Fiat Gruppe - der innovative Diesel-Pionier schreibt Geschichte

Fiat Auto hat mit seinen Forschungs- und Entwicklungsingenieuren ein Stück moderner Dieselmotoren-Geschichte geschrieben. Wenn heute von Common Rail-Technik oder Unijet- und Multijet-Diesel die Rede ist, dann steckt unter der Motorhaube des jeweiligen Fahrzeugs eine gehörige Portion italienischer Erfindergeist samt der daraus resultierenden Technik.

Genauer ein Einspritzsystem, das den Bau leistungsstarker und wirtschaftlicher Dieselmotoren ermöglicht und aus den "lahmen Stinkern" vergangener Tage regelrechte Ampelsprinter mit Hang zum Sparen macht. Eigenschaften, die mit verantwortlich für den Diesel-Boom sind, der durch die aktuell hohen Kraftstoffpreise weiter angeheizt wird.

Über 40 Prozent aller heute in Europa verkauften Autos werden von einem Dieselmotor angetrieben. Ein Großteil davon basiert auf der Common Rail-Technik, eine Erfindung von Fiat Auto, die zusammen mit Bosch zur Serienreife gebracht wurde und die Ende des 20. Jahrhunderts den Dieselmotorenbau revolutionierte. Dabei handelt es sich um ein Direkteinspritzsystem, das mittlerweile weltweit von 18 Automobilherstellern verwendet wird und das mit der 2. Generation – dem Multijet-System – von Fiat Auto selbst konsequent weiterentwickelt wurde.

Auf dem deutschen Markt bietet die Fiat Gruppe aktuell in 14 Baureihen ihrer Marken Alfa Romeo, Fiat und Lancia Modelle mit Multijet-Diesel-Triebwerken an, deren Leistungsspektrum zwischen 51 kW und 129 kW (70 PS und 175 PS) liegt.

Die Common-Rail-Geschichte

Der Weg vom ersten Selbstzünder von Rudolf Diesel zum High-Tech-Direkteinspritzer von heute erhielt 1987 eine wichtige Weichenstellung. Damals wurde der Fiat Croma TD i.d. vorgestellt, der weltweit erste Serien-Pkw mit Diesel-Direkteinspritzmotor. Wegen des harten Verbrennungsgeräusches des Triebwerks glaubten damals jedoch allenfalls große Optimisten an die Zukunft dieser Antriebstechnologie.

Einer von Ihnen war Vittorio Ghidella, der damalige Chef von Fiat Auto. Die Direkteinspritzung war in jenen Jahren eine brillante technische Innovation und ermöglichte erstmals eine effizientere Verbrennung bei Dieselmotoren. Um die Verbrennungsgeräusche zu senken, kamen nur zwei Möglichkeiten in Frage: Vollkapselung des Motors oder ein verbessertes Einspritzverfahren. Die Konstrukteure von Fiat Auto entschieden sich für den zweiten Weg. Dabei konzentrierten sie ihre Arbeit auf die Entwicklung des Common Rail-Prinzips – mit Erfolg.

Zehn Jahre nach dem Fiat Croma TD i.d. erlebte 1997 der Alfa 156 JTD auf der IAA in Frankfurt seine Weltpremiere – ausgerüstet mit einem innovativen Turbodiesel-Triebwerk mit Common Rail-Technik. Der Motor revolutionierte den Dieselantrieb. Seine herausragenden technologischen Merkmale sind das Common Rail, eine alle Zylinder versorgende Druckleitung, und die in zwei Phasen unterteilte Einspritzung des Kraftstoffes – kurz Unijet genannt.

Es war ebenfalls die Marke Alfa Romeo, die 2002 den weltweit ersten Diesel mit Multijet-Einspritzung und Vierventil-Technologie einführte. Hierbei sorgt eine in vier Phasen aufgegliederte Einspritzung für noch mehr Leistung, Drehmoment und Wirtschaftlichkeit. Eine Entwicklung, die aktuell im kleinsten Vierzylinder-Diesel mit Common Rail-Technik (1,3-Liter, 51 kW/70 PS) auf dem Markt endete.

Das Unijet-System

Das Unijet-System mit Common Rail und Zweiphasen-Einspritzung bietet entscheidende Vorteile: bei den herkömmlichen Direkteinspritzern muss die Einspritzpumpe gleichzeitig die zentralen Funktionen Druckaufbau und Kraftstoffverteilung bewältigen. Da aber die mechanisch vom Motor angetriebene Einspritzpumpe ihre Leistung drehzahlabhängig entwickelt, sind einer variablen Steuerung von Einspritzzeitpunkt, Einspritzmenge und der Bereithaltung des maximalen Förderdrucks enge Grenzen gesetzt. Die Common Rail-Technik durchbricht diesen starren Funktionsaufbau und eliMINIert bauartbedingte Nachteile.

Die Standard-Einspitzpumpe und die mechanischen Düsen werden durch eine alle Zylinder ansteuernde Druckleitung (Common Rail) sowie elektrohy-draulische Einspritzdüsen ersetzt. Eine separate Hochdruckpumpe erzeugt konstant hohen Druck von maximal 1.350 bar, der über kurze Einspritzleitungen den Injektoren zur Verfügung steht. Diese Einheit sorgt so für eine optimale Zerstäubung des Kraftstoffs im zentralen Verbrennungsraum. Ein elektronisches Steuergerät (E.C.U = Engine Control Unit) überwacht die Einspritz- und Verbrennungsabläufe. Hierbei kann die Elektronik charakteristische Größen wie Einspritzzeitpunkt und Einspritzdauer für jeden Arbeitstakt des Motors optimal auswählen.

Generell zeichnet sich das System durch zwei elementare Kernfunktionen aus: erstens ermöglicht Unijet eine besonders fein dosierte Piloteinspritzung des in einer Hochdruckpumpe vorverdichteten Dieselkraftstoffs. Jeder Einspritzvorgang wird in die extrem schnell hintereinander folgende Vor- und Haupteinspritzung unterteilt. Dieses Verfahren bewirkt unter anderem eine Reduzierung des für Direkteinspritzer typisch harten Verbrennungsgeräusches.

Zweitens gewährleistet das Unijet-System eine variable und von der Motordrehzahl unabhängige Steuerung des Einspritzdrucks. Der Druck in den Einspritzdüsen, den Injektoren, beträgt je nach Betriebszustand zwischen 150 und 1.350 bar. Der extrem hohe Maximaldruck wird permanent in der Verteilerleitung vorgehalten. Dabei regelt die zentrale Rechnereinheit die Leistungsfreigabe an den Einspritzdüsen über die ständige Signalauswertung eines speziellen Drucksensors und durch die Steuerung des Druckregulators.

Zusammengefasst senkt das Unijet-System deutlich den Verbrauch, erhöht die Leistungsausbeute und die Fahrleistungen, garantiert hohe Drehmomente bei niedrigen Drehzahlen, verringert die Abgasemission und erhöht durch die Reduzierung der Verbrennungsgeräusche die Laufruhe des Dieselmotors.

Das Multijet-System

Alfa Romeo führte als weltweit erster Automobilhersteller Ende 2002 die neue Generation der Multijet-Dieselmotoren ein. Die Technik der Vierventil-Triebwerke basiert auf dem Unijet-System und unterscheidet sich von diesem vorrangig durch eine Mehr-Phasen-Einspritzung. Je Verbrennungsvorgang folgen der Piloteinspritzung dabei zwei Haupteinspritzungen. Im kalten Motorzustand folgt auf die Piloteinspritzung noch eine weitere Voreinspritzung.

Die zentralen Funktionselemente des Multijet-Systems bestehen im wesentlichen aus drei Komponenten: der weiterentwickelten Common Rail-Einheit mit zwei neuen Verfahren für die automatische Steuerung des eingespritzten Kraftstoffes; den ebenfalls weiterentwickelten Injektoren und – als zentrales Element – eine neue Steuereinheit (Electronic Control Unit). Sie überwacht das elektronische Öffnen und Schließen der Injektoren und ermöglicht jene Mehrfacheinspritzungen, die nötig sind, um die in der Brennkammer auftretenden Druck- und Temperaturverhältnisse optimal zu steuern. Je nach Betriebszustand des Motors wird die Anzahl der Einspritzungen – die genannten vier (und bei Bedarf mehr) statt bisher zwei – , deren Dauer sowie die Einspritzmenge individuell konfiguriert.

Dabei werden ganz unterschiedliche Parameter in Abhängigkeit von der jeweiligen Betriebsphase gesteuert. Unter Vollast wird die Rußentwicklung effektiv reduziert und das Drehmoment angehoben. Im Kaltstart- und Leerlaufbereich werden dagegen wirkungsvoll die Verbrennungsgeräusche gesenkt.

Ein Vergleich des zeitlichen Modus der Einspritzung zwischen dem Unijet- und Multijet-System zeigt folgenden Ablauf: Die sogenannte Piloteinspritzung, durch die besonders das typische harte Verbrennungsgeräusch der Dieselmotoren gesenkt wird, erfolgt bei beiden Systemen in einem vergleichbaren Zeitfenster. Während in der restlichen Phase beim Unijet-Verfahren die Haupteinspritzung erfolgt, laufen im Multijet-Verfahren über den vergleichbaren Zeitraum die Vor- und Haupteinspritzungen ab. Die ursprüngliche Haupteinspritzung ist deshalb kürzer.

Dank dieser Mehrfacheinspritzungen können die Drücke, die Temperaturen und die Luftverhältnisse im Brennraum präziser als je zuvor bei einem Dieselmotor kontrolliert und gesteuert werden. Je nach Betriebsbereich wird so das Ansprechverhalten optimiert, die Rauchentwicklung reduziert, die Laufruhe verbessert und das Drehmoment gesteigert. Gleichzeitig werden die Geräusche und Emissionen MINImiert.

Modelle und Markt

Fiat Auto setzt mit dem innovativen Multijet-System einmal mehr die Standards in der Common Rail-Dieseltechnologie und unterstreicht seine technische Kompetenz im Antriebsbereich. Mehr Leistung, reduzierter Verbrauch, optimierte Laufruhe und MINImierte Schadstoffemission – das sind die herausragenden Vorteile der innovativen Multijet-Diesel. Vorteile, von den die Baureihen der drei Marken des italienischen Automobilkonzerns und damit auch die Kunden profitieren – nicht zu vergessen die Umwelt.

Aktuell bietet Fiat Auto mit seinen drei Marken Alfa Romeo, Fiat und Lancia die Wahl zwischen vier Multijet-Motoren: ein 1,3-Liter-Vierventiler mit 51 kW (70 PS), ein 1,9-Liter-Zweiventiler mit 76 kW (100 PS), dessen Vierventil-Pendant mit 103 kW (140 PS) und ein 2,4-Liter-Fünfzylinder-Vierventiler mit 129 kW (175 PS). Alle Motoren wurden von Fiat GM-Powertrain entwickelt – dem Joint Venture zwischen Fiat Auto und General Motors. Wie stark die High-Tech-Diesel gefragt sind zeigt ein Blick auf die Produktionszahlen. Bis dato liefen in den Werken Bielsko Biala (Polen) und Pratola Serra (Italien) rund 324.000 Multijet-Motoren von den Bändern.

Alfa Romeo bietet im Modelljahr 2004 in insgesamt fünf Baureihen – Alfa 147, Alfa 156, Alfa Sportwagon, Alfa GT und Alfa 166 – Multijet-Triebwerke an. Fiat offeriert die innovative Diesel-Antriebstechnologie in insgesamt sieben Baureihen: Fiat Panda, Fiat Punto, Fiat Idea, Fiat Stilo, Fiat Stilo Multi Wagon, Fiat Doblò und mit dem Fiat Doblò Cargo auch im Nutzfahrzeugsegment. Lancia setzt Multijet-Diesel in den Baureihen Lancia Ypsilon, Lancia Musa und Lancia Thesis ein.

Der Absatz von Dieselmodellen in Europa und damit auch in Deutschland nimmt ständig zu. Schon heute beträgt der Dieselanteil auf dem deutschen Markt über 40 Prozent. Anteil daran haben neben der durch die innovative Dieseltechnik bedingten Ausmerzung alter Diesel-Untugenden auch die steigenden Kraftstoffpreise. Letztere bewirken ein Umdenken bei den Kunden, die wirtschaftlichen Verbrauch, geringen Unterhaltskosten und langer Laufleistung den Vorzug geben – dank der von Fiat Auto entwickelten Common Rail-Technik ohne Abstriche an Leistung und Fahrkomfort.