Benzin-Direkteinspritzung

Benzin-Direkteinspritzung
  • Funktionsweise
    Direkt zu mehr Leistung, mehr Effizienz, mehr Fahrdynamik
     

    1951 brachte Bosch die Benzin-Direkteinspritzung auf den Markt und gilt seither als deren Wegbereiter. Durch die zunehmende motorisierte Mobilität weltweit, verbunden mit dem Streben nach niedrigerem Kraftstoffverbrauch und geringeren Emissionen, ist die Benzin-Direkteinspritzung auch heute eine Schlüsseltechnologie mit enormem Potenzial. Für 2020 wird erwartet, dass ein Viertel aller Fahrzeuge mit Benzin-Direkteinspritzung ausgestattet sein wird.

    Anders als bei der Benzin-Saugrohreinspritzung wird in Motoren mit Benzin-Direkteinspritzung das Kraftstoff-Luft-Gemisch direkt im Brennraum gebildet. Über das Einlassventil strömt reine Frischluft ein. In diesen Luftstrom wird mit hohem Druck (bis zu 200 bar) der Kraftstoff eingespritzt. Die Folge sind eine optimale Verwirbelung und verbesserte Kühlung des Brennraums. Diese wiederum erlaubt eine höhere Verdichtung und dadurch höheren Wirkungsgrad – mit dem Effekt einer Verbrauchsreduzierung und einem deutlichen Plus an Fahrdynamik. Damit ist die Benzin-Direkteinspritzung die ideale Technik für Downsizing und Turboaufladung.

    Das Portfolio von Bosch in der Benzin-Direkteinspritzung umfasst die Funktionsbereiche Kraftstoffversorgung, Kraftstoffeinspritzung, Luftsteuerung, Zündung, Motorsteuerung und Abgasnachbehandlung.

     
  • Kundennutzen
    Die Schlüsseltechnologie für mehr Effizienz und Dynamik: Benzin-Direkteinspritzung von Bosch
     

    Als Pionier mit über 60 Jahren Erfahrung in der Benzin-Direkteinspritzung ist Bosch nach wie vor der Innovationstreiber für dieses Antriebssystem. Mit Systeminnovationen wie Scavenging und Controlled Valve Operation CVO verfügt Bosch über serienfähige Zukunftstechnologien von globaler Bedeutung.

    Die Benzin-Direkteinspritzung von Bosch ist ein Schlüssel für saubere und sparsame Motoren mit reduzierten Verbrauchs- und Emissionswerten bei gesteigerter Fahrdynamik.

    Im Vergleich zur Benzin-Saugrohreinspritzung ermöglicht die Bosch Benzin-Direkteinspritzung:

    • bis zu 15 % Verbrauchs- und CO₂-Reduktion bei gleicher Leistung
    • in Verbindung mit Downsizing, Turbobaufladung und Scavenging ein verbessertes Ansprechverhalten und mehr Fahrdynamik
    • Drehmomenterhöhung um bis zu 50 % bei niedrigen Drehzahlen
    • höhere spezifische Leistungen im Bereich von 60 - 100 kW/l durch Ladedruckerhöhung in Verbindung mit Downsizing
    • höhere Downsizingraten (mit Zylindersprung) von zukünftig bis zu
      50 %. Bei Extreme Downsizing (ab 45 % Hubraumreduzierung) sollte durch flankierende Maßnahmen im Bereich Getriebe und Elektrifizierung eine gute Fahrdynamik sichergestellt werden
     
  • Innovationspakete
    Downsizing, Turboaufladung, Scavenging und Controlled Valve Operation (CVO)
     

    Kleinere Motoren, mehr Dynamik, weniger Verbrauch: Downsizing und Turboaufladung

    Die Benzin-Direkteinspritzung mit Turbobaufladung ist die Basis für innovative Downsizingkonzepte. Bei Motoren mit einer spezifischen Leistung von 60 bis 100 kW/l Hubraum sind so Einsparungen bei Kraftstoffverbrauch und CO₂-Ausstoß um rund 15 % realisierbar — bei deutlich gesteigerter Fahrdynamik. Gleichzeitig verbessern sich das Ansprechverhalten, die Kennfeldnutzung und das transiente Verhalten im Hochlauf, sprich das Lastwechselverhalten bei hohen Drehzahlen. In Verbindung mit weitgespreizten Getrieben und Downspeeding ist auch Downsizing um 50 % und mehr möglich.

    Abgasturbolader (ATL) fördern Frischluft mit Überdruck in den Brennraum, wodurch bei gleichem Zylindervolumen mehr Kraftstoff-Luft-Gemisch verbrannt werden kann und die Leistung sowie das Drehmoment kräftig ansteigen. Im Gegenschluss kann ein kleinerer Motor dieselbe Leistung wie ein deutlich hubraumstärkerer erzeugen. Die Verbrauchseinsparung wird in erster Linie dadurch erzielt, dass kleinere Motoren häufiger im Bereich des optimalen Wirkungsgrades gefahren werden können. Hinzu kommt, dass Abgasturbolader allein durch den Abgasstrom angetrieben werden und keinerlei mechanische Antriebsenergie verbrauchen.

    Kein Turboloch, mehr Dynamik: Scavenging

    Turbolader werden vom Abgasstrom angetrieben und erreichen den Regelladedruck erst ab einer bestimmten Drehzahl. Bei niedrigeren Drehzahlen ist der Abgasstrom schwach und der Verdichter kann die Luft nicht ausreichend komprimieren. Die Motorleistung ist entsprechend niedrig. Dieser Effekt wird „Turboloch“ genannt. Das von Bosch entwickelte Scavenging beseitigt das Turboloch durch eine intelligente Kombination aus Benzin-Direkteinspritzung, variabler Nockenwellenverstellung und Turboaufladung.

    Beim Scavenging werden im unteren Drehzahlbereich die Ventile so angesteuert, dass Ein- und Auslassventile für einen Moment gleichzeitig geöffnet sind. Dies führt zu einem dynamischen Druckgefälle zwischen Ansaug- und Abgasseite des Motors. Dem Brennraum werden größere Mengen Frischluft zugeführt und die Restgase effizienter ausspült. Die Bosch Motronic verstärkt diesen Effekt über eine variable Nockenwellensteuerung mit optimierten Ventilsteuerzeiten. Das frühe Schließen des Einlassventils bei niedrigen Drehzahlen und spätem Einspritzzeitpunkt führt zu einer deutlich erhöhten Brennraumfüllung, da weniger Luft in den Saugkanal zurück gedrückt wird. Der gesteigerte Luftmassendurchsatz bringt den Abgasturbolader auf ein höheres Ladedrehzahlniveau mit deutlich erhöhtem Ladedruck. Mit Scavenging kann das Drehmoment bei Volllast unterhalb 2 000/min-1 um bis zu 50 % gesteigert werden, so dass das Ansprechverhalten dem von hubraumstarken Motoren gleicht. Gegenüber leistungsgleichen Saugmotoren sinkt der Kraftstoffverbrauch um bis zu 15 %.

    Höchste Präzision, konstant: Controlled Valve Operation (CVO)

    Moderne Verbrennungsverfahren sind gekennzeichnet durch hohe Drücke auch unter Teillast und Mehrfacheinspritzungen für optimierte Gemischbildung. Dies führt zu sehr kurzen Einspritzzeiten und erhöhten Zumesstoleranzen.

    Mit der mechatronischen Systemlösung CVO von Bosch wird die Präzision der Benzin-Direkteinspritzung signifikant erhöht und bleibt über die gesamte Lebensdauer des Einspritzventils erhalten. Grundlage hierfür ist das perfekte Zusammenspiel von Bosch Motorsteuergerät und Bosch Hochdruckeinspritzventil, die einen geschlossenen Regelkreis bilden. Anders als bei der klassischen vorgesteuerten Einspritzung, erfasst bei CVO das Steuergerät während der Einspritzung das Ansteuersignal und berechnet den optimalen Öffnungs- und Schließzeitpunkt der Ventilnadel. Dadurch ist das Steuergerät in der Lage, die tatsächliche Einspritzmenge jedes Injektors individuell zu errechnen und selbst kleinste Einspritzmengen mit minimalen Toleranzen zuzumessen. Die Verbrennung bleibt stabil, die Partikelemissionen werden reduziert, insbesondere in der Aufheizphase des Katalysators. Mit CVO bietet Bosch eine ebenso innovative wie günstige Lösung zur Einhaltung zukünftiger Emissionsnormen.

     
  • Automobile Kompetenz
    Umfassendes Leistungsangebot und Know-how

    In die Zusammenarbeit mit Fahrzeugherstellern bringt Bosch sein umfangreiches Technik-Angebot ebenso ein wie die langjährige Erfahrung und breite Expertise in der Benzin-Direkteinspritzung, von Komponenten bis zu integrierten Komplettlösung. Innerhalb nur eines Jahres hat sich die Anzahl der im weltweiten Bosch Fertigungsverbund insgesamt hergestellten Einspritzventile von 25 Mio. auf 50 Mio. und die der Hochdruckpumpen von 5 Mio. auf 10 Mio. verdoppelt.

    System- und Vernetzungskompetenz

    Als Systemanbieter kennt Bosch die technischen Anforderungen, Zusammenhänge und Abhängigkeiten bei der Vernetzung des Antriebssystems Benzin-Direkteinspritzung. Auf der technischen Seite entscheidet vor allem die Fähigkeit, Antriebstechnik exakt nach Systemanforderungen des Kunden zu applizieren und zu integrieren. Beim Thema Wirtschaftlichkeit gilt es, den Aufwand für Entwicklung und Tests zu reduzieren, schneller die Serienreife zu erreichen und dadurch in Summe die Kosten signifikant zu senken.

    Innovationstreiber und Technologieführer

    Bosch gilt als Wegbereiter der Benzin-Direkteinspritzung. 1951 zunächst für den Zweitaktmotor im Kleinwagen „Gutbrod Superior“ auf den Markt gebracht, debütierte die Benzin-Direkteinspritzung für Viertaktmotoren 1954 im legendären Mercedes-Benz 300 SL „Flügeltürer“.

    Das große Engagement von Bosch in der Forschung und Entwicklung fortschrittlicher Benzin-Direkteinspritzung führt kontinuierlich zu Antrieben mit verbesserten Eigenschaften. Bosch Innovationen wie Controlled Valve Operation CVO und lasergebohrte Spritzlöcher ermöglichen die Realisierung innovativer Motorkonzepte mit hohen Einsparpotenzialen bei Verbrauch und CO₂-Ausstoß bei gleichzeitiger Leistungsoptimierung.

    Garant für Qualität und Zuverlässigkeit

    Die erstklassige Qualität von Bosch-Erzeugnissen ist die Basis für technisch hochwertig ausgestattete Fahrzeuge mit Benzin-Direkteinspritzung. Präzision, Belastbarkeit und die auf 240.000 km ausgelegte Laufleistung des Bosch-Systems sorgen für Zuverlässigkeit und Langlebigkeit. Die Verwendung von Edelstahl für die aktuellen Komponenten der Benzin-Direkteinspritzung gewährleistet eine hohe Kraftstoffverträglichkeit und damit den weltweiten Einsatz.

    Weltweite Präsenz

    Bosch ist mit Entwicklungs- und Fertigungsstandorten für die Benzin-Direkteinspritzung weltweit präsent und kennt die spezifischen Anforderungen der Märkte. Diese Nähe zu den Fahrzeugherstellern ist in der Automobilzuliefererindustrie einzigartig und ermöglicht eine enge und flexible Zusammenarbeit. Kurze Wege sparen Zeit und Kosten.

    Standorte in Europa: Bamberg (Deutschland), Nürnberg (Deutschland), Stuttgart (Deutschland)

    Standorte in Asien: Wuxi (China), Shanghai (China), Daejeon (Korea), Yokohama (Japan), Bursa (Türkei)

    Standorte in Nordamerika: Farmington Hills (USA), Charleston (USA), San Luis Potosí (Mexiko)

    Durchgängige Partnerschaft

    Bosch ist über den gesamten Fahrzeug-Lebenszyklus der solide und zuverlässige Partner der Automobilindustrie: von der Konzeption und Entwicklung neuer Benzin-Direkteinspritzungs-Antriebe bis in die Serienfertigung. Und darüber hinaus für die Werkstatt-Diagnose und Ersatzteilversorgung. Globale Logistik und Großserienfertigung auf allen Kontinenten stellen eine schnelle Belieferung sicher. Ansprechpartner vor Ort, in den Bosch-Verkaufshäusern oder als Resident Engineer beim Automobilhersteller, ermöglichen eine durchgängig enge Kundenbetreuung.

     
     
 
 

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