{Vorher}
Da ist jahrelang von einem Potentiometer an der Drosselklappe die Rede und von
einem Volllast- und Leerlaufschalter, den man besser Schubabschalter genannt
hätte und plötzlich ist der Gaszug weg und ein Stellmotor bedient die Drosselklappe
(Drive by Wire). Was kann so vorteilhaft daran sein, den Gaszug durch einen Motor
zu ersetzen?
{E-Gas: Elektronische Motorleistungssteuerung}
Bevor wir dieser Frage nachgehen, sollten wir erst die Bauteile vollständig klären.
Da ist das Gaspedal, das nur noch eine Feder und zwei Potentiometer bedient, am
besten sogar gegeneinander arbeitend. D.h. steigt bei einem Potentiometer der
Widerstand durch Treten des Gaspedals, so fällt er beim anderen. Immerhin darf
es nicht passieren, dass dem Steuergerät irrtümlich Vollgas signalisiert wird.

{Nachher}
Übrigens sind nicht alle Sensoren an der Drosselklappe selbst entfallen. Um
nämlich der Drosselklappe einen bestimmten Winkel zu geben, muss dieser
ständig gemessen und dem Steuergerät beim Stellen rückgekoppelt werden.
Früher gab es ein extra E-Gas-Steuergerät, heute wird das vom Motormanagement
mit erledigt. Trotzdem bleibt die Frage, was die zweifellos kompliziertere und damit
auch teurere Konstruktion bringt.
Dazu muss man wissen, dass es Systeme gibt, die E-Gas zwingend voraussetzen,
z.B. die Direkteinspritzung mit Schichtladung. Hier reißt bei Teillast das Steuergerät
die Drosselklappe auf, um so viel Luft wie möglich in den Brennraum strömen zu
lassen. Und das alles, obwohl nur wenig Gas gegeben wird. Gaspedal und
Drosselklappe müssen nicht immer synchron sein. Man hat sogar den Eindruck,
die Betriebsbereiche mit nicht synchronem Verhalten der beiden nehmen zu.
Da ist dann kein Starten mit offener Drosselklappe zu befürchten, während diese
bei großer Last vermutlich voll aufgerissen wird, um die Ansaugwiderstände zu
reduzieren. Oder man spart Anreicherung für die Beschleunigung, wenn man die
Klappe langsam öffnet. Inzwischen wird sogar gemessen, ob genug Unterdruck für
den Bremskraftverstärker vorhanden ist. Mit Sicherheit kann auch hier ein die
Drosselklappe steuerndes Motormanagement helfen.
Als die ersten Fahrzeuge mit E-Gas aufkamen, konnten wir uns nicht verkneifen,
den Ausfall des Systems zu simulieren. Wir haben also hinter dem Gaspedal den
Stecker gezogen. Erstaunen allenthalben, als dies der Motor mit einer deutlich
erhöhten Leerlaufdrehzahl beantwortete. Die Philosophie, die dahintersteckt ist,
der Kunde kommt mit diesem erhöhten Leerlauf ohne Abschleppen in die
Werkstatt.
Es gibt übrigens leidvolle Erfahrungen mit E-Gas, z.B. von Audi mit dem Typ 5000,
von dem in USA behauptet wurde, er würde bisweilen von selbst beschleunigen.
Da es sich ausnahmslos um Fahrzeuge mit Automatik handelte, ging der Hersteller
von einer Verwechslung von Fußbremse und Gaspedal aus. Richtig bewiesen
wurde die angebliche Fehlfunktion der Fahrzeuge nie, aber dem Ruf des Audi 5000
hat es sehr geschadet.
Übrigens verdanken die Fahrer(innen) einer Automatik diesem Fiasko die
komplizierter gewordene Startprozedur solcher Fahrzeuge. Sie können sich
vorstellen, wie sehr man Fehlfunktionen in der Richtung vermeiden will. Beim EGas sorgt ein komplizierter Algorithmus dafür, dass der vom Steuergerät
angenommene Fahrpedalwinkel niemals größer ist als der tatsächliche.
Die Einführung von E-Gas hat nicht nur einen zusätzlichen Aktuator gebracht.
Seither wird zwischen dem Steuergerät und den Sensoren in Drehmoment
gerechnet. Aus dem Winkel des Gaspedals bestimmt es den sogenannten
'Fahrerwunsch' und zwar als Anforderung von Drehmoment in Nm. Ein Zuschalten
der Klimaanlage erfährt das Motormanagement ebenfalls als eine solche
Anforderung.
Würde es nicht durch z.B. etwas mehr Drosselklappenwinkel reagieren, könnte das
Fahrzeug einen Tick langsamer werden. Das gilt es zu vermeiden. Die Werte in der
Einheit des Drehmoments werden sogar über das Bussystem übertragen. So ist
also die gegenwärtige Lastanforderung netzweit abrufbar. Umgekehrt kann z.B.
das elektronische Sperrdifferenzial mit Motoreingriff vom Motormanagement eine
deutliche Reduzierung des Drehmoments fordern.
Noch moderner ist ein ESP, das schwierige Handlungssituationen nicht durch
Bremsen sondern durch gezielten Antrieb einzelner Räder behebt. Auch hier
werden Drehmomente übers Netz verbreitet. Kaum zu glauben, dass man die
Rücknahme eines Zündwinkels auch als Drehmomentverlust messen und
einstellen kann. Ein besonders niedriger Leerlauf kann durch eine eilige
Anforderung bei typischen Handlungen vor dem Losfahren als Forderung nach
mehr Nm formuliert werden.

Schichtladung 2
Die Schichtladung besteht als Möglichkeit nur bei der Direkteinspritzung, also seit
etwa 1995. Äußeres Kennzeichen eines Betriebszustandes mit Schichtladung ist
die durch E-Gas vollkommen geöffnete Drosselklappe. Damit ergibt sich schon
eine Verbesserung des Wirkungsgrades durch Wegfall der Drosselung. Die zweite
wird durch ein Gesamt-Lambda deutlich größer Eins erzielt. So ergibt sich bei
Strahlführung der Ansaugluft ein Vorteil von ca. 15 Prozent. Eingespritzt wird dabei
etwa in der Mitte eines meist vierventiligen Zylinderkopfs senkrecht zum Kolben
hin.
Es gibt dann noch die Wandführung, wobei der Kolbenboden die den Strahl in
Richtung Zündkerze führende Wand darstellt. Konzentriert man ein zündfähiges
Gemisch an der Zündkerze ohne Strahl- oder Wandführung, so spricht man von
einer luftgeführten Strahlbildung. Die beiden letztgenannten Systeme erreichen
momentan nur die Hälfte des Wirkungsgrades wie ein strahlgeführtes.
Natürlich ist Schichtladung nur in Teillast realisierbar. Man kann schon froh sein,
wenn damit im großen Gang normale Autobahnschnitte möglich sind. Die
Laststeuerung erfolgt hierbei durch die Einspritzmenge. Je schneller man fährt,
desto mehr näher sich das Gesamt-Lambda der 1, typisches Kennzeichen des
homogenen Betriebs.
{Schichtladung nur mit zusätzlichem NO_X-Speicherkat}
Für das Umschalten zwischen Homogen- und Schichtladung wird also nicht nur die
Einspritzung vom Ansaug- an das Ende des Verdichtungstakts verlegt, sondern
auch noch die Drosselklappe weit geöffnet. Natürlich soll das Umschalten
möglichst der Aufmerksamkeit des/der Fahrers/in entzogen werden, wieder eine
besondere Aufgabe für das Motormanagement.
Viele angebliche Neuerungen im Kfz-Bereich existieren schon sehr lange. Dass
aber der Begriff 'Schichtladung' schon bei Nicolaus August Ottos Erfindung des
Viertaktmotors die Hauptrolle gespielt hat, ist dann doch eine Besonderheit. Der
war nämlich nach intensiver Beobachtung der Rauchentwicklung aus einem
Fabrikschornstein zu der Überzeugung gekommen, dass nur die Schichtladung
den Weg zum Hochdruckmotor ebnen könne.
Zu vermuten ist also, dass Otto nicht den Viertaktmotor, sondern die geschichtete
Ladung erfunden zu haben glaubte. Im Brennraum müsse also der Gasanteil vom
Zylinderkopf bis zum Kolbenboden kontinuierlich abnehmen. Wir wissen heute um
die Fehler in dieser Annahme, sind aber dankbar, dass daraus trotzdem ein die
Welt bestimmendes Motorkonzept entstanden ist. Übrigens hat Otto 1877 schon
ein Patent zur Direkteinspritzung von Kraftstoff erwirkt.