Optimierte Kraftstoffeinspritzung für umweltfreundliche Motoren

Automotoren sparsamer, leiser und umweltfreundlicher zu machen, dabei hilft die neue Ansteuerelektronik für Common-Rail-Diesel, die Stefanie Reichel in ihrer Diplomarbeit an der RUB-Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik entwickelt hat Ihre Steuerung optimiert die Diesel-Einspritzung in den Brennraum – maßgeschneidert für jede Fahrsituation.

Über ihre Arbeit berichtet sie in JuniorRUBIN, das ab sofort in der Pressestelle der RUB zu haben und im Internet zu lesen ist.

Auf den Spannungsverlauf am Aktuator kommt es an

Bei der Einspritzung des Kraftstoffs in den Brennraum eines Motors mit Direkteinspritzsystem spielt der Injektor die zentrale Rolle: Er setzt die Signale der Motorsteuerung in eine Änderung des Öffnungsquerschnitts und die Öffnungsdauer einer Düse um. Als Stellelement nutzt man seit neuestem piezo-elektrische Aktuatoren: Kristallkörper, bei denen durch Zusammendrücken oder Auseinanderziehen eine elektrische Spannung entsteht. Die Einspritzrate des Kraftstoffs hängt also von der Ansteuerspannung am Piezoaktuator ab – entscheidend für die optimale Einspritzung ist daher der Spannungsverlauf am Piezoaktuator.

Glockenkurve eignet sich am besten

Stefanie Reichel entwickelte eine Ansteuerelektronik für piezoelektrische Aktuatoren, die eine Kraftstoffeinspritzung mit einem beliebigen, genau definierten Einspritzprofil ermöglicht. Dabei ging es vor allem darum, dass die Ansteuerschaltung variable Signalverläufe erzeugen kann, aber auch, dass sie besonders effektiv arbeitet, d.h. hohe Verlustleistungen vermeidet. Als Ansteuersignal wählte sie die Glockenkurve, da sie einen besonders sanften Bewegungsablauf ermöglicht. Mittels Computersimulation optimierte sie die Schaltung weiter, bis sie sie schließlich realisierte. Tests im realen Betrieb mit angeschlossenem Piezoaktuator bestätigten die gewünschten Eigenschaften.

15 mal studentische Forschung

In insgesamt 15 Beiträgen geht es in JuniorRUBIN um studentische Forschungsprojekte aus allen Bereichen der Uni: Verbotene Liebe – Die Verfolgung von „Rassenschande“ im Ruhrgebiet; Eine Großstadt entsteht – Aspekte der Bochumer Eingemeindungen; Computer lernen sprechen; Der kleine Unterschied in Worten – Geschlechtsspezifische Gespräche in Dozentensprechstunden; Antimikrobielle Peptide: Antibiotika der Zukunft?; Ist schlafen erblich? – Genetische Ursachen der Narkolepsie; Ski und Rodel gut – Wintersport in der Skihalle; Gesucht: Argoland – Auf der Spur eines verschwundenen Mikrokontinents; DNA-Vergleich per Münzwurf; Das richtige Haus am richtigen Ort; Die Geburt neuer Sterne beobachten; Diesel-Einspritzung nach Maß; Mit Hochdruck für die Umwelt – Altöl trickreich recyceln; Talsperrenüberwachung mit dem Handy; Werkstoffe erinnern sich.