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Donnerstag, 14.12.2017
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Zukunftspreis für Piezo-Einspritztechnik

Mehr Leistung, wenige Schadstoffe bei Dieselmotoren

Der Deutsche Zukunftspreis 2005 geht an die Entwickler der Piezo-Einspritztechnik bei Diesel- und Benzinmotoren. Der mit 250.000 Euro dotierte Preis wurde am Freitag von Bundespräsesident Horst Köhler verliehen. Die Piezo-Einspritztechnik ermöglicht durch eine gezielte Dosierung des Kraftstoffs eine deutliche Senkung von Verbrauch und Emissionen.
Autoabgase

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Dieselfahrzeuge sind gefragt. Etwa jeder zweite 2004 in Deutschland neu zugelassene Pkw fährt mit Diesel. Im Jahr 1991 lag der Anteil von Autos mit Dieselantrieb noch bei lediglich 13 Prozent. Ihre Beliebtheit haben Dieselmotoren vor allem der Direkteinspritzung zu verdanken. Diese Technologie macht die Aggregate leistungsfähig, leise und vergleichsweise sauber - und sorgt dafür, dass sie sparsam mit dem Sprit umgehen.

Präzision bringt mehr Leistung und geringere Schadstoffbelastung


Bei der Direkteinspritzung bringt eine Pumpe den Kraftstoff zunächst auf einen hohen Druck und schießt ihn dann über eine Düse zum richtigen Zeitpunkt fein dosiert in die Brennkammer des Zylinders ein. Die Präzision, mit der das geschieht, beeinflusst direkt die Motorqualität: Je höher der Druck und je gezielter Dosis und Zeitpunkt des Einspritzens, desto effizienter verbrennt der Kraftstoff.

Besonders präzise arbeiten Piezo-Injektoren, die von Forschern der beiden Unternehmen Robert Bosch GmbH und Siemens VDO Automotive AG parallel und unabhängig voneinander entwickelt wurden. Bei diesen Düsen erfolgt das Öffnen und Schließen der Einspritzventile mithilfe von Steuerungselementen, die den piezoelektrischen Effekt nutzen - eine physikalische Eigenschaft mancher kristalliner Materialien: Legt man an einen solchen Werkstoff - etwa eine bestimmte Keramik - eine elektrische Spannung an, verformt er sich blitzschnell. Dabei entstehen große mechanische Kräfte, die sich zum Steuern der Kraftstoffeinspritzung nutzen lassen.


Der Vorteil der Piezo-Technik ist ihre hohe Geschwindigkeit: Das Öffnen und Schließen der Injektordüsen dauert nur etwa eine Zehnmillionstelsekunde - das ist rund vier- bis fünfmal schneller als mit den bisher verwendeten elektromagnetisch gesteuerten Einspritzdüsen. Das erhöht die Präzision beim Einspritzen. Dadurch wiederum entstehen beim Verbrennen des Kraftstoffs weniger Schadstoffe. So verringert sich durch den Einsatz von Piezo-Injektoren der Ausstoß an Stickoxiden um bis zu 20 Prozent. Dasselbe gilt für den derzeit diskutierten Feinstaub aus Dieselrußpartikeln. Auch der Spritverbrauch sinkt - im Schnitt um etwa drei Prozent -, und das Motorlaufgeräusch sinkt hörbar.

Den Ingenieuren bei Bosch und Siemens VDO ist mit der Entwicklung der piezo-elektrisch gesteuerten Einspritzventile auch wirtschaftlich ein großer Wurf gelungen. Im Jahr 2000 gingen die ersten Piezo-Injektoren in Produktion, ein Jahr später wurden bei beiden Unternehmen zusammen rund 500.000 Stück gefertigt. Bis 2004 wuchs die jährliche Produktion auf insgesamt drei Millionen Einheiten, und 2006 sollen sogar rund 16 dieser Komponenten hergestellt werden. Während Piezo-Injektoren bislang nur in Dieselfahrzeugen eingebaut wurden, sollen voraussichtlich 2006 auch erstmals Autos mit Benzinmotoren vom Band rollen, die über eine Direkteinspritzung mit der sparsamen und umweltfreundlichen Technologie dieser beiden Unternehmen verfügen.
(Deutscher Zukunftspreis, 14.11.2005 - NPO)
 
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