Seite 4: Diesel unter Hochdruck

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Common Rail mit 2000 bar
Doch nicht nur bei der Aufladung ist es Druck, der zählt. Bei der Common-Rail-Einspritzung der 4. Generationen konnten die Entwickler den Druck in der kraftstoffführenden Leitung, der Rail, um 400 bar auf nun 2000 bar steigern – laut Mercedes Voraussetzung, um die Leistungs- und Drehmomentwerte der stärksten Variante überhaupt erreichen zu können. Denn während man über die Aufladung die zugeführte Luftmenge erhöhen kann, ist Einspritzdruck die einzige verfügbare Regelgröße bei der Zuführung des Kraftstoffs. Zudem hilft hoher Druck dabei, den Kraftstoff fein zu zerstäuben, was der Verbrennungsgüte und damit den Emissionen zugute kommt. Die Einspritzelemente sind als Piezo-Injektoren ausgeführt; sie nutzen die Eigenschaften der Piezo-Keramik, ihre Kristallstruktur unter elektrischer Spannung in Mikrosekundenschnelle zu verändern. Im Unterschied zu bisherigen Systemen sorgt ein in Reihe geschalteter Piezo-Stack (Stapel) bei der Neuentwicklung dafür, dass die Piezo-Elemente die Düsennadel direkt ansteuern können und dass auch größere Volumenänderungen schnell und hochpräzise bewältigt werden. Das erlaubt selbst bei hohen Lasten eine feine und schnelle Dosierung der Einspritzmengen.

Der Druck zählt
Ein charakteristisches und notwendiges Merkmal von Dieselmotoren ist die deutlich höhere Verdichtung im Vergleich zu Ottomotoren, damit die Selbstzündung überhaupt erfolgen kann. Vor allem im Interesse geringerer Rohemissionen versuchen Entwickler heute jedoch, die Verdichtung von Dieselmotoren zurückzunehmen, was beim heute üblichen Dieselkraftstoff allerdings eine stärkere Aufladung und hohe Einspritzdrücke voraussetzt. Diese Voraussetzungen sind in dem neuen Dieselmotor durch die ausgeklügelte Turboaufladung und das neue Common-Rail-System gegeben. Mercedes-Benz konnte im Vergleich zum Vorgängermotor die Verdichtung von 17,5:1 auf 16,2:1 zurücknehmen und legte die Geometrie von Brennraum und Kolbenböden neu aus. Vor allem die beim Diesel so kritischen Stickoxid-Rohemissionen fallen nun laut Mercedes deutlich geringer aus als bisher.

„Nicht der Hubraum zählt, sondern der Druck“ heißt eine alte Faustregel, die in Zeiten des Downsizings noch an Aktualität gewonnen hat. Dass dies bei der neuen Motorenfamilie gelungen ist, zeigt der Wert für den maximalen Zünddruck, also der im Brennraum bei der Verbrennung entstehende Überdruck. Mercedes konnte diesen für Leistung und Volllastverbrauch mit entscheidenden Druck auf 200 bar erhöhen, nach eigenen Angaben ein Spitzenwert bei Pkw-Dieselmotoren