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Grundlagen bei Einspritzanlagen

Vom Prinzip ist eine Einspritzanlage nichts anderes, wie ein Vergaser, allerdings ist die physikalische Umsetzung bei den "modernen" Anlagen mit elektronischen Sensoren und Aktoren realisiert, was viele Vorteile hat. Die mechanischen Einflüsse sind damit eliminiert und die Anpassung an den Motor kann wesentlich feiner erfolgen. Dies ermöglicht eine wesentlich höhere Leistungsausbeute und geringeren Kraftstoffverbrauch, sowie Schadstoffausstoß, bei guter Anpassung an den Motor.

Diese Seite kann auch als Anregung für das Adapieren anderer modernerer Motronics dienen. Es sollte nur etwa der Hubraum und die Leistung des Spendertriebwerkes dem gewünschten Empfänger entsprechen, die Feinanpassung macht ja das Steuergerät per Sensoren. So ist auf alle Fälle schon mal ein besseres Laufverhalten möglich, als es ein "perfekt" angepaßter Vergaser ermöglicht. Auch die Verwendung von frei programmierbaren Anlagen ist möglich und klingt einfach, doch schon meist nach dem Ausführen des Installationsprogrammes wird man auf den Boden der Tatsachen zurückgeholt:

Fehleinstellungen der Motordaten im Steuergerät können zu kapitalen Motrschäden führen. Eine Haftung...kann nicht übernommen werden.

Hier kann bei Einsteigern in die Motortechnik und Elektronik nur die Erfahrung eines Motorenspezialisten weiterhelfen und vor größeren Investitionen von Lehrgeld bewahren. Auch bei selbstlernenden Systemen fangen die Probleme beim Start- Motortemperatur und Warmlaufkennfeld an, die überhaupt ein Anlaufen des Motors ermöglichen und vom Anwender eingegeben werden müssen.

Man sollte sich aber im Klaren sein, daß ohne eine vernünftige Basis kein großer Erfolg zu erreichen ist. Soll mehr Leistung erziehlt werden, muß schon die Mechanik optimiert, überholt und verbessert werden. Mit alten ausgeleierten Laufbuchsen wird man keinen großen Erfolg haben und der nächste Motorschaden wird bald kommen. Außerdem ist die Anpassung nur dann sinnvoll, wenn das Gesamtsytem Ansaugtrakt/Zylinderkopf-Nockenwelle/Motorblock/Auspuff einigermaßen aufeinander abgestimmt ist und in die Optimierung mit einbezogen wird.

Grundsysteme einer Einspritzanlage

Hier sind die mechanischen Einspritzanlagen ausgenommen, wie Bosch K-Jetronic oder Kugelfischer Renneinspritzanlagen mit einer Verteilereinspritzpumpe, die vom System mit dem einfachen Dieseleinspritzanlagen vergleichbar ist. Man beachte: selbst diese mechanischen Systeme sind besser als Vergaser! Erklärungen zur Funktion werden nach und nach per Link hinterlegt:

Alpha-N

Hierbei wird der Drosselklappenwinkel (Alpha) und die Drehzahl (N) als Hauptgrößen für die Berechnung der Benzineinspritzmenge herangezogen. Bis in die 90'er hatten noch viele Serienautos dieses System, bei den früheren Abgaswerten konnte dies kombiniert mit einer Lambdasonde für geregelte Kat's verwendet werden. Im Rennsport nimmt man dieses System auch relativ gerne, da keinerlei Sensoren im Ansaugkanal eingebaut sind, die einen Strömungsverlust erzeugen könnten. Alle dafür nötigen Sensoren waren schon früh sehr zuverlässig und damit für rauhe Bedingungen geeignet. Die Anpassung an unterschiedlichen Luftdruck, Temperatur usw. ist hier ähnlich schlecht wie beim Vergaser möglich. Entweder man verwendet Zusatzsensoren, oder wie oft gesehen, programmiert der "Tuner" vor jedem Rennen auf die momentanen Wetterbedingungen.

Saugrohr Unterdruck

Hier reicht es über einen Drucksensor die Last und benötigte Einspritzmenge in Kombination mit der Motordrehzahl zu berechnen. Gerade für aufgeladene Motoren ist dieses System gut geeignet, da man nicht nur Unterdrücke, sondern auch Überdrücke messen kann. Die Einspritzmenge wird über ein zweidimensionales Kennfeld, also eine Kennlinie berechnet. Um für Vollast eine schnellere Gemischanreicherung zu bekommen, ist bei diesem System oft ein Drosselklappenschalter eingebaut.

Luftmassen- Mengenmessung

Hiermit wird mit einem Sensor die angesaugte Luftmasse direkt gemessen und mit Verrechnung der Drehzahl die entsprechende Benzinmenge in den Brennraum eingespritzt. Die nötigen Sensoren sind noch nicht so lange auf dem Markt, darum wurde dies erst in jüngster Zeit verwendet. Zu beginn, als die Luftmassenmessung noch nicht möglich war, hat man sich mit der Luftmenge (Volumenmessung, mit Stauklappen) und diversen Korrekturen beholfen. Die Luftmassenmessung benötigt ein 3-Dimensionales Kennfeld im Steuergerät, entsprechend aufwändig ist die Programmierung, weshalb sich dieses System erst jetzt auch im Nachrüstbereich langsam durchsetzt. Jedoch ist hier die feinste und beste Anpassung der Einspritzung an den Motor möglich. Auch wetterbedingte Änderungen der Lufteigenschaften werden ohne Zusatzsensoren korrekt erfasst. Für minimalen Benzinverbrauch und bestmögliche Abgaswerte ist dieses System seit Jahren im Serienautomobilbau Standard.
Die Luftmassenmessung ergibt eine sehr präzise Motorregelung, gerade im Leerlauf oder Teillastbereich. Dies hat wiederum sehr große Vorteile bei der Gemischregelung für die Abgasentgiftung. Bei Systemen mit Lambda Regelung, die inzwischen auch schon im Rennsport eingesetzt werden, wird im unteren Lastbereich der Luftmassensensor hauptsächlich für die Gemischregelung verwendet, bei Vollast die Lambdasonde, da hier auch der Abgasstrom schnell genug ist, dass eine Motorregelung sinnvoll ist.

Je nach Leistungsfähigkeit der verfügbaren Steuergeräte wurden in der Vergangenheit auch Kombinationen der oben genannten Hauptsensoren verwendet. Zum Teil auch für sogenannten Notlaufprogramme. Fällt ein Sensor aus, wird auf eine andere Betriebsart umgeschaltet. Während ein Corolla aus den 90'ern ohne elektrischen Kontakt zum Unterdrucksensor gar nicht mehr läuft, hat ein Turbodiesel von Mercedes ohne angeschlossenen Schlauch zum Saugrohr einfach keine Leistung (da kein Ladedruck gemessen). Alleine das Wissen über die Funktion der Sensoren ermöglich dem Benutzer schon die korrekte Vordiagnose für die Fehlersuche.

Warum noch mehr Sensoren?

Um weitere Betriebszustände oder Fehler erkennen zu können (was ein mechanisches System niemals konnte) erfasst man diverse Temperaturen und Klopfgeräusche. Da die stöchometrisch korrekte Einspritzmenge aber je nach Betriebszustand eine unterschiedlich gute Verbrennung ergibt, verwendet man auch noch Abgassonden. Die Lambdaregelung ist gerade im Leerlaufbereich aber relativ langsam (Mal beim Abgastest aufpassen).

Sensoren

(Diese sind nicht bei allen Systemen vorhanden)

• Kühlwassertemperaturfühler
• Ansauglufttemperaturfühler (bei Hitzdraht- oder Heißfilmsensor oft integriert)
• MAP Sensor (Absolutdruck im Saugrohr)
• Klopfsensor
• Drehzahlsensor (Hall- oder Induktionsgeber)
• OT Sensor (manchmal mit Drehzahlsensor kombiniert)
• Lambda Sonde (beheizt/unbeheizt)
• Drehwinkelpotentiometer/Schalter der Drosselklappe
• Kraftstoffdruckregler (mechanisch-kombiniertes System)

Aktuatoren

• Kraftstoffdruckregler (mechanisch-kombiniertes System)
• Einspritzventile
• AGR-oder Sekundärluftsysteme (Abgasrückführung)
• Inzwischen ist auch das elektronische Gaspedal Standard. Das Steuergerät darf je nach gewähtem Lastzustand über das Gaspedal die korrekte Drosselklappenöffnung auswählen. Gerade bei Automatikfahrzeugen sehr Sinvoll...