Mit Direkteinspritzung und hybriden Ideen steht der deutsche Zulieferer gut da

Sind die Lager bei den Autofahrern in Benzin- und Dieselfreunde gespalten, setzt Bosch auch zukünftig auf beide Technologien. Darüber hinaus arbeiten die Techniker an hybriden Ideen für die nächsten Jahre. Ergänzt wird das technische Potpourri durch viele elektronische Helfer für den Alltag, die dem Autofahrer schon heute das Leben erleichtern.

Fein zerstäubt dank Piezo-Elementen
Die Stärke der aktuellen Common-Rail-Diesel-Generation von Bosch liegt in der Verwendung von Piezo-Kristallen zur Einspritzung. Diese speziellen Keramik-Elemente befinden sich in den Injektoren und erlauben eine sehr präzise Einspritzung des Kraftstoffs. Wird eine elektrische Spannung angelegt, verändert sich die Struktur der Piezo-Elemente auf atomarer Ebene und gibt den Weg für den Diesel frei. Mittels dieser Technologie ist es möglich, mehrmals vor und nach der Haupteinspritzung fein zerstäubten Kraftstoff zuzuführen. Der Motor verliert so sein typisches Dieselnageln, läuft runder und stößt weniger Schadstoffe aus.

Aktuelle Generation bis 2.000 bar
Die bereits 2003 von Bosch eingeführte dritte Generation der Common-Rail-Diesel-Technologie arbeitet mit Drücken von bis zu 1.600 bar. Der so eingespritzte Kraftstoff wird dabei so stark zerstäubt, dass aktuellen Selbstzündern auch die letzten schlechten Angewohnheiten der Vergangenheit weitgehend abgewöhnt wurden. Bis 2006 sollen Drücke von 1.800 bar realisiert werden. Ein Jahr später wollen die Bosch-Techniker gar 2.000 bar ermöglichen. Da hier dann definitiv das Maximum der dritten Generation erreicht ist, steht 2008 die vierte Generation an.

Ab 2008 ohne Piezo auf bis zu 2.500 bar
Die vierte Generation der Common-Rail-Technologie bringt einen vermeintlichen Rückschritt. Jedoch nur auf den ersten Blick. Ab 2008 verzichtet Bosch auf den Einsatz der hochgelobten Piezo-Elemente. Ihre Vorteile kommen in den neu entwickelten Injektoren bauartlich bedingt nicht mehr zum Tragen. Ihren Platz nehmen herkömmliche Magnetventile ein. Neu sind indes Übersetzungs-Kolben im Injektor. Sie verdoppeln den Druck aus der gemeinsamen Druckleitung (Common-Rail). Somit wird die Druckpumpe entlastet und dennoch der Einspritzdruck erhöht. Der Kraftstoff gelangt so mit bis zu 2.500 bar in die Brennräume.

Auch zukünftig wird es Pumpe-Düse geben
Bei der häufig Pumpe-Düse genannten Einspritztechnik des Unit-Injector-Systems handelt es sich um eine Kombination aus Injektor und Hochdruckpumpe in einer Einheit. In der neuesten Generation dieser Technik bringen die Bosch-Techniker zwei Magnetventile unter. Sie sollen die Einspritzung variabler machen. Die Flexibilität bei der Gestaltung der Einspritzrate ist dabei mit der dritten und vierten Generation der Common-Rail-Technologie vergleichbar. Einspritzdrücke von zunächst 2.200 bar kennzeichnen die Pumpe-Düse-Technik mit zwei Ventilen.

Diesel-Partikel-Filter von Bosch
Dem Wunsch nach rußfreien Selbstzündern hat sich nun auch Bosch geöffnet. Mit dem selbst entwickelten Diesel-Partikel-Filter will man mehr als 97 Prozent der Partikel zurückhalten. Die Bauweise des Saubermanns erlaubt besonders lange Laufzeiten und eine schnelle Regeneration.

Turbo-Benzin-Direkteinspritzung
Mit der Direkteinspritzung für Benzin-Motoren hat Bosch den Weg zu sauberen und sparsameren Aggregaten eingeschlagen. Wird ein Benzin-Direkteinspritzer mit einem Turbolader kombiniert, geschehen beim TFSI aus dem VW-Konzern, kommt noch ein weiterer Vorteil der neunen Technologie zum Vorschein: Ein dieseltypisches Drehmomentverhalten mit viel Kraft bereits bei niedrigen Drehzahlen. Bosch prognostiziert für zukünftige Motoren dieser Bauart Drehmomentwerte von 175 bis 200 Newtonmeter pro Liter Hubraum. Die erzielten Leistungen sollen bei bis zu 135 PS je Liter liegen.

Auch beim Benziner höhere Drücke
Bewegen sich die Einspritzdrücke beim direkt einspritzenden Selbstzünder in Regionen weit über 1.000 bar, liegt der momentane Stand beim Benzin-Direkteinspritzer bei vergleichsweise bescheidenen 120 bar. Mit den Injektoren der zweiten Generation soll der Druck angehoben werden. Mit bis zu 200 bar sollen neu entwickelte Hochdruck-Einspritzventile mit Mehrlochdüsen den Kraftstoff dem Verbrennungsvorgang zuführen. Erzeugt wird der höhere Druck von einer ebenfalls neu entwickelten Hochdruckpumpe. Sie wird über einen zusätzlichen Nocken auf der Nockenwelle angetrieben. Zukünftig sollen außerdem Piezo-Elemente – bekannt aus der Diesel-Technik – noch genauere Einspritzungen ermöglichen.

Saubere Verbrennung
Ottomotoren mit Direkteinspritzung erfüllen schon heute die strengen US-amerikanischen Emissionsgesetzte. Und auch die in Europa diskutierten Grenzwerte der Euro-5-Norm sind mit der neuen Technik realisierbar.

Hybrid: Benzin-Elektro-Mix
Das dritte von Bosch gefahrene Gleis heißt Hybrid. Bei der Kombination aus Benzin- und Elektromotor stellt Bosch in Zukunft drei verschiedene Möglichkeiten der Anwendung bereit: Die Micro-, Mild- und Strong-Hybrids. Beim Micro-Hybrid lag das einzige Entwicklungsziel bei einer Reduzierung des Verbrauchs und der Kohlendioxid-Emission. Ein modifizierter Starter wird hierbei vom Motorsteuergerät angesteuert. Kommt der Wagen zum Stillstand, schaltet er den Motor aus. Tritt der Fahrer aufs Gaspedal startet er den Wagen wieder und die Fahrt geht weiter. Eine weitere Ausbaustufe des Micro-Hybrid verfügt über einen Generator, der sowohl im 14- wie auch im 42-Volt-Modus arbeitet. Läuft er auf 14 Volt versorgt er das konventionelle Bordnetz. Auf 42 Volt geschaltet liefert er Energie für Hochleistungsverbraucher wie die Scheibenheizung. Gespeist wird der Generator zum Beispiel von einer Betriebsbremse. Bremsenergie geht somit nicht mehr ungenutzt verloren.

Kraftstoffeinsparung von 30 Prozent und mehr
Der Übergang zwischen Mild- und Strong-Hybriden ist fließend. Beide verfügen über zusätzliche Elektromaschinen. Beim Mild-Hybrid liefert dieser Extra-Antrieb zwischen 13 und 34 Pferdestärken. Er soll dem Fahrer bei Überholvorgängen mehr Kraft zur Verfügung stellen. Auch können bei der Verwendung eines solchen Zusatz-Motors die konventionellen Benzin-Aggregate kleiner ausfallen. Die Kraftstoffersparnis soll bei rund 30 Prozent liegen. Beim Strong-Hybrid leistet der kleine Elektro-Booster rund 65 PS und unterstützt den Verbrennungsmotor deutlich mehr. Ein Drehmoment-Zuwachs von bis zu 350 Newtonmeter lässt den Beschleunigungsvorgang deutlich dynamischer und flüssiger ablaufen. Das System kann allerdings auch als reines Einsparsystem verwendet werden. Ein Minderverbrauch von rund 30 Prozent und mehr wären dann realistisch. Strong Hybrids bieten zudem die Möglichkeit kürzere Strecken nur mit Elektromotor und damit emissionsfrei zu fahren.

Keiner ist dem anderen wirklich überlegen
Wer lange Strecken über Land oder die Autobahn fährt, für den ist auch zukünftig der Diesel mit Direkteinspritzung die richtige Wahl. Die Verbrauchs- und Spritpreisvorteile gegenüber dem Benziner geben hier klar den Ausschlag. Wird das Fahrzug primär in der Stadt bewegt, spielt der Hybrid-Antrieb seine Stärken aus. Ständiges Anfahren und Abbremsen ist mit dem Elektroantrieb nicht nur sparsamer sondern auch flüssiger zu realisieren. Den Mittelweg bildet der Benzin-Direkteinspritzer. Er bietet die Vorteile der relativ billigen Anschaffung und der Reisetauglichkeit bei gleichzeitig hohem Fahrspaß.
(jk)

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