Wassereinspritzung bei Benzinern
Um den Benzinmotor noch effizienter zu machen, feilen Automobilhersteller an vielen Bausteinen. Dazu gehören neben Down- und Rightsizing auch optimierte Reibung, intelligentere Aufladesysteme, verbesserte Kolbengeometrien und einiges mehr. Auch die zusätzliche Wassereinspritzung ist eine Verbesserungsmöglichkeit, an der Hersteller und Zulieferer arbeiten.
Wie KRAFTHAND bereits im Herbst 2015 berichtet hat, steht bei Herstellern wie BMW die Wassereinspritzung für Ottomotoren mit Turboaufladung auf der Entwicklungsagenda. Während die Münchner an der direkten Wassereinspritzung in den Brennraum arbeiten, bietet Bosch eigenen Angaben zufolge als erster und einziger Zulieferer die Wassereinspritzung als Saugrohrlösung. Die Saugrohreinspritzung bietet laut Bosch technische Vorteile und kostet weniger, sodass dieses Konzept für eine Großserienproduktion und viele Fahrzeugsegmente geeignet ist.
Aber warum das Ganze? Moderne Benzinmotoren verschwenden rund ein Fünftel ihres Kraftstoffs. Denn insbesondere bei hohen Drehzahlen dient ein Teil des Benzins der Kühlung statt dem Vortrieb. Dem liegt eine einfache Erkenntnis zugrunde: Ein Motor darf nicht überhitzen. Um das zu verhindern, wird bis heute bei so gut wie allen Benzinmotoren insbesondere bei hohen Drehzahlen für ein fetteres Gemisch zusätzlicher Kraftstoff eingespritzt. Dieser verdampft und kühlt somit Teile des Aggregats herunter.
Dass es auch anders geht, zeigen die Ingenieure mit der Wassereinspritzung: Noch vor der Zündung des Kraftstoffs wird ein feiner Wassersprühnebel über den Einlasskanal in die Brennkammer eingespritzt und dadurch die Temperatur in der Kammer reduziert. Das soll eine besonders effiziente Verbrennung und mehr Power beim Beschleunigen ermöglichen. Das Wassereinspritzsystem von Bosch umfasst folgende Komponenten:
- Wassereinspritzventil
- Wasser-Rail
- Wasserpumpe
- elektronisches Pumpensteuergerät
- elektronisches Motorsteuergerät
- Wassertank
Weniger Verbrauch
Im zukünftigen Verbrauchstest (WLTC, Worldwide Harmonized Light-Duty Test Cycle) soll die Wassereinspritzung eine Kraftstoffeinsparung von bis zu vier Prozent ermöglichen. Im realen Verkehr sei noch mehr möglich: Gerade beim flotten Beschleunigen oder bei Autobahnfahrten lassen sich Informationen zufolge durch das zusätzliche Einspritzen von Wasser bis zu 13 Prozent Kraftstoff sparen.
Mit der Wassereinspritzung zeigen wir, dass der Verbrennungsmotor noch einiges auf der Pfanne hat“, sagt Dr. Rolf Bulander, Bosch-Geschäftsführer und Vorsitzender des Unternehmensbereichs Mobility Solutions. Insbesondere bei Downsizing-Motoren mit drei oder vier Zylindern spiele die Wassereinspritzung ihre Vorteile aus. Also bei jenen Motoren, die heute gängige Mittelklasseautos unter der Haube haben.
Für die Technik ist dabei kein großer Tank notwendig, denn das System braucht nur eine kleine zusätzliche Wassermenge: Pro gefahrenen hundert Kilometern liegt der Verbrauch laut Bosch bei wenigen hundert Millilitern. Der kompakte Wassertank, der die Einspritzung mit destilliertem Wasser versorgt, muss somit höchstens alle paar tausend Kilometer aufgefüllt werden. Und Fahrzeughalter brauchen auch nicht besorgt zu sein, dass die Wassereinspritzung den Motor rosten lässt. Es verbleibt keine Feuchtigkeit im Brennraum. Das Wasser verdampft vor der Verbrennung im Motor und gelangt vollständig mit dem Abgas in die Umgebung
Nicht nur sparsam, auch mehr Power
Wie der Zulieferer betont, soll die Wassereinspritzung Autos nicht nur sparsamer machen, sondern dem Motor auch zu mehr Leistung verhelfen. Denn die Technik könne jedem Turbotriebwerk noch mal einen Extrakick verpassen. Durch die Wassereinspritzung verringert sich die Klopfneigung, wodurch ein früherer Zündzeitpunkt möglich wird. Die Folge: Die Motorleistung lässt sich um bis zu fünf Prozent steigern.
Wie das Wassereinspritzsystem funktioniert und welche Komponenten dabei zusammenwirken sehen sie hier:
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