer machen wird.

Ergänzend zur Weiterentwicklung der heutigen Injektorgeneration setzt Continental auf ein neues Injektorkonzept: Piezo-Injektoren mit Direktantrieb. Durch den direkten Antrieb kann die Düsennadel ohne hydraulische Übersetzung noch schneller und präziser angesteuert werden. Das bietet aus Sicht eines Motorenbauers zahlreiche Vorteile für besonders anspruchsvolle Diesel-Anwendungen. Darüber hinaus lässt sich erstmals der Einspritzratenverlauf einzelner Einspritzungen flexibel formen und ergänzt somit perfekt die bei modernen Common-Rail-Dieselmotoren bereits etablierte Mehrfacheinspritzung. (ampnet/Sm)