Das Pumpe-Düse-System ist ein Einspritzsystem für Verbrennungsmotoren. Es ist ursprünglich eine Entwicklung der General-Motors-Company (Detroit Diesel Company, DDC) aus den 1930er Jahren. Diese Bauart wurde von Bosch für Volkswagen aufgegriffen und weiterentwickelt und in PKW-Dieselmotoren des Volkswagen-Konzerns eingesetzt. Ab 2007 wird auch Volkswagen zur Einhaltung der Euro-5-Norm seine Dieselmotoren nach und nach mit Common-Rail-Technik ausstatten müssen.

Mit dem Pumpe-Düse-System (kurz: PD) werden höhere Einspritzdrücke als bei der Common-Rail-Technik erreicht (Stand 2005).

Aufbau

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Bei dem Pumpe-Düse-System bilden Pumpe und Einspritzventil eine Einheit. An jedem Zylinder wird separat der Einspritzdruck erzeugt. Das Einspritzsystem ist in den Zylinderkopf integriert. Der Druckaufbau geschieht mechanisch.

Durch eine zusätzliche Nocke wird über Rollenkipphebel und Stößel ein kleiner Plunger (hier: eine Art Kolben) betätigt. Die Nocke ist so geformt, dass dies mit Hochgeschwindigkeit geschieht, um den benötigten Hochdruck schnell aufzubauen. Der Druckaufbau im sogenannten Plungerraum unter dem Kolben und damit der Einspritzverlauf wird von einem Magnetventil oder einem Piezo-Aktor zeitlich gesteuert. Der Druckaufbau kann erst entstehen, wenn das Ventil geschlossen wird. Das schnelle Öffnen des Ventils sorgt für ein scharfes Ende der Einspritzung, was für eine vollständige und saubere Verbrennung sehr wichtig ist. Ein Piezo-Aktor arbeitet bis zu dreimal schneller und laufruhiger als ein vergleichbarer Magnetsteller. Aktuell verfügt der 2.0 TDI im neuen VW Passat 2005 über ein solches Piezo-Pumpe-Düse-Element, welches mit einem Spitzendruck von 220 MPa (2.200 bar) arbeitet.

Vorteile

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• Weil der Druck in der PDE (Pumpe-Düse-Einheit) - und damit der Einspritzdruck - durch die Nocken der Nockenwelle ermöglicht wird, ist die dafür benötigte Antriebsenergie nur in dem für die Einspritzung relevanten Bereich aufzubringen. Verglichen mit dem Common-Rail-System ist der Umfang der Komponenten wesentlich geringer und einfacher (keine Hochdruckpumpe, kein Rail).
• Der hohe Druck begünstigt die feinste Vernebelung des durch die Einspritzventile eingebrachten Dieselkraftstoffes. Kleinere Tröpfchen bedeuten kleineres Verhältnis von Volumen zur Oberfläche, was günstig für eine geringere Rußbildung ist.
• PD-Diesel haben aufgrund des hohen Einspritzdrucks einen sehr guten Wirkungsgrad und liefern bei geringem Verbrauch bis zu mittleren Drehzahlen ein sehr hohes Drehmoment

Nachteile

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• Aufgrund der o.g. Nockenabhängigkeit kann eine Einspritzung (zeitlich, d.h. über den Winkel betrachtet) nur ausgelöst werden, wenn auch der Nocken die Pumpe antreibt. Das bedeutet, der Bereich der möglichen Einspritzzeitpunkte ist um einen bestimmten Bereich um den oberen Totpunkt eingeschränkt, was zwar dem Wirkungsgrad, aber nicht der Laufruhe zugute kommt (siehe unten).
• Verglichen mit dem Common-Rail-System ist der Antrieb der Nockenwelle und der Zylinderkopf aufwändiger gestaltet.
• Verhältnismäßig hoher Aufwand, da prinzipbedingt jeder Motorzylinder über eine eigene Pumpe verfügt. Daher wird die PD-Technik derzeit überwiegend für 3- und 4-Zylinder-Dieselmotoren eingesetzt.
• Aufgrund des hohen Einspritzdrucks und der eingeschränkten Möglichkeit, Einspritzdruck, -zeitpunkt und -menge in feinen Schritten zu verändern, gilt der Motorlauf als wenig kultiviert.
• Die höheren Belastungen durch den schlagartigen Druckaufbau der einzelnen Aktoren sorgen für eine hohe Beanspruchung der Nockenwelle und ihres Antriebs. Da dieser vielfach über einen Zahnriemen geschieht, gilt dieser als besonders gefährdet.

Absehbares Auslaufen

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Mittlerweile haben bezüglich des Höchstdrucks (> 2000 Bar) die Common Rail-Systeme aufgeholt. Ab ca. Ende 2006 / 2007 werden neue Dieselmotoren des VW-Konzerns nur noch für Hochdruck-Common-Rail-Einspritzsysteme entwickelt werden. Ab ca. 2012/2013 wird die Produktion von Pumpe-Düse-PKWs eingestellt.

Der Grund für den Abschied von der Pumpe-Düse-Technik liegt in den höheren Produktionskosten. Nach VW-Zahlen ist ein Motor neuester Generation ca. 100 Euro teurer in der Herstellung als ein vergleichbarer Common-Rail-Motor. Außerdem geht man davon aus, dass die höheren PD-Einspritzdrücke in Zukunft eine geringere Rolle spielen werden, weil Partikelemissionen durch Partikelfilter beseitigt werden.

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