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Eine pfiffige Idee krempelt die Diesel-Einspritztechnik um: Common Rail, eine gemeinsame Kraftstoff-Hochdruckleitung für alle Zylinder. Bisher hatte jeder Zylinder seine eigene Leitung.
Für jeden Zylinder getrennt und bei jedem Arbeitsgang von neuem musste die Einspritzpumpe bisher mit einem Nocken den Einspritzdruck erzeugen. Auch der Einspritzzeitpunkt war von der Nockeneinstellung abhängig.

Das Common-Rail-System kommt mit einer Hochdruckpumpe aus, die einen konstanten Druck für alle Zylindern bereitstellt. Der Clou aber ist ein etwa 30 Kubikzentimeter fassendes Rohr, in dem der Kraftstoff - wie die Luft in einer Luftpumpe - zusammengedrückt wird. Durch seine Kompressibilität wirkt der Kraftstoff wie ein Druckspeicher. Die Pumpe drückt den Treibstoff mit einem Druck bis zu 1350 bar in diese gemeinsame Leitung (Common-Rail). Von dort verzweigen Leitungen zu den Einspritzdüsen.

Der Druck auf der gemeinsamen Leitung kann zu jeder Drehzahl und Last frei geregelt werden. Sensoren messen die Drehzahl an der Nocken- und Kurbelwelle sowie den Druck an der Rail und schicken die Messdaten an das Steuergerät. Ein Druckregelventil stellt den Druck in der Rail präzise ein. Den optimalen Zusammenhang zwischen Drehzahl, Last und Druck haben die Motorenentwickler in aufwendigen Motorversuchen getestet und dem Steuergerät einprogrammiert.

Das eigentliche Herzstück des gesamten Systems ist ein Magnetventil in jeder Einspritzdüse, das in Bruchteilen einer Millisekunde die Düse öffnet und schließt. Das erlaubt, den Spritzbeginn und die Einspritzmenge selbst bei hohem Druck hochgenau zu steuern.

Die Vorteile gegenüber den herkömmlichen Einspritzsystemen: Ein hoher Einspritzdruck kann auch bei niedrigen Drehzahlen zur Verfügung gestellt werden und ist nicht erst, wie bei den herkömmlichen nockenbetriebenen Systemen, bei hohen Drehzahlen verfügbar. Durch die kurze Schaltzeit des Magnetventils ist eine Piloteinspritzung möglich. Das heißt: Knapp vor der Haupteinspritzung öffnet die Düse kurz und drückt einen Spritzer Kraftstoff weniger als in einen Stecknadelkopf passt - in den Brennraum. Dadurch startet die folgende Haupteinspritzung weicher und dämpft das Geräusch des verbrauchsgünstigen Direkteinspritzers auf das Niveau eines Vorkammermotors. Außerdem ist der Temperaturanstieg bei der Verbrennung nicht so hoch. Das wiederum bedeutet weniger umweltschädliche Stickoxide.

Karl-Heinz Hoffmann, Projektleiter Common Rail bei Mercedes-Benz, bringt die Vorteile auf den Punkt:
Je größer der Einspritzdruck, desto kleiner sind die Einspritztröpfchen, um so besser verbrennt das aufbereitete Kraftstoff-Gemisch.


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Diesel-Einspritztechnik: das Common-Rail-System

Das Common-Rail-System im Detail