Natürlich brauchen die Einspritzventile noch einen Anschluss für Kraftstoff an ihrem
oberen Ende, heute 'top feed' (im Gegensatz zu 'bottom feed') genannt. Später kam
auch noch ein Luftanschluss hinzu, der ihnen das Adjektiv 'luftumspült' für eine
bessere Vermischung mit Luft besonders im Leerlauf bringen sollte.
Aber in den Anfängen ist da nur eine Ringleitung, die über T-Stücke die einzelnen
Einspritzventile versorgt. Man muss sich das Ganze als ein unter Druck stehendes
System vorstellen, bei dem kurzzeitig durch Magnete zu den Ansaugkanälen hin
geöffnet wird. Die Leitung muss ein so großes Volumen haben, dass der Druck bei
einer solchen Aktion so wenig wie möglich abfällt. Beim Reihenmotor hat sich sogar
ein etwas dickerer Vierkant herausgebildet.

Woher kommt dieser Druck? Natürlich konnte man für so eine Anlage keine
mechanische Membranpumpe (Bild oben) nehmen, wie sie bei Vergasermotoren
üblich war. Ihre ruckhafte Förderung würde keinen konstanten Druck an den
Einspritzventilen ergeben. Beim Vergaser gleicht die Schwimmerkammer das aus.
Aber elektrische Pumpen sind auch schon im Zusammenhang mit
Vergasermotoren bekannt, also kein Neuland.

Es wird eine elektrische Kraftstoffpumpe im Tank (Bild oben) oder davor eingebaut.
Die besondere Position ergibt sich, weil man die Länge der Saugleitung möglichst
kurzhalten will. Deshalb ist auch der Kraftstofffilter auf der Druckseite der Pumpe
angeordnet. Unterdruck begünstigt Dampfblasenbildung, bei der Kraftstoff ein
Vielfaches seines Raumes einnimmt und eine vernünftige Zumessung unmöglich
macht.
Leider ist diese Position für die Kraftstoffpumpe nicht günstig gewählt. Sie verfügt
zwar über ein kleines Sieb auf ihrer Saugseite, das aber nicht wirklich vor Schmutz
schützt, der im normalen Betrieb und natürlich vermehrt beim Trockenfahren in die
Pumpe gelangt. Lange Jahre dominiert hier die Rollenzellenpumpe. Kleine
Wälzkörper werden in den Nuten einer Trommel in einem dazu exzentrischen
Zylinder bewegt, bei dem an dem sich weitenden Teil die Saug- und dem sich
verengenden Teil die Druckleitung mündet.

Da es sich also um eine Pumpe mit umlaufendem Verdränger handelt, bei der
Rollreibung vorherrscht, kann man sich den Verschleiß durch Fremdpartikel lebhaft
vorstellen. Sehr häufig war z.B. nach 100.000 km meist nicht nur eine neue Pumpe,
sondern meist sogar ein komplettes Modul erforderlich, weil anders nicht zu haben.
Zu einem solchen gehört neben dem Schwimmer für die Tankanzeige auch der
Catch-Tank, der Kraftstoff für die Versorgung in Kurven bereithält.
Irgendwann wird diese Pumpe mit umlaufendem Verdränger durch eine
Strömungspumpe ersetzt. Diese hat den großen Vorteil, unempfindlicher gegen
Schmutz zu sein, aber auch den Nachteil, sich bei der Erzeugung hoher Drücke
schwer zu tun. So entsteht ein Laufrad, das innen als erste Stufe eine Seitenkanalund außen als zweite Stufe eine Peripheralpumpe enthält.
Die Seitenkanalpumpe ist selbstansaugend, weil sie auch gas- oder dampfförmige
Bestandteile transportiert, entwickelt einen hohen Haltedruck, der schon in diesem
frühen Stadium der Förderung der Dampfblasenbildung entgegenwirkt. Die
Peripheralpumpe in der zweiten Stufe sorgt dann für den hohen Druck von bis zu
4 bar, der zusätzlich die Bildung von Kraftstoffdampf verhindert.
So langsam haben wir das Kraftstoffsystem beisammen. Fehlt noch die
Betrachtung des Drucks, denn auch dieser bestimmt die Einspritzmenge. Um diese
allein von der Einspritzzeit abhängig zu machen, versucht man den Druck
möglichst konstant zu halten. Nein, nicht absolut, sondern in Abhängigkeit vom
Saugrohrdruck. Denn der schwankt je nach Öffnung der Drosselklappe, die man
vom Vergaser übernommen hat.
Es gibt also einen Vorlauf mit Pumpe, Filter und Ringleitung und einen Rücklauf.
Zwischen beiden ist der Systemdruckregler, der erfreulich lange von der Elektronik
verschont geblieben ist. Eine Öffnung der Ringleitung wird durch eine
federbelastete Membran so lange zugehalten, bis der Druck die Kraft der Feder
überwindet und sich selbst den Weg zum Rücklauf öffnet, so lange, bis der Druck
wieder unter den von der Feder bestimmten sinkt.
Im Anfang kann man die Vorspannung der Feder noch einstellen, was noch keine
feste Druckdifferenz zum Saugrohrdruck erlaubt. An deren Stelle tritt später eine
Verbindungsleitung des Federraums mit dem Saugrohr. Sinkt dort der Druck, wird
die Feder entsprechend entlastet und öffnet bei entsprechend früherem
Kraftstoffdruck. Das Steuergerät kann sicher sein, dass z.B. bei von 4 auf 2 ms
geänderter Einspritzzeit wirklich exakt die Hälfte an Kraftstoff eingespritzt wird.
Bleibt noch das meist vergessene kleine Rückschlagventil an der Kraftstoffpumpe.
Es verhindert, dass bei abgestelltem Motor Kraftstoff aus dem System in den Tank
zurückfließt. Dieses Halten des Drucks ist nicht nur für schnelles Wiederanlassen
des Motors erforderlich, sondern schützt wiederum vor Dampfblasen, die sich z.B.
nach Abstellen eines heiß gefahrenen Motors bilden können.
Es fehlt noch die Pumpen-Sicherheitsschaltung. Sie können deren Wirkung leicht
feststellen, indem Sie die Zündung einschalten und die Ohren spitzen. Wenn Ihr
Auto zu einer bestimmten Spezies gehört, können Sie die Pumpe kurz anlaufen
hören. Diese Einspritzanlagen brauchen also den Druckaufbau. Es gibt aber auch
Autos, bei denen die Pumpe definitiv erst ab Motorstart zu laufen beginnt.
Bleibt die Frage, warum die Pumpe nicht immer mit eingeschalteter Pumpe mitläuft.
Das Saugrohr kann ja nicht volllaufen, denn die Einspritzventile sind zu. Das
scheinbar eigentümliche Verhalten der Pumpe dient der Sicherheit. Die Pumpe
läuft nur mit, wenn der Motor läuft, mithin das Kraftstoffsystem kein Leck aufweist
und kein eventueller Brand ausgebrochen ist. In einen solchen sollte auf keinen
Fall noch zusätzlich Kraftstoff gefördert werden.

Wichtig bei Erneuerung des Filters ist der Pfeil auf seinem Gehäuse. Wehe, man
montiert ihn verkehrt herum. Dann wirkt das Flusensieb (1) nicht richtig. Flusen, die
sich aus dem Filtermaterial lösen, können in der weiteren Anlage Schaden
anrichten. Überhaupt hält der Filter lange durch. Bei Fehlern an der Anlage ist man
geneigt, den Filter als erstes zu erneuern, was sich aber selten als Lösung erweist.
D-Jetronic 2
Jetzt könnte man meinen, zu einer elektronischen Benzineinspritzung gehöre auch
eine elektronische Zündung. Weit gefehlt, die Zündung wird in den Anfängen so
belassen, wie sie ist, also mit Verteiler, Unterbrecherkontakten und mechanischer
Fliehkraft- bzw. Unterdruckverstellung. Einzige Ausnahme ist eine kleine, im
unteren Teil des Verteilers zusätzlich angebrachte 'Schublade', die den für die
Berechnung des Einspritzsignals nötigen Impuls liefert.
Analoge Steuergeräte müssen die Daten 'on the run' verarbeiten, also direkt und
ohne mögliche Zwischenspeicherung. Um Echtzeit braucht man sich bei jener
Technik nicht zu kümmern. So wie das Signal hereinkommt, wird es verarbeitet und
über den Endverstärker ausgegeben. Das Startsignal der D-Jetronic wird sogar
noch, je nach Anzahl der Gruppen, von einem oder zwei Kontakten mit
entsprechenden Nocken im Verteiler gegeben.
Wichtigster Sensor ist der Drucksensor, dem die Anlage den ihr erst später
zugeordneten Kennbuchstaben verdankt. Es ist wohl die einzige Übernahme aus
den Zeiten der Flugmotor-Einspritzung, die Barometerdose, von Bosch zusammen
mit dem Gehäuse 'Saugrohr-Druckfühler' genannt. In dünnen Kupferblechen
eingeschweißte Luft unter Normaldruck wird vom jeweiligen Saugrohrdruck
umgeben. Je nach dessen Unterschied zum Normaldruck drücken die
Barometerdosen einen Stift in ein Magnetfeld. Aus der Verstimmung dieses
Magnetfeldes kann das Steuergerät den Saugrohrdruck bestimmen und damit das
Einspritzsignal kürzer oder länger gestalten.
{Aufgearbeitete Saugrohr-Druckfühler von Bosch wieder lieferbar.}
Ach ja, beschleunigen müssen wir ja auch noch. Das wäre besonders ungünstig,
wenn durch die direkt mit dem Gaspedal verbundene Drosselklappe mehr Luft zu
den Zylindern gelangen würde und erst verspätet durch den abfallenden
Saugrohrdruck die Kraftstoffversorgung einsetzen würde. Deshalb gibt es an der
Drosselklappe ein kleines Kästchen, in dem zunächst durch Schleifkontakte und
Widerstandsbahnen dessen Stellung in ein elektrisches Signal umgewandelt wird
und dann noch zusätzlich durch Schleppzeiger dessen beschleunigte Bewegung.
Auf dem Oszilloskop ist das alles prima nachvollziehbar. Zunächst die konstant
bleibende Einspritzzeit. Dann beim Gas geben die schon zunächst rasch
vergrößernde, aber beim Halten des Gaspedals in dieser Stellung wieder
abnehmende Einspritzzeit, freilich auf höherem Niveau als vorhin. Anreicherung
nennt man das bekanntlich, ohne die kein Benzinmotor aus seinem Trott
herausgerissen würde.
Umgekehrt sieht man auch die Wirkung des Leerlaufkontakts in dem kleinen
Kästchen an der Drosselklappe. Und die wird bleiben, egal ob Diesel oder
Benziner. Vielleicht bei bestimmten Modellen wegen Ölverbrennung nicht
angewandt, aber ansonsten so verlässlich nachzuweisen wie der Lauf Schweizer
Uhrwerke. Im Prinzip hat nur der Vergasermotor keine Schubabschaltung.
Was haben wir jetzt erreicht? Wir haben die erste elektronische SaugrohrBenzineinspritzung vor uns, die durchaus mit Mehrvergaseranlagen konkurrieren
kann, nicht so aufwändig in Herstellung und besonders Wartung ist wie diese und
zudem vielleicht noch ein klein wenig spritsparender. Und auf dieses erste
Steuergerät im Kraftfahrzeug werden bis zu hundert und mehr folgen, wenn auch
kleiner und digitaler.
Vorerst geht es aber noch analog weiter, nämlich mit der L-Jetronic. Das 'L' steht
dabei für den 'Luftmengenmesser', der den Druckfühler ersetzt. Offensichtlich ist
der teurer in der Herstellung und ineffizienter. Das Prinzip des Luftmengenmessers
gibt es schon in der D-Jetronic, nämlich im Drosselklappen-Potentiometer. Die
Schleifer werden samt Widerstandsbahnen in ein neues Gehäuse übernommen
und mit einer von der angesaugten Luft zu öffnenden Klappe kombiniert.
Anfangs gibt es noch Schwierigkeiten, weil die Klappe in bestimmten
Betriebsbereichen zu vibrieren beginnt. Man beruhigt sie durch eine zweite, damit
verbundene Klappe in einem stehenden Luftvolumen. Der Regelweg ist länger, das
Signal für das durchströmende Luftvolumen offensichtlich besser aufgelöst. Lassen
Sie sich beim Messen des jeweiligen Widerstandes nicht irritieren, denn dessen
Veränderung ist logarithmisch beaufschlagt und damit für kleine Luftmengen höher
auflösend.
Nein, die Freude über die Veränderung hält sich in Grenzen, zumal der alte Sensor
kleiner war und über eine Unterdruckleitung überall Platz findet, während der neue
unbedingt zwischen Luftfilter und Drosselklappe eingebaut sein muss. Andere
empfinden die Klappe als leistungsfeindlich, bauen sie sogar aus, beispielsweise
in Rennsituation bei der BMW-M-Klasse. Der jeweilige Saugrohrdruck wird dann
anderweitig ermittelt.
Inzwischen sind die Extra-Kontakte unten im Verteiler weggefallen. Klemme 1
liefert nicht nur das Startsignal, sondern auch den kompletten PrimärSpannungsverlauf. Aus diesem macht das Steuergerät durch Festlegung einer
Einschalt- und Ausschaltspannung ein Rechtecksignal. Für die nötige Anzahl von
Gruppen sorgt ein Frequenzteiler. D.h. für eine Gruppe mit zwei Teilmengen
werden aus vier Impulsen eines Vierzylinders zwei.
Dieses Signal ist nur von der Verteilung her zu gebrauchen. Da es aber die Länge
eines Taktes hat, ist hier nur die Motordrehzahl enthalten. Als Einspritzsignal ist es
noch nicht brauchbar. Jetzt kommt ein sogenannter 'Multivibrator' hinzu. Dabei
steigt eine Spannung über den Widerstand des Luftmengenmessers für die (Takt-
)Zeit des schon vorhandenen Signals an. Ist der Takt wegen geringer
Motordrehzahl lang und/oder der Widerstand wegen großer durchströmender
Luftmengen groß, steigt die Spannung stark an.
Multivibrator heißt, dass am Ende des ursprünglichen Impulses ein zweiter Schalter
die erreichte Spannung über einen definieren Widerstand, also mit immer gleicher
Steigung abfallen lässt. Dabei ergibt eine hohe erreichte Spannung einen langen,
eine geringe Spannung einen kürzeren Impuls. Drehzahl und Last sind glücklich in
einem Signal vereint und wären immerhin schon als 'Grundeinspritzzeit‘ brauchbar.
Multipliziert werden noch diverse Stellgrößen. Als sogenannter 'General' spielt der
Temperatursensor für das Kühlmittel die Hauptrolle, Wenn der spinnt, geht es dem
System nicht viel besser. Bisher vergessen haben wir den von der D-Jetronic
übernommenen Volllastschalter, auch im Kästchen an der Drosselklappe und
Mehrsprit fordernd. Hinzu kommen der Schalter für die Beschleunigung und der
Sensor für die Lufttemperatur.

Bei der D-Jetronic ebenfalls noch nicht beschrieben wurde ein komplettes System
für den Kaltstart, das allerdings die L-Jetronic nicht überlebt. Dazu gibt es ein
zusätzlich im Ansaugtrakt angeordnetes, alle Zylinder erreichbares Einspritzventil,
das über einen Thermozeitschalter an Klemme 50 hängt, also abhängig von der
Temperatur eine bestimmte Zeit lang einspritzt.

{L-Jetronic im Opel Manta GTE von 1974}
Oldtimer-Fans ist zu raten, hier eine kleine Überbrückung vorzusehen, denn mit
dem Kaltstartventil kommen Sie bei einem Fehler an der Elektronik mit geschickter
Dosierung eventuell bis in die nächste Werkstatt und bei noch mehr Geschick und
kurzer Distanz sogar bis nach Hause. Ab LH-Jetronic wurde das System durch
doppelte Taktung aller Einspritzventile bei weniger als 300/min Motordrehzahl
ersetzt, kurioserweise bei allen Temperaturen.

Rückbau

Nehmen wir einmal an, Sie haben sich in einen Oldtimer verliebt und/oder ihn
gekauft, der ursprünglich mit D-Jetronic ausgerüstet war. Dabei ist egal, ob es sich
um Volvo, Mercedes, Jaguar, Renault-Alpine oder VW-Porsche handelt. Letzterer
wurde gerne mit zwei Doppelvergasern ausgestattet, um Schwierigkeiten zu
umgehen und Sie suchen einen Weg, solch ein Auto wieder in den ursprünglichen
Zustand zu bringen, also die D-Jetronic sozusagen nachzurüsten.
Über ein paar Teile der D-Jetronic verfügen Sie schon. Bevor Sie jetzt Geld für
Teile ausgeben, sollten Sie sich erst einmal darüber informieren, welche Teile denn
überhaupt noch fehlen und ob Sie das Projekt zu einem erfolgreichen Ende führen
können.

Natürlich kommt man als erstes auf das Steuergerät, dessen Platine Sie hier
sehen. Auch sehr wichtig ist das Bauteil, von der diese Jetronik ihren Namen hat,
der Druckfühler (Bild ganz oben). Immerhin, ohne diese beiden Teile ist man
machtlos. Auch müssen die nötigen Leitungen noch vorhanden sein, z.B. eine bei
Vergasern nicht mehr nötige Rücklaufleitung. Denn eine neue zu legen, erfordert
die Übernahme einer großen Verantwortung und natürlich den Stempel des TÜV.
Was auch fehlt sind die Ansaugrohre mit der Aufnahme für die Einspritzventile. Da
geht es nicht nur um den richtigen Winkel, sondern auch um absolute Dichtigkeit.
Noch ein sehr spezielles Teil ist der Verteiler. Die Zündung ist zwar reichlich
konventionell, aber die ersten Steuergeräte brauchten Signale von der Zündung
und das erhielten sie beim Vierzylinder von zwei Kontakten in einer Art Schublade
im Unterteil des Verteilers. Es gibt sogar schon elektronische Zündverteiler mit
Signalen zum Nachrüsten.
Einspritzventile, wenn auch äußerlich verrostet, können z.B. durch Ultraschall bzw.
vorsichtiges Reindrücken der Nadel (0,15 mm) wieder zum Leben erweckt werden.
Natürlich kann man immer den Widerstand der Spule messen (2 bis 3 Ohm) und
sie mit 12V ansteuern, auch wenn sie für 3V ausgelegt sind, aber bitte kurzzeitig.
Weitere Prüfungen sind mit Impulssteuerung möglich, aber am Ende ist sehr auf
die Dichtigkeit unter 2 bar oder etwas höher besonders wichtig. Ähnliche Prüfung
beim 12V-Kaltstartventil.
Das Vorhandensein eines Kabelbaums wird allgemein als wichtig angesehen,
obwohl recht teuer und nachbaubar, wenn man eine Lösung für die
Steckverbindungen findet. Dabei kann man sich z.B. von der Orinalität weit
verabschieden, kleine bzw. große und runde Einzelstecker verwenden und
nachher z.B. vergießen. Für eventuelle Nachmessungen direkt Abzweigungen mit
wasserdicht verschließbaren Steckern vorsehen. Wie das dann aussieht, naja.
Einfacher wird es mit alten Kabelbäumen auch nicht. Denken Sie nur an die
Korrosion in den Steckverbindungen. Es mag da alle mögliche Chemie geben, aber
was spricht eigentlich gegen eine Orgie mit immer wieder neuem, entsprechend
aufgerolltem Schirgelpapier bis der Arzt kommt? Das ist eben der Unterschied, ob
man seinen Oldtimer zumindest teilweise selbst wieder auf die Straße bringt oder
alles in Lohnarbeit vergibt.
Sehr wichtig sind die Übergangswiderstände nach getaner Arbeit, also möglichst
jeweils durch die aufgesteckte Verbindung hindurch. Natürlich kann man die Kabel
bei der Gelegenheit mit prüfen. Die Überprüfung des Temperatursensors verläuft
ähnlich mit Erwärmung, beim Zusatzluftschieber zusätzlich als Sichtprüfung mit
12V-Anschluss. Den Drosselklappenschalter prüft man mit dem Durchgangsprüfer,
auch die Meldung beim plötzlichen Gasgeben.
Den heikelsten Sensor haben wir uns bis zum Schluss aufgehoben, den der den
Absolutdruck im Ansaugrohr misst. An den beiden Spulen lässt sich immerhin der
Widerstand messen und unbedingt mit entsprechend offitiellen Angaben
vergleichen. Nach dem Ausschluss von Verbindungen untereinander und zu
Masse ist auch schon Ende. Induktivitäten kann man nur schwer erfassen. Hier
riskiert man nach dem Zusammenbau ein Problem, das vielleicht weitere Ausgaben
erfordert.
Der Vorteil dieser Methode ist, es werden keine großen ausgaben fällig, solange
die ganze Aktion sich nicht als endgültig sinnvoll erwiesen hat, man kann fraglichen
Oldtimer noch benutzen, obwohl man sich schon mit dem Rückbau beschäftigt, ist
später auch insgesamt besser vorbereitet. Nein, die Kraftstoffversorgung mitsamt
dem Systemdruckregler kann man nach Einbau prüfen bzw. austauschen. Die
Kosten sind überschaubar, verglichen mit dem Gesamtaufwand.

{Auch neuere Pumpen würden die nötigen Funktionen erfüllen.}

L-Jetronic

Es hätte ja sein können, dass jemand mit einem VW-Käfer von 1977 in USAusführung Deutschland erkunden will. Da muss eine deutsche VW-Werkstatt
natürlich in der Lage sein, diesen notfalls zu reparieren. Wichtig zunächst: Der
Wagen braucht einen Trichter im Tankeinfüllstutzen für die im Durchmesser zu
großen Zapfpistolen hierzulande. Außerdem darf wegen dem hier zu der Zeit noch
bleihaftigen Benzin der Katalysator nicht eingebaut sein.
Keine Besonderheiten bezüglicher einer normalen L-Jetronik und auch D-Jetronik
zeigen Druckregler und Einspritzventile. Ersterer regelt auf 2 bar und an letzterem
können der Plusanschluss und bei erfolgreicher Massetaktung auch das Spritzbild
kontrolliert werden. Das Vorhandensein des Einspritzsignals kann (zur Not) auch
mit der Prüflampe getestet werden. Ist Plus an den Einspritzventilen vorhanden und
flackert schon beim Motorstart nichts, liegt es entweder am für die Gesamtanlage
zuständigen Teil des Doppelrelais oder an der unterbrochenen (mehrfach
vorhandenen) Masseverbindung zum Steuergerät.
Ist beides vorhanden bzw. in Ordnung, nimmt man eine fehlende Auslösung des
Signals an. Die kommt von Klemme 1 der Zündung. Wird die durch das Steuergerät
nicht weiter verarbeitet, so gerät es selbst in Verdacht. Wird trotz vorhandenem
Signal nicht eingespritzt, prüft man die Wicklung im Einspritzventil. Da dieses noch
(mit 3 Volt) mit Vorwiderstand arbeitet, muss mit und ohne Stecker gemessen
werden. Erstere Messung ergibt natürlich den höheren Widerstand.
Die L-Jetronik hat noch ein Kaltstartventil, das im Gegensatz zu den einzelnen
Einspritzventilen mit 12 Volt angesteuert wird. Bringt man durch kurzes Einschalten
der Zündung die Kraftstoff-Ringleitung auf 2 bar, schaltet die Zündung ab und
betätigt dann das Kaltstartventil mit 12 Volt z.B. direkt von der Batterie, muss der
Kraftstoffdruck in der Ringleitung erkennbar abfallen.
Fällt der Druck nicht ab, öffnet das Ventil nicht. Hat man kein Manometer für die
Druckmessung zu Hand, kann man natürlich auch das Kaltstartventil ausbauen und
in einen Lappen spritzen lassen. Dabei kann auch seine Dichtigkeit bei vollem
Druck auf der Ringleitung geprüft werden. Es besteht durch eventuell leicht
entzündliche Benzindämpfe Brandgefahr. Wenn man beim Fremdbestromen auch
noch Funken erzeugt, sogar Explosionsgefahr.
Ihren Namen hat die L-Jetronic vom ganz oben abgebildeten Luftmengenmesser.
Der aufgeschittene Deckel legt den Luftkanal frei. Dabei würde rechts irgendwo der
Luftfilter angeordnet sein und links die Luft über Drosselklappe zum Motor
angesaugt werden. Dabei lenkt die deutlich sichtbare Klappe gegen eine
Wickelfeder im Drehpunkt aus.
Eine zweite, im Bild oben gerade noch sichtbare Klappe ist mit der ersten fest
verbunden. Der winkel zwischen beiden bleibt stets gleich. Sie wird bei der
Auslenkung der ersten in einen geschlossenen nur unter normalem Luftdruck
stehenden Raum hineingedreht. Das verhindert Schwingungen der Luftklappe.
Diese zweite Klappe wird auch Kompensationsklappe genannt, weill sie für eine
Ruhigstellung der Luftklappe sorgt. Ansonsten könnte das Steuergerät die über
Potentiometerschleifen im Drehpunkt ermittelten Werte nicht vernünftig auswerten.
Bei dieser Anlage hier gibt es zwar einen Katalysator, der aber ohne Lambdasonde
arbeitet. Also ist hier der Luftmassenmesser der Hauptsensor.
Über die Pumpensicherheitsschaltung ist schon gesprochen worden. Hier gibt es
aber eine nicht elektronische Variante. Dazu hat der Luftmengenmesser einen
Kontakt, der bei erster Auslenkung durch den Motorstart geschlossen wird. Dieser
schaltet dann die Pumpe ein und wieder aus, sobald der Motor steht. Damit ist eine
Kraftstoffförderung hin zu einem z.B. durch Unfall beschädigten Motor
ausgeschlossen.
Ansonsten kann man außer diesem Kontakt noch die Sollwerte an beiden
Potentiometern prüfen. Viel besser ist es, das Gaspedal einmal langsam von
Anschlag zu Anschlag durchzudrücken und an den jeweiligen Abgriff ein
Oszilloskop zu hängen. In der Regel sieht man hie eine auch nur kleine
Unterbrechung der Potentiometerbahn recht gut. Allerdings hilft dann nur
Austausch des Komplettteils.
Viel einfacher ist die Überprüfung des Zusatzluftschiebers. Durchblasen geht eben
nur im unbestromten Zustand (12 V). Der Rest der Anlage ist eine erstaunliche
Kombination aus ungeregeltem Kat und Abgasrückführung. Deshalb gibt es an der
Drosselklappe kein Potentiometer, sonder nur einen Schalter. Es gibt auch keine
Schubabschaltung, vermutlich weil die Elektronik zum Wiedereinsetzen im Leerlauf
fehlt.
Trotzdem sind an der Drosselklappe zwei Schalter vorhanden, einer für die
Volllastanreicherung und einer für die Abgasrückführung. Ersterer bewirkt bei
Betätigung Drehzahlerhöhung, letzterer, durch eine mittlere
Drosselklappenstellung sicher einzuschalten, führt dem Motor Abgas zu und
dämpft damit die Drehzahl. Allerdings muss man hierzu bei gleicher
Gaspedalstellung das Kabel für das Abgasrückführungsventil ziehen.
Für eine heutige Einspritzanlage sicher unvorstellbar ist, dass man an dieser
sowohl die Höhe des Leerlaufs am Gaszug als auch dessen Gemisch einstellen
kann. Letzteres ganz einfach, indem man am Luftmassenmesser den Kanal um die
Luftklappe herum such und z.B. durch Hineindrehen der entsprechenden
Verschlussschraube den Anteil der unregistrierten Luft senkt. Mehr registrierte Luft
führt zur Anfettung.

LH-Jetronic

Wieder ein Entwicklungsschritt, diesmal mit messtechnischen und LebensdauerVorteilen. Hier bewegt sich rein gar nichts mehr. Ein im Ansaugluftstrom weit
aufgespannter 70 µm dünner Platindraht wird zusammen mit einem
Temperatursensor in eine Brückenschaltung integriert. Diese sorgt dafür, dass die
Temperatur des Drahtes immer ca. 100°C über der Umgebung, also der
durchströmenden Luft liegt.
Luftmassenmesser-Hitzdraht ist die offizielle Bezeichnung für dieses
Bauteil und danach ist dann auch die Anlage benannt. Die für den Erhalt des
Temperaturunterschiedes erforderliche Spannung wird gemessen und gilt als Maß,
wie stark die Masse der durchströmenden Luft den Draht (Pfeil) abzukühlen
versucht. Zur Kanalisierung des Luftstroms und zum Schutz sind am Anfang und
am Ende des Sensors Luftgitter angebracht.
Als Vorteile gelten, dass keine Klappe die Luftzufuhr behindert und damit überhaupt
keine beweglichen Teile vorhanden sind, bzw. kaputt gehen können. Auch der
Platzbedarf ist geringer, wird aber bei manchen Anlagen wieder größer, weil man
auf dem wichtigsten Sensor das Steuergerät leitungssparend unterbringt. Auch ist
beim Abstellen des Motors noch ein Freibrennen des Drahtes bei über 1000°C
nötig.
Im nächsten Entwicklungsschritt wird nur noch eine Teilmenge des Abgasstroms
zur Luftmassenmessung herangezogen. Man nennt das 'Messen im Bypass', wenn
eine kleine Luftmenge durch einen besonderen Kanal strömt und einen Draht
abkühlt, der von einem Kunststofffilm überzogen ist. 'HeißfilmLuftmassenmessung' heißt das Verfahren. Auch hier ist zumindest vor dem
Messelement ein Abweisgitter gespannt. Es ist kein Freibrennen mehr nötig.
Im Grunde handelt es sich bei den letzten Versionen des HeißfilmLuftmassenmessers um einen doppelten Bypass. Zunächst wird der Ansaugluft
zwischen Luftfilter und Drosselklappe ein Teilstrom entnommen. Dessen Kanal hat
eine Abweiskante und teilt sich dahinter. Die groben Teile fliegen geradeaus und
landen wieder im Ansaugstrom, eine Beeinträchtigung des registrierenden Sensors
wird vermieden.
Zwischendurch hat man z.B. bei BMW festgestellt, dass z.B. die Vierzylinder so
große Resonanzen im Saugsystem aufbauen können, dass Luftmassen zweimal
gemessen werden, was naturgemäß zu falschen Messwerten führt. BMW hält für
diese Motoren am Luftmengenmesser fest, bis die Fachleute für die Einspritzung
eine Temperaturmessung vor und hinter dem Heizwiderstand einführen, wodurch
die vom Zylinderkopf zurückkehrenden Frischgase erkannt und deren Messung
aussortiert werden kann.
Das Signal zum Steuergerät besteht aus kurzen Perioden bei großer und kleinen
bei kleiner Luftmasse. Wir sind in der digitalen Welt angekommen. Auch die
Zündung ist inzwischen modern und mit der Benzineinspritzung zur Motronic
zusammengefasst. Auf Prüfstandsversuchen und Erfahrung beruhende Kennfelder
bestimmen längst das Geschehen. Wegen seiner gewachsenen Aufgaben ist das
Steuergerät zurück in den Innenraum gewandert und der HeißfilmLuftmassenmesser fällt als Steckmodul im Ansaugtrakt kaum noch auf.
Lassen Sie uns die ganze Entwicklung der Elektronik bis hierher am Beispiel der
Leerlaufanhebung noch einmal kurz wiederholen. Sie wissen das eine solche bei
kaltem Motor und nicht betätigtem Gaspedal nötig ist, sonst geht der Motor aus.
Schon bei D- und L-Jetronic gibt es einen Kanal um die Drosselklappe herum
(Bypass), dessen zusätzliche Luftmenge durch die übrige Sensorik bemerkt und
berücksichtigt wird.
Dem Bypass bleibt man treu und braucht sich fortan nur um die Steuerung dieser
Luftmenge zu kümmern. Denn genügend zusätzlicher Kraftstoff wird auch von den
nachfolgenden Systemen immer automatisch hinzugefügt. Wie wird nun diese
Luftmenge abhängig von der Motortemperatur reguliert? Das ist bei der D- und LJetronic kaum anders als bei der Startautomatik in der Vergasertechnik.
Zwei Metallstreifen bilden miteinander verbunden ein sogenanntes Bimetall, das
eine Bewegung ausführt, wenn es erwärmt wird. Die Bewegung wird für das Öffnen
bzw. Schließen des Bypass-Kanals genutzt, während die Wärme ein wenig vom
Motor und etwas stärker von einem langsam elektrisch erwärmten Glühdraht
kommt. Angeschlossen an Klemme 15 (Zündung Plus) wird damit mehr schlecht
als recht temperaturabhängig gesteuert.
Die nächste Generation, Leerlauf-Füllungsregler genannt, ist dann schon vom
Computer gesteuert. Stellen Sie sich einen Hubmagneten vor, der auf 12V-Basis
mit einem entsprechenden Ventilteller den Bypasskanal schließen kann. Da aber
immer nur ein bestimmten Prozentsatz von 100 µs (Tastverhältnis) angesteuert
wird, macht er nie den vollen Hub, sondern bleibt schön abhängig vom
Tastverhältnis bisweilen laut brummend irgendwo zwischen offen und geschlossen
stehen.
Den gleichen Effekt, nur mit etwas mehr Aufwand, kann ein Drehsteller mit zwei
Wicklungen oder einer Wicklung und Gegenfeder haben. Man steuert ihn so
blitzschnell mit 12 und 0 Volt an, dass seine Endlagen nur erreicht werden, wenn
diese Wechsel aufhören. Schön ist, dass man auch hier mit dem Oszilloskop die
Korrektheit der Regelung wunderbar nachvollziehen kann. Natürlich sind wir jetzt
vom Zusatzluftschieber als rein elektrischem Gerät direkt in die Digitalzeit
gesprungen.
Fehlersuche 1
Wenn es sich auch bei den Fahrzeugen mit diesen Anlagen um echte Oldtimer
handelt, heißt das nicht, dass man nicht systematisch vorgehen sollte. Gestatten
Sie mir eine dringende Vorbemerkung, bevor wir die Kraftstoffseite untersuchen.
Diese Anlagen haben in der Regel zwei Arbeitsstromrelais, eins für die gesamte
Anlage und eins für die Kraftstoffpumpe. Schon die Suche nach diesen beiden kann
ein Problem sein.
Zu der Zeit sind Relaiskästen noch nicht allgemein üblich. Auch kann das gleiche
Fahrzeug mit Vergaser- oder Einspritzmotor ausgerüstet sein. Aber es lohnt sich,
sie zu suchen. Denn alte Arbeitsstromrelais haben so ihre Macken. Deren
Lötpunkte zu kontrollieren bzw. nachzulöten oder diese zu ersetzen lohnt in fast
jedem Fall. Im Falle eines Defektes kommt es nämlich bisweilen zu so einer Art
Wackelkontakt, der tolle Fehler produzieren kann.
Setzen wir also jetzt Stromversorgung einschließlich der Prüfung von ebenfalls
bisweilen sehr vereinzelt anzutreffenden Sicherungen voraus. Dann überbrücken
wir doch gleich das Relais für die Pumpe. Aber Vorsicht, Überbrücken bedeutet,
eine Verbindung zu setzen. Geht die fälschlicherweise von Plus ins Steuergerät
hinein, kann sich das verabschieden, auch ohne in Rauch aufzugehen.
Wenn man Glück hat, geht der Arbeitsstrom zur Pumpe über die eindeutig dickeren
Klemmen. Ansonsten genau aufpassen, was man verbindet. Vorher versucht man,
am Tank die Rücklaufleitung zu lösen und in einen Messbecher zu leiten. Mit
laufender Pumpe müsste das System mindestens einen halben Liter pro Minute
fördern. Eher noch mehr, aber der Hersteller gibt die Werte auch abhängig von der
Bordspannung an.
Als nächstes schließen wir ein Manometer an, allerdings in den Vorlauf entweder
am Tank oder am Motor. Die D-Jetronic wird mit etwa 2 bar angegeben. Je neuer,
desto höher sind die Werte, können bei relativ neuen Anlagen auch gerne 3 – bis
4 bar und auch noch deutlich mehr betragen. Wird der Wert nicht erreicht, gerät
der Systemdruckregler in Verdacht. Natürlich setzen wir bei diesen Kraftstofftests
einwandfreien Durchfluss durch die Leitungen voraus.
Jetzt kommen die einzelnen Einspritzventile dran. Es gibt zwar entsprechendes
Prüfgerät von Bosch, aber für ein einziges Auto müsste es auch mit einem
durchstartenden Motor gehen. Achten Sie nur darauf, dass ein Startvorgang nicht
zu lange dauert und der Starter zwischendurch abkühlen kann. Also Ring- oder
Längsleitung mit E-Ventilen ausbauen und diese in entsprechende Behältnisse
spritzen lassen. Dabei sieht man, ob alle auch hydraulisch arbeiten und auch
möglichst in der Menge untereinander gleichmäßig sind.
Auf die besondere Bedeutung des Einspritzsignals ist schon hingewiesen worden,
auf den Anschluss des Oszilloskops z.B. am Leerlauf-Füllungsregler ebenfalls.
Dem Zusatzluftschieber kann man nach dessen Ausbau sogar beim Schließen
zusehen. Sensorsignale ermittelt man durch Stecken von Prüfadaptern zwischen
Steuergerät und Kabelstecker. Leider verwischt man dabei eventuelle
Übergangswiderstände in solchen Steckverbindungen. Natürlich steht bei digitalen
Steuergeräten ein auslesbarer Fehlerspeicher und Messwerteblock zur Verfügung.
Wenn alle Stricke reißen, bleibt nur noch der Austausch des Steuergeräts.
Tragisch, wenn das nicht mehr lieferbar ist. Aber da ist Hoffnung auch jenseits von
Schrottplätzen. Denn es gibt Experten, die haben universale Steuergeräte so mit
Software gefüttert, dass sie die Aufgaben der alten analogen samt originaler
Steckerbelegung übernehmen können, und manchmal sogar noch kostengünstiger
als die Originale sind.
Abgase 1
Das allermeiste bisher Beschriebene hat ohne Abgasregelung funktioniert. Also
waren die verschärften Abgasvorschriften nicht der Auslöser für die Entwicklung
der Benzineinspritzung, oder doch? Immerhin gibt es zu Zeiten der ersten
amerikanischen Abgasregelung mehrere deutsche Autotypen, die durchfallen.
Manchmal muss der Chef selbst rüberjetten, um zu retten, was zu retten ist. In
einem ganz konkreten Fall verspricht der Hersteller, innerhalb eines halben Jahres
für die zu prüfenden Fahrzeuge die Benzineinspritzung einzuführen und erhält
dadurch eine Notzulassung.
Allerdings sind da noch die übrigen Nachteile des Vergasers und der Wunsch nach
unkomplizierterer Leistungssteigerung. Immerhin ist die Mehrpunkteinspritzung mit
einer Mehrvergaseranlage vergleichbar. Haben Sie eine solche schon einmal
versucht einzustellen? Einen Sack mit Flöhen zu hüten ist einfacher.
Abgasvorschriften sorgen lediglich dafür, dass existierende Anlagen um diese
Funktionen erweitert werden und wesentlich schneller und vollständiger den
Vergaser ersetzen.

Basis für die auch heute noch existierende Abgasentgiftung ist der DreiwegeZweibett-Katalysator mit Lambdaregelung, wobei ersterer letztere bedingt.
'Dreiwege' heißt nichts anderes, als das die wichtigsten Schadstoffe
Kohlenmonoxid (CO), Kohlenwasserstoff (HC) und Stickoxide (NO_X) in
einem solchen Massenverhältnis im Katalysator ankommen, dass sie durch eine
vom Katalysator begünstigte Reaktion gegeneinander ausgeglichen werden
können.
Mit 'Zweibett' ist die gleichzeitige Oxidation und Reduktion gemeint. Am Ende gibt
es fast nur noch Kohlendioxid (CO₂), Wasser (H₂O) und
Stickstoff (N). Die Betonung liegt aber auf der Vorbedingung für den Erfolg dieser
Maßnahme, das richtige Massenverhältnis. Kurzum, dieses Massenverhältnis stellt
sich bei ? (Lambda) = 1 ein, wenn also 1 kg Kraftstoff mit 14,8 kg Luft verbrennt
und ebenfalls nur CO₂, H₂O und N übrig bleiben.
Das hört sich übrigens komplizierter an als es ist. Denn eigentlich könnte man das
Massenverhältnis auch ohne Versuche ausrechnen, man müsste nur die Verteilung
zwischen NO und NO₂ kennen. In der Literatur finden Sie deshalb auch
die '14,5' oder noch andere Zahlen. Hätten also bei Lambda = 1 alle Atome
einander gefunden, wäre die Nachsorge durch den Katalysator gar nicht nötig.
Aber es gibt zwei wichtige Widersacher, der mangelnde Grad der Durchmischung
und die äußerst geringe zur Verfügung stehende Zeit. Kurz gesagt sorgt also das
Platin oder Rhodium im Katalysator dafür, dass hier die fehlenden Reaktionen
fortgesetzt werden können. Dabei nimmt es übrigens nicht an der Reaktion teil, es
muss nur Kontakt haben, darf z.B. nicht durch Bleizusätze verschmiert sein.
Wir haben uns um den Teil der Abgasentgiftung zu kümmern, der für die
Herstellung eines bestimmten Mischungsverhältnisses verantwortlich ist.
Wichtigstes Bauteil dazu ist die Lambdasonde, genauer gesagt die
Zweipunktsonde. In ihrer ersten Version besteht sie aus einem kleinen Hohlraum,
der von einer dicken Schicht Zirkondioxid umhüllt ist. Der Hohlraum ist mit der
Außenluft verbunden während um das Zirkondioxid herum die gerade
gesammelten Abgase Zutritt haben.

Also gibt es auch in einer Lambdasonde keine beweglichen Teile, nur ein Kabel,
das mit einer Platinschicht innen auf dem Zirkondioxid verbunden ist. Eine zweite
gleichartige Schicht außen ist an die Motor- oder Fahrzeugmasse angeschlossen.
Man nennt das keramikartige Zirkondioxid auch 'Festkörperelektrolyt'. In
Bleibatterien ist deren flüssiger Elektrolyt in der Lage Ionen zu transportieren.
Genau dieses trifft im Zirkondioxid auf Sauerstoffionen zu. Diese durchwandern
also die Keramik, sobald ein Unterschied in der Sauerstoffkonzentration zwischen
Abgas- und Außenluft vorliegt.
Ähnlich einer Batterie wird also die Lambdasonde mit ihren im Prinzip zwei
Anschlüssen zur Spannungsquelle. Allerdings reicht die Stromstärke nur für ein
gewöhnliches Multimeter, was für eine eventuelle Fehlersuche immerhin schon
ausreichen würde. Ganz simpel ausgedrückt, erzeugt ein fettes Gemisch mit
geringem Sauerstoffanteil im Abgasrohr eine Spannung nahe 1 Volt und ein
besonders mageres eher 0 Volt.
Für das Steuergerät ist genau der steile Verlauf der Spannungskurve zwischen
diesen beiden Zuständen wichtig. Es regelt also die Zufuhr von Kraftstoff so, dass
die Spannung ständig zwischen nahe 0 und nahe 1 Volt pendelt. Schließen Sie ein
älteres analoges Messinstrument an und Sie können im Leerlauf diese
Pendelbewegung beobachten. Natürlich lässt die Trägheit des Zeigers
Zwischenwerte weg, weshalb ein digitales Messgerät nicht so geeignet ist.
Allerdings braucht das Zirkondioxid dazu eine gewisse Temperatur. Das wäre
normalerweise 600°C oder mehr, wird aber durch Yttrium-Dotierung auf etwa
300°C herabgesetzt. Bevor die nicht erreicht wird, funktioniert die ganze
Lambdaregelung nicht. Deshalb wurde bei deren Einführung die Typprüfung immer
mit Fahrzeugen durchgeführt, die auf 20°C erwärmt waren. Erst mit den weiteren
Verschärfungen der Abgasgesetze kommen mit z.B. 7°C wesentlich niedrigere
Temperaturen vor.
Da die Abgase bei der Typprüfung im Gegensatz zur Abgasuntersuchung z.B. beim
TÜV gesammelt werden, verderben die zu Beginn des Tests aufgefangenen
natürlich sehr stark das Messergebnis. Folglich gibt es ein ganzes Bündel von
Maßnahmen, diese Anfangsphase möglichst abzukürzen. Neben der Anordnung
der Lambdasonde unmittelbar im Abgaskrümmer ist die elektrische Heizung heute
Stand der Technik. Allerdings hat der Katalysator ein ähnliches Problem, denn
seine Arbeit beginnt erst ab ca. 450°C.
Gehen Sie im weiteren Verlauf dieser Berichterstattung davon aus, dass ein
Benzinmotor fast immer lambdageregelt ist. Allerdings gibt es neben der
Ausnahme des kalten Motors noch andere. So kann man einen Benzin-Saugmotor
nur beschleunigen, wenn man kurzzeitig anreichert. Es mag neuere Turbo-Motoren
geben, wo in bestimmten Bereichen so viel ungenutzter Druck im Abgassystem
vorhanden ist, dass damit eine Beschleunigung möglich ist.
Das wäre durch eine geeignete Regelung am Kompressor in fast allen
Betriebsbereichen möglich. Aber in aller Regel wird zusätzlich oder allein nur
angereichert, mithin das Lambdafenster kurzzeitig verlassen. Und das gilt auch für
den Volllastbereich. Denn nur sehr selten verzichtet ein Hersteller auf günstige
Katalogwerte wegen geringerer Abgaswerte.
Zumal er ja nicht kontrolliert bzw. bestraft wird. Denn die verlangte Beschleunigung
im Abgastest ist gering, weil sie ja von allen Fahrzeugen erreichbar sein muss. Das
gilt dann auch für die Höchstgeschwindigkeit, momentan bei 120 km/h. Darüber
kann der Hersteller machen, was er will. Immerhin sind die Steuergeräte
inzwischen schlau genug. Zu vermuten wäre, dass sie sogar relativ rasch
erkennen, dass sie sich im Abgastest befinden und dementsprechend tiefstapeln.
Bei Kaltstart, Warmlauf, Beschleunigung und Volllast haben in der Regel die
Messergebnisse der Lambdasonde keine Wirkung.

Zentraleinspritzung

Die Einführung strenger Abgasregelungen und die damit verbundene Einführung
der Lambdaregelung kommt in der Kfz-Herstellung schon einer kleinen Revolution
gleich. Jahrzehntelange Hersteller von Vergasern wie beispielsweise Pierburg
(Solex) müssen sich plötzlich nach einer komplett anderen Produktpalette
umsehen. Mit dem elektronischen Vergaser gibt es noch Versuche, auch hier die
Lambdaregelung zu ermöglichen, aber die Herstellungskosten steigen und die
Mehrpunkt-Benzineinspritzung bleibt überlegen.
Nach dem endgültigen Verschwinden des Vergasers bleibt bei den Kleinwagen und
der unteren Mittelklasse ein Kostenproblem. Dieses versucht als erste eine Anlage
zu überwinden, die es im Prinzip schon seit 1974 gibt. Hersteller ist der GMKonzern, der bis etwa 1985 die Multiple Technologie zur Serienreife
bringt. Sie kommt im Corsa-A und Kadett-E zur Welt und setzt einige Akzente.
Viele verwechseln noch heute das Drosselklappen-Einspritzgehäuse mit einem
Vergaser. Es enthält aber unverkennbar ein zentrales Einspritzventil. Da es relativ
weit weg ist von der Wärmequelle Motor, ist es nicht so gefährdet durch
Dampfblasen wie die motornahen Einspritzventile. Außerdem ist es 'bottom
feeded', wird also von unten mit Kraftstoff versorgt. Zusätzlich sorgt ein Filter für
Dampfblasen dafür, dass sich diese nach oben über den federbelasteten
Druckregler in den Rücklauf absetzen.
Auch die nunmehr größere Einspritzmenge hilft ein wenig. Das Ergebnis kann sich
sehen lassen, 0,75 bar Förderdruck reichen aus. Folgerichtig reicht hier eine
allerdings zweistufige Strömungspumpe aus. Sie ist im Tank eingebaut. Der Filter
muss natürlich auswechselbar sein, sitzt weit vor dem Tank. Seine Anordnung auf
der Druckseite der Pumpe kann aber durch deren Unempfindlichkeit gegen
Schmutz kompensiert werden.
Wegen der größeren Öffnung und Genauigkeit der Regelung pendeln die
Einspritzzeiten bei der Multec zwischen 1,5 ms im Leerlauf und 5,5 ms bei Volllast.
Wegen der Baugröße sind die erforderlichen Ströme und die Anzugs- und
Abfallzeiten schon etwas problematischer als bei der Mehrpunkt-Einspritzung. Wie
bei allen elektronisch betriebenen Anlagen ist auch dieses massegetaktet und der
Querschnitt bei geöffnetem Ventil stets gleich.
Durch die Anordnung des Einspritzventils oberhalb der Drosselklappe hat der stark
wechselnde Saugrohrdruck hier keinen Einfluss mehr auf die Einspritzmenge. Eine
entsprechende Anpassung im Systemdruckregler kann entfallen. Der ist vielmehr
im Werk fest eingestellt. Durch bessere Auswertungstechnik gehen vom
Drosselklappenpotentiometer jetzt sich linear ändernde Spannungen zwischen
etwas über 0 Volt und knapp 5 Volt aus und sind leichter zu kontrollieren.
Dass es sich um eine digital geregelte Anlage handelt, merkt man spätestens am
Leerlauffüllungs-Schrittmotor. Der kann in 255 Stufen einen Bypass um die
Drosselklappe auf- oder zufahren. So wird der Kaltlauf geregelt. Erstaunlich ist,
dass er bis zu 160 Schritte pro Sekunde schafft. Die Tradition beibehalten hat man
bei GM auch durch Verwendung eines Druckfühlers. Wir werden weiter unten bei
Bosch sehen, dass es auch noch anders geht.
Die Ermittlung des Lastzustandes durch Messung des Saugrohrdrucks hat
Tradition und ist auch heute noch präsent. In diesem Fall gibt es zwei durch
Membrane getrennte kleine Räume, der eine als Vakuum und der andere mit
Saugrohrdruck beaufschlagt. Im Vakuum sind vier in Reihe geschaltete
Piezowiderstände, die bei absoluten Drücken von 0,3 bar und 0,95 bar
Spannungen von gut 1 Volt bis wiederum knapp 5 Volt ausweisen.
Neben einem Sensor für die Erkennung, ob das Fahrzeug steht oder fährt ist
vielleicht noch die Zündung interessant. Inzwischen ist man auch hier so weit,
deren Verstellung elektronisch regeln zu können. Allerdings gibt es immer die
Hochspannungsverteilung mit rotierendem Verteilerfinger. Schön ist auch der
Blinkcode, der erste Vorteil des digitalen Zeitalters für die Werkstatt. Nach dessen
Aktivierung darf man konzentriert zählen und mit entsprechenden Tabellen
vergleichen.
Etwa zur gleichen Zeit bringt Bosch die Mono-Jetronic heraus. Neben dem
zentralen Einspritzventil in einem entsprechenden Gehäuse gibt es doch
erwähnenswerte Unterschiede. Der Förderdruck ist mit 1 bar etwas höher, die
Pumpe aber nicht prinzipiell anders. Besonders wichtig ist der Verzicht auf die
Druckmessung. Hier bemisst eine Einspritzanlage erstmals die einzuspritzende
Menge nach den Messergebnissen der Lambdasonde und des
Drosselklappenpotis.

Spätestens hier mögen Sie die überragende Stellung der Lambdasonde erkennen.
Daran hängt natürlich auch die Menge an Problemen, sollte sie einmal nicht
funktionieren. Sie werden es nicht glauben, aber man kann mit so einem Motor
auch bei nicht funktionierender Lambdasonde noch fahren. Allerdings merkt man
bei allzu viel Gas geben deutlich die Überfettung. Sie können bei unvorsichtiger
Behandlung wie in grauer Vorzeit die Kerzen nass werden und der Motor seinen
Dienst endgültig einstellen. Natürlich ist das keineswegs gesund, weder für den
Motor, noch für den Katalysator.

Völlig anders gelöst ist bei diesem System die Anreicherung bei kaltem Motor. Hier
wird die von der Vergasertechnik übernommene, leichte Öffnung der Drosselklappe
praktiziert. Wenn Sie mich fragen, fand ich die Opel-Regelung einfacher. Der
Stellmotor bewegt die Drosselklappe über einen Schneckentrieb und der kann sich
verhaken, wenn er in unzulässige Bereiche kommt. Außerdem ist da noch so ein
Tastschalter an der Spitze seines Betätigungsstiftes und der muss bei nicht
getretenem Gaspedal unbetätigt sein. Einstellen mit entsprechender Anleitung ist
geboten.
{Mono-Motronic: 1 Steuergerät für Mono-Jetronic und Zündung}
So, das sollte reichen für die Zentraleinspritzung. Man findet sie immer seltener in
der unteren Mittelklasse. Zu gravierend der fast einzig verbleibende Nachteil,
nämlich die Versorgung aller Zylinder von einer Stelle aus. Klar, dass dabei
Ungerechtigkeiten nicht ausbleiben, z.B. die äußeren Zylinder magere Gemische
erhalten als die inneren. Das lässt sich auch durch moderne Abgastechnik schwer
ausgleichen. Und je mehr solche Anlagen verschwinden, desto geringer der
Preisvorteil wegen der kleiner werdenden Serie.
K-Jetronic 1
Sie kam, erzeugte Begeisterung und verschwand nach geraumer Zeit und etlichen
Entwicklungskosten. Da sieht man einmal, dass man auch in der Industrie nicht alle
Schwierigkeiten vorhersehen kann. Oder noch besser formuliert: Bisweilen muss
man zwei konkurrierende Entwicklungen zulassen, weil es für beide wichtige
Befürworter gibt, in diesem Fall für eine mechanische Einspritzung in der Mehrheit.
Doch der reinen Mechanik standen dann die Abgasvorschriften im Weg. Sie waren
nur mit zusätzlicher Elektronik zu erfüllen, die in der Konkurrenzanlage ohnehin
vorhanden war. Letztlich ist die jetzt hier zu beschreibende Anlage weniger an
technischen als vielmehr an finanziellen Aspekten gescheitert. Sie bleibt trotzdem
ein Leckerbissen und manche Kfz-Ambitionierten trauern ihr nach.
{Erstmals im Porsche 911 T von 1973}
Es ist das Kontinuierliche, was den Unterschied zu der bisher besprochenen
Anlage ausmacht. Wie kann man die oben schon einmal errechnete
Einspritzmenge, die einem Würfel von nur 3 mm Kantenlänge entspricht, jetzt auf
die fünffache Zeit verteilt trotzdem noch fein zerstäubt einspritzen? Rechnerisch ist
das ganz einfach: mit 0,1 bar Druck durch einen Querschnitt mit 0,1 mm Breite.
Aber praktisch zu realisieren?
Vielleich erklären diese beiden Werte schon, warum diese von ihrem Prinzip her
naheliegende Anlage mit dem Jahr 1972 so relativ spät kommt. Technisch war das
vorher wohl noch nicht möglich. Denn hier gibt es keine Präzisierungshilfen durch
die Elektronik. Alles muss rein hydraulisch bzw. mechanisch erledigt werden.
Wieder einmal ist es Bosch, diesmal offensichtlich unter Mithilfe von Porsche.
Wie erzeugt man einen Druck von 0,1 bar? Das geht offensichtlich nur als
Differenzdruck. Stellen Sie sich zwei durch eine metallene Membran geteilte
Räume vor, eine als Unter- und eine als Oberkammer. Von oben ragt ein Röhrchen
in die Oberkammer und ragt exakt bis zur Membrane. Nehmen Sie ruhig an, die
Öffnung des Röhrchens werde durch die Membrane gerade so verschlossen.

Jetzt brauchen wir noch eine kleine Schraubenfeder, die von oben auf die
Membrane wirkt. Die Feder ist so relativ schwach, dass sie die Membrane gerade
etwas öffnet. Sind die beiden Kammern mit Kraftstoff unter gleichem Druck gefüllt,
ändert sich nichts an der Situation. Natürlich wird sich jetzt etwas Kraftstoff durch
das Röhrchen verabschieden. Sinkt der Druck relativ zur Unterkammer auch nur
um 0,1 bar, schließt die Membran das Röhrchen.

{Mengenteiler von unten}
Und einem 0,1 mm breiten, senkrechten Schlitz begegnet man auf dem Weg von
der Unter- zur Oberkammer. Er ist im Gegensatz zu seiner geringen Breite relativ
hoch. Dahinter gibt ein sogenannter 'Steuerkolben' in seiner obersten Stellung
relativ viel Querschnitt frei und in seiner untersten relativ wenig. Kraftstoff strömt
von den 4,8 bar der Unterkammer durch den Schlitz, wird damit mengenmäßig
bestimmt, in die 4,7 bar der Oberkammer und solange dieser Differenzdruck von
0,1 bar besteht, zu dem jeweiligen Einspritzventil am Zylinder.
Der Name Einspritzdüse wäre zutreffender, denn er markiert schlicht nur das Ende
der Einspritzleitung durch einen leicht federbelasteten Kegel, der für Zerstäubung
sorgt. Die mengenmäßige Zuteilung geschieht also nicht am Einspritzventil
sondern vor Eintritt in die Einspritzleitung. Dem entsprechend haben die
Einspritzventile der K-Jetronic auch keine Magnetventile, sonst würden sie ja
intermittierend einspritzen.

So, das war jetzt der Weg des Kraftstoffs von einer Unterkammer zur
entsprechenden Oberkammer und dann zum Einspritzventil. Jetzt stellen Sie sich
bitte um den einzigen Steuerkolben herum gleichmäßig verteilt so viele Unter-
/Oberkammern und 0,1 mm breite Schlitze vor, wie der Motor Zylinder hat. Wenn
jetzt noch alle Unterkammern dauerhaft mit Kraftstoff versorgt werden, haben wir
schon wesentliche Teile des Systems erkannt.
Halt, ein Hinweis fehlt noch. Wir wissen noch nicht, wie der Steuerkolben bei viel
Kraftstoffbedarf angehoben wird. Jetzt kommt die Luftklappe ins Spiel, vom Prinzip
her durchaus vergleichbar mit der des Luftmengenmessers, aber hier als
'Stauscheibe' bezeichnet. Sie ist rund in einem Gehäuse mit konischen Wänden.
Wird sie von der zum Motor strömenden Luft angehoben, gibt sie einen immer
größer werdenden Querschnitt frei. Diese Stauscheibe hebt beim Auslenken über
einen Mechanismus den Steuerkolben.
So einfach und doch kompliziert zugleich ist die erste K-Jetronic. Sie entspricht der
z.B. im Golf GTI eingebauten. Finden Sie eine solche im Mercedes, dann wird die
Stauscheibe bei mehr Kraftstoffbedarf nicht nach oben, sondern nach unten
ausgelenkt. Der Hebelmechanismus ist geändert, aber der Steuerkolben arbeitet
in gleicher Weise. Je höher er steht, desto mehr Kraftstoff wird kontinuierlich
eingespritzt.
Allein das Geräusch ist schon pure Hydraulik. Es macht nämlich von Zeit zu Zeit
Sinn die einzelnen Einspritzventile auszubauen und in kleine Reagenzgläschen zu
stecken. Wenn Sie jetzt das Pumpenrelais überbrücken, die Zündung einschalten,
nicht starten und die Stauscheibe auslenken, hören Sie, wie der eben beschriebene
Mengenteiler arbeitet. Kraftstoff gelangt in die Röhrchen, hoffentlich mit nur
etwas10 Prozent relativ gleichmäßig.
Denn die Risiken einer Ungleichheit sind groß, besonders bei Oldtimern, die
vielleicht eine gewisse Zeit stillgelegt waren, an deren Kraftstoffsystem mit
Unachtsamkeit gearbeitet wurde. Kommt nur eine Fluse an die richtige Stelle oder
bildet sich durch eventuelles Wasser im Sprit etwas Rost, ist es um die
Gleichmäßigkeit geschehen. Und glauben Sie ja nicht, diese Unpässlichkeit
beheben zu können.
Der Versuch, den Mengenteiler zu öffnen, wird mit umherfliegenden Gummiringen
und kleinen Federn bestraft. Deshalb hilft Ihnen auch das Vorbild eines noch
kompletten Mengenteilers nicht weiter. Man könnte höchsten den Steuerkolben
nach unten ausbauen und versuchen, von dort aus an eventuelle Hemmnisse in
einem der 0,1 mm Schlitze zu kommen. Erstaunlich genug ist die Tatsache, dass
man von der Seite der Kammern aus den Steuerkolben durch diese minimalen
Schlitze wahrnimmt.
K-Jetronic 2
Sie werden hoffentlich jetzt einsehen, dass ein Öffnen der Anlage jenseits des
Kraftstofffilters mit Vorsicht zu geschehen hat. Ansonsten ist der Aufbau der
Kraftstoffförderung der gleiche wie bei anderen Mehrpunktanlagen. Nur der Druck
ist mit 4,7 bar bis sogar 6 bar bei den letzten Anlage deutlich höher und damit
natürlich der der Pumpe auch. Typisches Leiden der K-Jetronic ist die
Schwierigkeit, den heiß gefahrenen Motor zum Starten zu veranlassen. Das hat
den Golf GTI vielleicht Fans gekostet.
Folgen sind der immer höhere Kraftstoffdruck, der auch die Kraftstoffpumpe nicht
gerade verbilligt hat. Eine Umstellung auf Strömungspumpe rückte damit in weitere
Ferne. Hinzu kommt von Anfang an ein Kraftstoffspeicher, der ebenfalls im Laufe
der Zeit immer größer wird. Er hat die Aufgabe den Druck im System zu halten.
Spätere Systeme hielten auf diese Weise den Druck sogar über mehrere Tage.
Jetzt müssten Sie Vor-, Rücklauf und Kraftstoffversorgung der einzelnen Zylinder
eigentlich klar haben. Die Einspritzventile sind etwa an der gleichen Stelle wie die
der D- oder L-Jetronik angeordnet. Auffallend beim Blick in den Motorraum ist
sofort, dass zu jedem Ventil eine eigene Einspritzleitung führt. Sie münden alle am
Kraftstoffmengenteiler mit daneben angeordnetem Luftmengenmesser, das ist das
Teil mit der Stauscheibe.
Besonders wichtig auch für die Werkstattarbeit ist der Warmlauf. Die K-Jetronic hat
dafür einen eigenen Regler gleichen Namens. Er ist in seiner Funktion dem
Zusatzluftschieber entlehnt, den es für den erhöhten Leerlauf hier ebenfalls mit
Bypassleitung gibt. Aber der kalte Motor ist auch im Fahrbetrieb problematisch,
denn es gibt hier keinen Temperatursensor, der ein Steuergerät zu mehr
Einspritzung veranlasst.

Also kommt das Prinzip des Zusatzluftschiebers ein zweites Mal vor. Dabei wird
wieder ein Bimetall beheizt, dass diesmal keine Luft- sondern eine Kraftstoffleitung
gegen eine Feder mit dem warm werdenden Motor immer mehr öffnet. Dadurch
wird Kraftstoffdruck von oben auf den Steuerkolben geleitet. Ist der gering, gelingt
es der Stauscheibe auch bei wenig Luftdurchsatz, ihn aus zu lenken. Je höher
dieser sogenannte 'Steuerdruck' ist, desto geringer wird die Auslenkung bei
gleicher Luftzufuhr.

{Luftmengenmesser-Oberteil mit Mengenteiler für 8 Zylinder}
Überhaupt sind die Hebel-Übersetzung und die Ausformung des Lufttrichters an
der Stauscheibe wichtig für die Kraftstoffzumessung in einzelnen Betriebspunkten.
Hierin steckt etwas von dem, was wir heute bei digitalelektronischen Anlagen
Kennfeld nennen. Es muss schon für jeden Motor angepasst werden. Ganz einfach
funktioniert dagegen die Anreicherung bei Beschleunigung. Die Stauscheibe
schwingt einfach etwas mehr aus und kehrt dann zum neuen Betriebspunkt zurück.
Jetzt können Sie noch eine Verbindung zwischen dem Warmlaufregler und der
Beschleunigungsanreicherung sehen. Denn durch den noch nicht erreichten
Steuerdruck oben auf dem Steuerkolben schwingt die Stauscheibe noch weiter aus
und ergibt damit mehr Anreicherung bei kaltem Motor. Nur für die
Schubabschaltung gibt es keine so einfache Lösung. Hierzu werden
Gaspedalstellung und Motordrehzahl ausgewertet und ein Bypasskanal um die
Stauscheibe herum geöffnet.
Die K-Jetronic ist nun wirklich nicht mit anderen Einspritzanlagen vergleichbar. Das
gilt auch für ihre mangelnde Schubabschaltung. Bosch hatte damals eine
Nachrüstlösung in Form eines Schubabschaltventils, das unterhalb einer
bestimmten Drehzahl und bei nicht betätigtem Gaspedal einen Bypass um die
Stauscheibe öffnete und damit jegliche Auslenkung unmöglich machte.

{Funktionsfähige Anlage: Demonstration/Test einzelner Bauteile}
KE-Jetronic
Natürlich gehen die Abgasgesetze auch an der K-Jetronic nicht ohne
Konsequenzen vorbei. Und da Fahrzeuge mit K-Jetronic z.B. auch nach Kalifornien
geliefert werden, hat man für diese eine Lambdaregelung integriert, bei der Druck
in den Unterkammern durch ein getaktetes Ventil zum Rücklauf hin verändert
werden kann. Die Anlagen werden z.B. mit 'KA-Jetronic' bezeichnet, quasi
Vorläufer der KE-Jetronic.

Gründlich ändert sich zur K-Jetronic der Mengenteiler, an dem die KE-Jetronic
auch sofort zu erkennen ist. Er ist nicht mehr so schlank wie ehedem, sondern hat
zwei Zusatzgeräte rechts und links der Hebelachse für die Stauscheibe erhalten.
Das eine ist ein Potentiometer, das sehr viel wichtigere andere ist der
elektrohydraulische Drucksteller, der nun den Druck in den Unterkammern steuert.

Die beiden Bilder oben und unten zeigen den elektrohydraulischen Drucksteller in
zwei verschiedenen Situationen. Oben steuert er einen hohen Druck in die
Unterkammern ein, unten einen geringen. Deshalb tendiert die Einspritzmenge pro
Zeiteinheit oben gegen Null, während unten mit einer Druckdifferenz von ca. 0,4
bar die maximale Einspritzung erreicht wird, Wenn Sie genau hinschauen, können
Sie das sogar an der Membran erkennen.

Der Drucksteller ist also die Entdeckung der KE-Jetronic. Da sich die leichten
Druckfedern jetzt in den Unterkammern befinden, beträgt die Druckdifferenz bei
stromlosem Drucksteller 0,2 bar. Will man also seine Wirkung sichtbar machen,
muss man die Stromzufuhr messen, in der einen oder in der anderen Richtung.
Bosch hat mit dem Drucksteller einen universellen Aktuator geschaffen, der in allen
Betriebsbereichen das Mischungsverhältnis beeinflussen kann.
Der Warmlaufregler entfällt, damit auch ein Bauteil mit gewissem Ausfallpotential.
Es bleiben allerdings Zusatzluftschieber und Kaltstartsystem. Auf Drosselklappen
schalter und –potentiometer wird man ohnehin bei den elektronischen
Einspritzanlagen bis zur Einführung des E-Gas nicht verzichten können. Hinzu
kommt sogar ein weiteres Potentiometer an der anderen Seite des Mengenteilers,
dessen Signale aber nur bei kaltem Motor eine Rolle spielen.
Das ist typisch für die Lambdaregelung. Nichts wird dem Zufall überlassen, jeder
nur denkbare Betriebsbereich überwacht und geregelt. Natürlich ist damit der
Vorteil der K-Jetronic ohne Steuergerät entfallen. Die KE-Jetronic braucht es,
obwohl sie schon von Haus aus komplizierter und teurer als die intermittierende
Einspritzung ist. Dazu noch die lästige Klappe bzw. Scheibe im Ansaugbereich.
Wenn Sie jetzt noch die Heißstartprobleme hinzunehmen, die erst mit 6 bar
Förderdruck, einer entsprechend großen und teuren Pumpe und einen wiederum
vergrößertem Druckspeicher in der Versionsnummer 3 gelöst werden, können Sie
sich leicht ausrechnen, welche Anlage überlebt, obwohl man dieser hier sehr gute
Werte bei der Entfaltung des Motordrehmoments über die verschiedenen
Drehzahlbereiche nachsagt. Wenn andere Anlagen das annähernd auch können,
entscheiden die Kosten.

Kraftstoff 1
Es ist vor hundert Jahren wie heute an Tankstellen das Gleiche, Benzin wird quasi
nebenbei verkauft. Um die Jahrhundertwende waren es Apotheken, die den
Treibstoff literweise feilboten. So ab 1920 bildeten sich spezielle Verkaufsstellen
mit klangvollen Namen wie beispielsweise Dapolin heraus. Die Öffnungszeiten
überschritten die heutigen auch an abgelegenen Stationen.
Wer kann sich heute noch vorstellen, dass man an einer Tankstelle bedient und
nicht nur abkassiert wird. Da war die Reinigung der Scheiben und eventuell das
Messen des Ölstands inbegriffen. Kein Tankwart hätte die Kunden an den
Zapfhahn gelassen. Die Tankstelle war der Inbegriff der Auto-Kommunikation. Sie
wurde nicht selten von einem Kfz-Meister betrieben und führte auch Reparaturen
aus.

Von der ersten Tankstelle der Welt haben Sie sicher schon einmal gehört. Sie liegt
auf dem Weg von Mannheim nach Karlsruhe in Wiesloch bei Heidelberg. Den
Gesamtweg legt 1888 Bertha Benz ohne Wissen ihres Mannes mit ihren beiden
Söhnen und dem ersten wirklich realistisch funktionierenden Auto der Welt zurück.
So werden in der Apotheke 4,5 Liter Ligroin geordert.

Nein, Benzin gab es noch nicht und der Name dieses Treibstoffs stammt auch nicht
von Carl Benz, dem Ehemann und Konstrukteur des Dreirades ab. So wird das
Fahrzeug mit einem Stoff betrieben, der eigentlich als Mittel zur Entfernung von
Flecken gedacht ist. Bertha Benz und die Jungs setzen ihre insgesamt fast 120 km
lange Werbetour für den neuartigen Wagen schließlich fort.
Obwohl der Absatz als Auto-Treibstoff zu jener Zeit noch nicht annähernd in Sicht
ist, hat das Erdöl schon eine gewisse Geschichte hinter sich. Sie beginnt 1854 mit
Professor Silliman von der Yale-Universität, der die dem Erdöl innewohnende
Energie entdeckt. Gleichzeitig entwickelt es die Methode der Trennung nach
Siedpunkt (Destillation), um aus Erdöl Petroleum herzustellen.
Nein, nicht als Treibstoff für Fahrzeuge, denn Verbrennungsmotoren gab es noch
nicht. Übrigens wäre Petroleum sehr wohl geeignet gewesen, aber dazu hätte der
Dieselmotor mindestens 50 Jahre früher erfunden werden müssen. Nein, das
Petroleum ist für Lichtquellen gedacht, für deren Betrieb man bis dato noch den
Qualm und die Geruchsbelästigung von Walöl ertragen muss.
Das erste Erdöl wird ein Jahr später von der Rock Oil Company in Pennsylvania
quasi aus Erdlöchern geholt, bis man dann ab 1859 Erdöl durch Bohrung gewinnen
konnte. 1863 gründet John D. Rockefeller mit Geschäftspartnern die Standard Oil
Company, die es durch allerlei kartellrechtlich bedenkliche Kniffe, alle sich bis dahin
weit ausbreitenden Aktivitäten zu bündeln und sich den Hauptprofit zu sichern.
Der Standard Oil, die Rockefeller zu einem der reichsten Männer der Geschichte
macht, wird vorgeworfen, sich schon zu Beginn des Ölgeschäfts durch geheime
Sondertarife mit der Öl transportierenden Eisenbahn Markvorteile verschafft zu
haben. Diese legen die Grundlage für ein stetig wachsendes Imperium. Berühmt
ist die Firma aber auch, weil sie die Öllampen verschenkte, für die nachher das
nötige Petroleum gekauft werden musste.
Es dauert Jahrzehnte, bis man rechtlich erfolgreich gegen die Standard Oil
vorgehen kann. Man ordnet 1911 die Zerschlagung in 34 Einzelgesellschaften an
und macht doch mit dieser Maßnahme Rockefeller stärker denn je. Immerhin hat
er zum Ende seines Lebens hin beträchtliche Summen für wohltätige Zwecke
gespendet.
Wir wollen hier die Geschichte des Erdöls nicht zu weitgehend verfolgen, hat seine
Gewinnung und finanizielle Ausbeutung doch zahlreiche Kriege zumindest mit
verursacht. Die entstandenen Ölkonzerne arbeiten noch heute in scheinbarer
Konkurrenz erfolgreich zusammen. Und sogar die von ihren Quellen her scheinbar
trocken gelegte USA kann durch Fracking, eine unter Umweltschützern umstrittene
Methode der Förderung von Erdgas, schon wieder im Konzert der Energieanbieter
mitspielen.
Einer muss noch erwähnt werden, Henry Ford, der Begründer der
Massenmotorisierung. Hatte auch sein T-Modell noch keine Benzineinspritzung, so
doch als über 20 Jahre meist verkauftes Auto einen gehörigen Anteil an der
Entwicklung des Benzinangebots. Zeitweise bildete dieser Wagen mehr als die
Hälfte der auf der Welt vorkommenden.
John McLean soll 1907 in Seattle im US-Staat Washington die erste Tankstelle
eröffnet haben. In Deutschland dauert es bis 1923, bis mitten in Hannover eine Art
Tankkiosk allerdings schon mit unterirdischem Tank entsteht. Gepumpt wird
natürlich immer noch von Hand, genau wie bisher an den zahllosen Zapfstellen auf
Bürgersteigen und in Hnterhöfen.
Neben dem Auto und der Destillation musste natürlich auch das TankstellenEquipment erfunden werden. Da war zunächst Sylvanus Bowser, der 1885 eine
Handpumpe zur Förderung von Kraftstoff und 1896 die zugehörigen Ventile und
den besonders wichtigen Gummischlauch erfand.
John Tokheim baute das Ganze in eine Säule ein, die später einen gläsernen
Behälter mit Eichstrichen erhielt, damit der Autofahrer kontrollieren konnte, wie viel
Kraftstoff er für sein Geld bekam. Es musste zwar z.B. bei T-Modell immer noch
die Sitzbank für Beifahrer herausgenommen werden, aber dem Tankvorgang war
Einiges von seiner Feuergefährlichkeit genommen worden.
Das galt jetzt für Amerika. In Europa war immer noch das Schütten aus Kannen
populär, als in USA schon hundertfach vorgefertigte Tankstationen das weite Land
bevölkerten. Sogar heute gibt es neben der Oktanzahl des Benzins noch
Unterschiede beim Tanken, denn in USA wird noch vielfach an der Zapfsäule
bezahlt, wenn nicht so ein Supermarkt mit Kunden bevölkert werden soll.
In diese Zeit fällt die Geburt der Bezeichnung 'Aral', der sich aus Aromat
und Alliphat bildet. Es ist der erfolgreiche Versuch, herkömmliches Benzin
(Aliphat) und aus Steinkohle gewonnenes Benzol (Aromat) zu einem klopffesteren
Produkt zusammen zu führen. Übrigens hat die Gewinnung von Kraftstoff aus
Kohle (Kohlehydrierung) später während des Krieges noch eine enorme
Bedeutung erlangt.

Kraftstoff 2

Die Klopffestigkeit ist inzwischen von Bedeutung. Geht man bei den Anfängen des
Automobils noch von ca. 40 Oktan aus, so erreichen spezielle Mischungen mit
Alkohol in den Dreissiger Jahren für die berühmten bis über 400 km/h hinaus
schnellen Silberpfeile weit mehr als das Doppelte. Die Qualität von Kraftstoff und
ihre Bedeutung für die Motorkonstruktion rückt etwas mehr in den Vordergrund.
Benzin wird schließlich gewonnen, indem man mehrfach destilliert, z.b. unter
Atmosphären- und Unterdruck. Im Prinzip soll eine auf ca. 350°C erwärmte flüssige
Kohlenwasserstoffverbindung gasförmig werden und dann im Destillationsturm so
hochsteigen, wie es seinem Siedepunkt entspricht. Ganz oben käme dann der Stoff
aus dem Turm, der gasförmig geblieben ist, z.B. das Autogas (LPG).
Sie können ahnen, dass im Prinzip aus einem bestimmten Erdöl immer nur die
gleichen Anteile an Gas, Benzin, Diesel, leichtem und schwerem Schmieröl und
Bitumen herauszuholen ist. Da für die einzelnen Komponenten stark
unterschiedliche Preise gezahlt werden, ist das Interesse an Verschiebung
zugunsten bestimmter Produkte groß.
So ist z.B. auch die Verteilung von Benzin und Dieselkraftstoff in gewissen Größen
vorgegeben, weshalb z.B. der Staat mit Steuern dafür sorgen muss, dass immer
noch genug Benziner übrigbleiben. 'Cracking' nennt man das Verfahren, dass z.B.
aus den schwersiedenden Teilen des Destillats solche zu gewinnen, die auf dem
Mineralölmarkt eher gebraucht werden.
Und dann kommt noch die ganze Veredelung des Kraftstoffs hinzu. Dazu gehört
das Erreichen einer bestimmten Oktanzahl und die möglichst vollständige
Herausnahme von z.B. Schwefel. Additive kommen hinzu, um z.B. das Festsetzen
von verkoktem Kraftstoff auf Ventiltellern zu verhindern.
50.000 Tankstellen gibt es so etwa um 1935. Für kurze Zeit träumt die
Nationalsozialistische Regierung vom für alle erschwinglichen Auto. Der schon seit
1923 begonnene Autobahnplan wird massiv in die Tat umgesetzt. Es entstehen
Autobahn-Tankstellen, viel mehr als Raststätten. Wenn Sie mit heute vergleichen
wollen: Es waren nur drei Parkplätze für Lkw vorgeschrieben, zehn für Pkw.
Getankt wird Benzin der Reichsautobahn-Kraftstoff GmbH, an dem natürlich der
Staat verdient. Aber auch abseits der Autobahnen gab es Tankstellen, die nicht an
einen Mineralölkonzern gebunden waren. Man konnte also durch Wahl bestimmter
Zapfsäulen zwischen den Marken wählen. Es wäre interessant zu wissen, welche
Art Werkstattanzug als 'Uniform' in diesem Fall der Tankwart trug.
Leider ist die Zeit für die einsame Tankstelle auf abgelegener Strecke vorbei. Fährt
man heute solche Wege, schaut man grundsätzlich, dass man genug treibstoff
dabei hat. Selbst in USA, beispielsweise an den noch spärlich vorhandenen Teilen
der legendären Route 66 gibt es die Tankstelle nicht mehr, wo man den Pächter
erst wecken muss und grundsätzlich die Angst besteht, ob denn der Pumpenmotor
funktioniert.
Die Zahl der Tankstellen nimmt zunächst mit dem Wirtschaftswunder und der
wirklichen Massenmotorisierung zu und dann mit der Sättigung des Marktes, der
Selbstbedienung und den energiesparenden Autos ab. Es hat verschiedene Krisen
um das Erdöl gegeben, die erste übrigens nicht erst 1974, sondern schon 1956,
als Ägypten unter Präsident Nasser die vollen Rechte und Einnahmen am
Suezkanal für sein Land beansprucht. Aber immer wieder hat sich der Markt
danach wieder erholt.
Zwischendurch gibt es sogar z.T. zu viel Kraftstoff. Die markenfreien Tankstellen
entstehen, die heute schon fast wieder eigene Marken gebildet haben. Sie kaufen
Überschüsse auf, natürlich zu angemessen abgesenkten Preisen. So kann es also
sein, dass man an der markenfreien Tankstelle etwas günstiger den gleichen Sprit
wie an der markengebundenen nebenan kauft.
Trotzdem wird es nie wieder so viele Tankstellen wie 1935 in Deutschland geben.
Die extensive Werbung für Mineralölprodukte entsteht so um 1970. Da muss der
'Tiger in den Tank' und es gibt angeblich geeignetere Kraftstoffe bzw. Additive.
Dass viel Geld mit solchen Produkten verdient wird, sieht man daran, wie viel in
der Werbung z.B. bei der Formel 1 steckt.
Und wie die Geschichte vorläufig endet, das kennen Sie ja: Supermarkt mit
angegliederten Zapfsäulen. Angeblich selbstständige Pächter, deren Provision am
Kraftstoff aufs Äußerste beschnitten und denen Verkaufpreise vorgeschrieben
sind. Kfz-Fachkenntnis ist kaum noch nötig bzw. zu erwarten.
Allerdings ist die Technik des Tankens wesentlich umweltfreundlicher geworden.
Es gelangt schon lange kein Tropfen überlaufender Sprit ins Grundwasser. Auch
die beim Tanken entstehenden Dämpfe werden von der Zapfpistole aufgefangen
und in den Tank zurückgeleitet. Der Tankwagen nimmt sie als Rückfracht wieder
mit in die Raffinerie. So wie jetzt erst bei allen Schiffen sind die Tanks im Boden
alle doppelwandig mit elektronischer Hohlraumüberwachung.

Kraftstoff 3
Die Probleme mit dem Kraftstoff werfen Fragen nach der Zusammensetzung von
Benzin auf, in diesem Fall speziell nach dem Siedeverhalten und dem Dampfdruck.
Benzin verdampft zwischen 50°C und 200°C, verdunstet aber auch schon bei
Zimmertemperatur. Wir sprechen hierbei von leicht- und schwersiedenden
Bestandteilen. Leichtsiedende brauchen Sie z.B. im Winter beim Kaltstart.
Probieren Sie das mit noch im Tank befindlichem Sommerbenzin, haben Sie
schlechte Karten.
Ohnehin dürfen Sie Benzin nicht zu lange in einem gut ent- und belüfteten Tank
haben, weil sich dann die leichtsiedenden Bestandteile gerne verabschieden.
Damit kann der Start eines schon länger stehenden Gebrauchtwagens trotz
vollgeladener Batterie ernsthaft gefährdet sein, auch im Sommer. Aber genau diese
leicht siedenden Bestandteile können auch für die oben erwähnten
Heißstartprobleme mit verantwortlich sein.
Als eine Art Definition gelten alle Teile des Benzins, die bis 70°C dampfförmig
werden, als leicht siedend im Sinne von gutem Anspringverhalten. Es gibt übrigens
auf der anderen Seite der Skala ab 180°C noch einen schwersiedenden Anteil. Der
bleibt während nicht ausreichender Temperaturerhöhung im Brennraum flüssig,
gelangt u.U. ins Motoröl und verschlechtert dort die Schmiereigenschaften
(Ölverdünnung).
Wenn man als Dampfdruck beschreibt, wie gut Benzin verdampft, dann muss
dieser im Sommer etwas höher als im Winter sein. Freilich sind die Unterschiede
zwischen Sommer- und Winterbenzin nicht ganz so groß wie bei Dieselkraftstoff,
aber zweifellos vorhanden. Winterbenzin im Sommer würde sich z.B. durch
verstärkte Dampfblasenbildung z.B. beim Heißstart bemerkbar machen.
Noch wichtiger als der Dampfdruck ist die Klopffestigkeit des Benzins. Hier
unterscheidet sich das Super Plus eher von Superbenzin als von den jeweiligen
noch teureren Spezialsorten der Benzinhersteller. Im Gegensatz zum Dieselmotor
soll halt Benzin den hauptsächlich durch Verdichtung entstehenden
Temperaturerhöhungen widerstehen und sich nicht selbst entzünden.
Verursacht werden kann die Selbstzündung auch durch Wärmenester im
Brennraum oder durch Druckwellen. Selbstzündung kann hier verheerende Folgen
haben bis hin zur kompletten mechanischen Zerstörung des Kurbeltriebs. Den
Namen hat das Desaster von den zumindest im Anfang heftig begleitenden Klingeloder Klopftönen, die auch für den/die Fahrer/in wahrnehmbar sind.
Die Skala bewegt sich von dem als klopffreudigsten Stoff bekannten n-Heptan bis
zum sehr klopffesten Isooktan, was aber nicht heißt, dass es nicht auch z.B. bei
Hubkolbenmotoren für Flugzeuge und in bestimmten Rennsport-Szenarien Benzin
mit mehr als 100 Oktan gäbe. Optisch günstiger ist die Research-
OktanZahl, die dann auch in vielen Ländern (außer Deutschland) statt
der Begriffe wie 'Super' und 'Super Plus' an Tankstellen angegeben wird.
Die Motor-OktanZahl gilt als die ehrlichere, weil unter
verschärften Bedingungen entstanden. Der Prüfmotor wird stärker belastet und vor
allem das Gemisch stärker vorgewärmt. Übrigens zeigen beide Werte
entsprechende Tendenz. Ist die ROZ bei Super Plus höher, dann ist es auch die
MOZ. Grundsätzlich kann die Oktanzahl nicht hoch genug sein. Allerdings muss
der Motor auch etwas mit dem besseren Kraftstoff anfangen können.
Wenn z.B. ein Oldie-Saugmotor keine auf klopfende Verbrennung reagierende
Zündung hat, würde auch Benzin mit über 100 Oktan nichts nutzen. Am besten ist
eine regelbare Aufladung oder bei Saugmotoren eine noch nicht in Serie
befindliche variable Verdichtung. Nicht ganz so optimal ist eine Zündung, die
klopfende Verbrennung z.B. durch Klopfsensor erkennt und augenblicklich den
einen Zylinder oder alle etwas in Richtung 'spät' verstellt.
Noch hauptsächlich auf Prüfständen der Entwicklungsabteilungen ist ein Motor,
den man wohl als Zwitter zwischen Benziner und Diesel bezeichnen muss. Dessen
Kraftstoff-Luft-Gemisch wird in bestimmten Betriebsbereichen konventionell
elektrisch gezündet und in anderen durch Aufladung, Gemischbildung und
Temperatur so gesteuert, dass er zwar klopfende Verbrennung hat, diese aber
genau zum richtigen Zeitpunkt erfolgt. Er kennzeichnet eigentlich den Höhepunkt
aller Regelbemühungen am Benzinmotor.

Fehlersuche 2
Schubabschaltung ist spätestens seit Auftauchen der KA- und KE-Jetronic auch
bei der kontinuierlichen Einspritzung ein Thema. Würde man das Fahrzeug z.B. mit
einem Oszilloskop in der Hand des/der Beifahrers/in kontrollieren, könnte man
immer dann, wenn die Drehzahl über 2000/min läge und man das Gaspedal
losließe, ein Nullsignal für die Einspritzventile beobachten. Deren Tätigkeit würde
erst dann wieder einsetzen, wenn die Motordrehzahl mit langsamer werdendem
Fahrzeug z.B. unter 1400/min fallen würde.
Wenn jemand sein Fahrzeug gut kennt, kann er das auch ohne Messgerät
kontrollieren. Allerdings ist die Frage, ob das Steuergerät nicht so programmiert ist,
dass es dafür eine gewisse Motortemperatur braucht. Gestatten Sie mir auch hier
den Hinweis auf das Kennfeld. Die Abschaltdrehzahl der Anlage ist schon
schwieriger zu ermitteln und nicht, ohne den Motor zu quälen. Dazu muss er
sicherlich betriebswarm sein.
Versuche mit Schulungsanlagen zeigen, dass sich viele Einspritzanlagen ab einer
gewissen Drehzahl relativ sanft verabschieden. Es wäre auch auf der Autobahn mit
Sicherheit nicht wünschenswert, wenn plötzlich abgeschaltet würde, weil der damit
verbundene Bremseffekt unfallträchtig wäre. Interessant ist, dass die Zündung
meistens munter weiter macht. Sollte also doch irgendwo Kraftstoff sein, so wird
der gezündet, weil nicht verbrannter Kraftstoff dem Katalysator sehr schadet.
Erwähnt werden muss in diesem Zusammenhang eine gewisse Hysterese. Das
wäre in diesem Fall der Drehzahlunterschied zwischen Ein- und Ausschaltung.
Dreht also ein Motor bergab bei nicht getretenem Gaspedal z.B. über 1.600/min,
wird die Einspritzung abgeschaltet. Wieder eingeschaltet wird sie dann vielleicht
bei Unterschreitung von 1.400/min. Desgleichen kann sie über 6.050/min
abgeschaltet und unter 5.950/min wieder eingeschaltet werden. Zugleich sind
diese Drehzahlen in der Regel abhängig von der Kühlmitteltemperatur.
Noch ein letzter Blick auf das Kaltstartsystem. Auch dieses ist unter der
Berücksichtigung der Kühlmitteltemperatur leicht zu kontrollieren. Grundsätzlich
muss am Thermozeitschalter Spannung von Klemme 15 (Zündung Plus) anliegen.
Ist der Motor warm, sollte der Schalter offen sein, also keine Einspritzung
stattfinden können. Ist er sehr kalt, öffnet er beim Starten nach ca. 15 Sekunden,
damit der Motor nicht zu viel Kraftstoff erhält. Diese Zeit reduziert sich mit der
steigenden Temperatur des Kühlmittels.
Über den besonders wichtigen Vergleich der Einspritzmengen der einzelnen
Zylinder haben wir schon gesprochen. Eigentlich haben ja die Einspritzventile nur
die Aufgabe der Zerstäubung. Die lässt sich leicht durch Abziehen prüfen. Hinzu
kommt die schon etwas schwierigere Prüfung auf Dichtigkeit bis knapp unter den
Öffnungsdruck. Insgesamt sollte man aber hier nicht zu viel Aufwand treiben, weil
dieses Bauteil mit Sicherheit nicht zu den teuersten der K-Jetronic gehört.
Übrigens, deutliche Fehler an der Anlage findet man an den Einspritzventilen eher
selten. Auch wenn man das kleine Rückschlagventil ausbaut oder gar absägt, der
Motor läuft immer noch.
{Bei massiven Störungen grundsätzlich Systemdruck prüfen.}
Sollte auch eine KE-3 noch Heißstartprobleme haben, hilft mit Sicherheit eine
Druckmessung über Nacht. Im Prinzip sollte der Druck gehalten werden. Ist das
nicht der Fall, kann neben der allgemeinen inneren Dichtigkeit der Anlage der
Systemdruckregler in Verdacht kommen. Er ist nicht selten zu einer Einheit mit
Pumpe und Speicher vor dem Tank zusammengefasst. Falls er jeglichen
Druckaufbau vermeidet, ist sogar der normale Motorlauf gefährdet. Aber er ist eben
auch für den Haltedruck zuständig.
Lassen Sie mich noch über eine Begebenheit in einer ausländischen VW-Werkstatt
berichten, wobei ich keineswegs behaupten will, dass die grundsätzlich schlechter
wären. Es war nur eben so. Da kommt ein Auto mit K-Jetronik von der Probefahrt
zurück, ein Mechaniker am Steuer und die halbe Familie. Ich weiß nicht, was
geredet wurde, mir kam nur die Art und Weise der Ankunft etwas aufwändig vor.
Es wurde dann auch nicht zügig mit der Fehlersuche begonnen, sondern die
Motorhaube geöffnet und zentral ein Manometer hineingehängt. Wie mir sofort klar
wurde, war es so angeschlossen, dass es den Steuerdruck anzeigte. Imposant, der
Wagen mit dem sicher noch eine halbe Stunde lang laufendem Motor und dem
Messgerät, nur leider völlig daneben. Wie sie inzwischen schon wissen, kann man
den Steuerdruck nur sinnvoll bei langsam warm werdenden Motor messen und ein
Messgerät, das niemand wirklich kontrolliert, ist ohnehin nichts wert.
Werfen Sie lieber z.B. Ihren Temperatursensor in den (alten) Kochtopf mit etwas
Wasser und messen Sie von Zeit zu Zeit Temperatur und Widerstand. Natürlich ist
es ein Negative Temperature Coefficient, sein Widerstand
muss mit der Temperatur sinken. Haben Sie keine Herstellerangaben, dann
können Sie bei alten Sensoren probehalber von 2,3 KOhm bei 20°C ausgehen.
Ansonsten gibt es bei bestimmten KE-Anlagen schon eine Eigendiagnose. Wie Sie
eine Lambdaregelung prüfen, dazu ist schon etwas gesagt und für Sensoren gibt
es auch jenseits unserer so beliebten Werkstattscanner noch die guten alten
Messgeräte. Und so komplexe Bauteile wie ein elektrohydraulischer Drucksteller
lässt sich sehr gut durch Messen des Stellerstroms und des Unterkammerdrucks
prüfen, vorausgesetzt man hat oder baut sich geeignete Anschlüsse,

Abgase 2
Die Lambdaregelung hat dem Benzinmotor ziemlich bald den Ruf des
Saubermanns gegenüber dem Dreckspatz Dieselmotor beschert. Vielleicht
vergisst man dabei, dass nicht nur die Entgiftung des unmittelbar durch die
Verbrennung erzeugten Abgases ein Problem darstellt. Immerhin gibt es außer
dem Tank noch andere Quellen von Emissionen, also vom Auto ausgehende
Schadstoffe.
Zur Zeit der deutlichen Verschärfung der Abgasvorschriften kommt plötzlich alles
auf den Prüfstand. Es wird quasi eine riesige Plastikfolie über das neue Auto
gestülpt und alles erfasst, was aus dieser Hülle an die Umwelt abgegeben wird.
Opel-Ingenieure wussten damals lebhaft zu berichten, dass nicht der Auspuff oder
die Tankentlüftung sich als größtes Problem entpuppten, sondern der neue Lack
und seine Ausdünstungen.
Vielleicht wäre das ja auch ein Thema für ein Buch mit solchen sicherlich
interessanten Umweltaspekten. Wir bleiben bei unserem und widmen uns dem
Tank, das unbeachtete Wesen. Das waren noch Zeiten, als die Entlüftungsleitung
von der einen Seite des Tanks aufstieg, zur anderen Seite führte und dann wieder
abstieg und ins Freie führte. Das ganze Procedere mit der langen Leitung war nötig,
damit gar keiner oder nur sehr wenig Sprit bei einem Überschlag austreten konnte,
aus Sicherheits- und nicht aus Umweltgründen versteht sich.
Das ist heute anders. Kraftstoffdämpfe werden in einen Behälter mit sogenannter
Aktivkohle geleitet. Diese ist in der Lage, Kraftstoff bzw. Kohlenwasserstoffe quasi
herauszufiltern, so dass man die verbleibende Luft z.B. bei stehendem Motor ins
Freie lassen kann. Die spannende Frage ist, was mit den Hinterlassenschaften
passiert. Dafür gibt es eine Leitung zum Saugrohr und ein sogenanntes
'Regenerierventil' dazwischen, denn man kann nicht jederzeit Kraftstoffdämpfe
ungehindert absaugen lassen.
Der Vorteil dieser Absaugung ist die Lambdaregelung, die ein Zuviel an Kraftstoff
durch entsprechend weniger Einspritzung ausgleicht. Dazu darf allerdings die
abgesaugte Menge nicht die einzuspritzende übersteigen. Gewisse
Betriebsbereiche sind deshalb tabu, z.B. der Leerlauf oder gar die
Schubabschaltung. Im Prinzip wird dafür gesorgt, dass nicht mehr als 40 Prozent
des Kraftstoffs aus dem Aktivkohlefilter kommen. Übrigens wird das Durchfluten
dieses Filters und die Mitnahme von Kohlenwasserstoffen 'Spülen' genannt,

Motronic
Bisher haben wir die Zündanlage als rückständig angesehen, aber langsam wird
sie zum wichtigsten Zweitthema. Ohne jetzt genauer auf die Einzelheiten
einzugehen, nehmen wir sie ab jetzt als Bauteilgruppe ohne mechanisch
arbeitende Restbestände wie z.B. einen Verteilerfinger an. Auch ist sie inzwischen
digitalelektronisch geregelt und hat Sensoren, z.T. die gleichen, die auch die
Benzineinspritzung braucht. Aber hier liegt nicht der Hauptgrund, die beiden
Systeme mit einer Steuerung zusammen zu führen.
Nehmen Sie doch nur einmal die Klopfregelung. Sie ist eine der wichtigsten
Errungenschaften der elektronischen Zündung. Wir wissen seit langem, dass ein
Zündzeitpunkt am besten so weit vorverlegt wird, dass es gerade nicht zu einer
klopfenden Verbrennung kommt. Und das möglichst noch mit einer gewissen
Individualität für die einzelnen Zylinder, weil in jedem die Verhältnisse etwas anders
sein können.
Das regelt die heutige Zündanlage relativ gut, auch wenn sie nur kennfeldgesteuert
ist. Sie spart damit Sprit und bringt Leistung und Drehmoment. Aber so eine
Klopfneigung geschieht nicht im luftleeren Raum. Und sie ist keineswegs
unabhängig vom Kraftstoff-Mischungsverhältnis. Bei Rennmotoren hat man sie
z.B. früher erfolgreich durch fettes Gemisch bekämpft. Dass mehr im Brennraum
verdampfender Kraftstoff innere Kühlung und damit weniger Klopfneigung bringt,
weiß man nicht erst seit Erfindung der Benzineinspritzung.
Mit dem Aufkommen der ersten Systeme mit Klopfregelung spricht man von der
intelligenten Erkennung von getankter Kraftstoffart, wobei damals in Deutschland
hauptsächlich an den Unterschied zwischen Normalbenzin und Super gedacht
wird. Nach dem Verschwinden von Normalbenzin geht es mehr um Super bzw.
Super Plus. Bei den darüber hinaus gehenden Benzinarten geht es um andere
Vorteile als eine gesteigerte Oktanzahl.
Vielleicht wird der Vorteil der Motronic an einem anderen Beispiel noch klarer. Wir
haben schon den Warmlaufbereich erwähnt und die Probleme, die er für die AbgasTypprüfung macht. Natürlich hätte man auch den bis zu hundertfach höheren
Verschleiß gegenüber zurückhaltender Autobahnfahrt erwähnen können. Was
aber, wenn die Zündung hier helfen könnte und den Zündzeitpunkt viel weiter als
früher möglich in Richtung 'früh' schieben würde? Klopfen kann der Motor ja kaum,
dazu ist er zu kalt.
Das waren jetzt nur zwei Beispiele, aber noch lange nicht alles. Deshalb wird der
Begriff 'Motronic' auch rasch erweitert und der gesamte Bereich ab jetzt
'Motormanagement' genannt. Darin gehen dann außer den bisher genannten
Systemen ein: Aufladung, Abgasrückführung, Verstellungen am Ventiltrieb,
Tempomat, Busanbindung und Diagnose. Es ist wie im richtigen Leben, man geht
zusammen und erweitert dann seinen Aktionsbereich.
Direkteinspritzung 1
Nein die moderne Benzin-Direkteinspritzung wird zwar oft bezogen auf die frühere
des Gutbrod-Zweitakters und des Mercedes 300 SL, aber ca. 18 bar Einspritzdruck
lassen sich nicht mit 50 bis 150 oder gar 200 bar vergleichen. Das liegt daran, dass
früher zwar direkt in den Brennraum eingespritzt wurde, aber schon früh (20° nach
OT) während des Ansaug- und nicht des Verdichtungstaktes.
Durch das Einspritzen während des Verdichtens beeinflusst man heute die
Verbrennung direkter und nutzt damit die Vorteile dieser Art der Einspritzung noch
besser. Der grundsätzliche Vorteil gegenüber der indirekten Einspritzung ist, dass
der komplette eingespritzte Kraftstoff im Brennraum verdampft. Und da nun einmal
die zum Verdampfen notwendige Energie um ein Vielfaches höher ist als die zur
normalen Erwärmung, können wir hier von einem großen Zuwachs an innerer
Kühlung sprechen.
Wozu ist diese innere Kühlung gut? Je kühler der Brennraum ist, desto höher kann
man die Verdichtung wählen, ohne das Risiko einer klopfenden Verbrennung
einzugehen. Denn es ist sicherlich gut, die Zündung entlang der Klopfgrenze
zurück zu nehmen, aber noch besser, eine höhere Verdichtung realisieren zu
können. Außerdem wirkt z.B. bei Schichtladung zusätzliche Luft wärmeisolierend
zu den Zylinderwänden hin.
Höhere Verdichtung ist im Prinzip für alles gut. Liebhaber von leistungsstarken
Motoren mögen sie, aber auch sparsam fahrende Zeitgenossen. Realisiert man
das größere Leistungsangebot nicht, erhält man automatisch weniger Verbrauch.
Sofern Sie noch Saugmotoren mit Direkteinspritzung finden, schauen Sie sich
deren (geometrisches) Verdichtungsverhältnis an und vergleichen es z.B. mit dem
indirekt einspritzenden Vorgänger. Unterschied: 0,5 bis 1.
Warum aber jetzt die aufwändigere Einspritzung während des Verdichtungstakts?
Der gesamte Kraftstoff verdampft doch so oder so im Brennraum. Das ist zweifellos
richtig, aber wenn wir über klopfende Verbrennung reden, müssen wir uns auch mit
den sogenannten 'Wärmenestern' beschäftigen. Dazu ist vielleicht zunächst die
Entstehung und verheerende Wirkung des Klopfens zu klären.
Der Verbrennungsprozess des Benzinmotors ist hochgradig darauf angewiesen,
dass ein zündfähiges Gemisch ausschließlich von der elektrischen Fremdzündung
zur Verbrennung und damit zur Druckerzeugung gebracht wird. Sind die
Verhältnisse im Brennraum so, dass es früher von selbst zündet, gibt es am
Kurbeltrieb und besonders am Kolben von der Hitze und der Mechanik her
Probleme. Der Kolben kann partiell so heiß werden, dass er durchbrennt.
Noch leichter werden Sie erkennen, dass ein Druckanstieg vor Erreichung des
oberen Totpunktes (OT) wirklich nicht ideal für die Mechanik sein kann. Und wie
wird diese Selbstzündung ausgelöst? Natürlich durch den heißesten Punkt im
Brennraum. Der bestimmt die Klopfgrenze, nicht die Durchschnittstemperatur. Jetzt
wissen Sie, warum Wärmenester so schädlich sind.
Und wie bekämpft man Wärmenester? Man erzeugt in der angesaugten Gassäule
möglichst viel Bewegung, auch 'Drall' genannt. Da gibt es viele Methoden. Früher
hat man die Ventilöffnung durch einseitig auf den Ventilteller aufgeschweißte
Blechstückchen teilweise versperrt, was natürlich heute keine so geeignete
Methode wäre. Aber man kann dem Ansaugkanal eine besondere Form geben
oder die meist vier Ventile sogar komplett verdrehen.
Das Motormanagement kann bei Teillast spezielle Klappen im Saugrohr anstellen.
Auch der Kolbenboden kann eine gewisse Form aufweisen. Berühmt und weltweit
angewandt geworden ist die Methode, den Kolben an bestimmten geraden Stellen
am Rand des Zylinderkopfes bis auf weniger als einen Millimeter herankommen zu
lassen, um alles dort befindlich Kraftstoff-Luft-Gemisch in die Mitte zu drücken.
Und wenn man jetzt in diese Luftbewegung hinein Kraftstoff einspritzt, hat man den
zusätzlichen Effekt der besseren Durchmischung, denn grundsätzlich muss sich ja
bei der Verbrennung jedes Sauerstoffatom aus der Ansaugluft möglichst schnell
ein Kohlenstoffatom aus dem Kraftstoff suchen und finden. Und eine solche
Durchmischung erreichen Sie vielleicht weniger, wenn sie schon am Anfang des
Ansaugtaktes einspritzen.
Schichtladung 1
Und es gibt noch einen wichtigen Aspekt. Immerhin gilt der Benzinmotor seit
Einführung der Lambdaregelung als Saubermann. Aber etwas anderes hat der
Dieselmotor ihm noch voraus, den geringeren Verbrauch. Das umso mehr, als
schon eher auf Direkteinspritzung umgestellt wurde, was ihm noch größere Vorteile
brachte. Er war also dem Benziner um 20 bis 30 Prozent voraus.
Die Verkaufszahlen von Fahrzeugen mit Dieselmotor schwollen gegenüber denen
mit Benzinmotor an. Das ist auch deshalb ein unhaltbarer Zustand, weil das immer
noch den Verkehr bestimmende Erdöl nun einmal Benzin und Diesel zu
bestimmten Prozentsätzen enthält. Man kann zwar in der Raffinerie manches
umschichten, aber es gibt dafür Grenzen. So blieb die Aufgabe, den Benziner
sparsamer werden zu lassen.
Eine wunderbare Möglichkeit dazu ist die Schichtladung. Die hat wiederum mit dem
Drall zu tun. Die Grundidee ist, dem Funken an der Zündkerze in unmittelbarer
Nähe ein sogenanntes stöchiometrisches Gemisch (etwa 14,5 bis 14,8 : 1)
anzubieten. Ist das dann einmal entzündet, folgt im weiteren Brennraum ein
deutlich magereres, was gut für einen geringen Verbrauch ist. Jetzt werden Sie
verstehen, warum die Idee der Schichtladung unmittelbar mit der Drallerzeugung
zusammenhängt.
Sie sehen jetzt vielleicht auch ein, wie unmittelbar die Schichtladung mit der
Einspritzung im Verdichtungstakt zusammenhängt. Natürlich muss auch klar sein,
dass die Entwicklung hier vor nicht einfachen Aufgaben steht, denn so eine
Zweiteilung zwischen magerem Gemisch außen und zündfähigem innen soll
natürlich möglichst über einen etwas größeren Drehzahlbereich hinweg
funktionieren.
VW ist damals mit der Fuel Stragified Injection
vorgeprescht und hatte das Nachsehen. Sein System war im höchsten Gang nur
bis zu einer Autobahngeschwindigkeit von etwa 110 km/h einsetzbar. Wer schneller
fuhr, hatte kaum etwas davon. Daran mögen Sie erkennen, wie wichtig auch die
Eingrenzung der Motordrehzahl durch mehr Gänge und lange Übersetzung z.B.
durch automatische oder automatisierte Getriebe ist. Inzwischen wird die
Schichtladung von vielen Herstellern angewandt.

Abgase 3
Wer sich jetzt an das Kapitel Abgase 1 erinnert, wird auf einen Widerspruch
hinweisen wollen. War da nicht die Rede davon, dass ein Katalysator immer ein
ganz bestimmtes Verhältnis von Schadstoffen braucht, um diese quasi
gegeneinander ausgleichen zu können? Ja, das ist so. Und genau dieses Prinzip
wird jetzt mit den Anteilen mageren Gemisches verletzt. Der Katalysator wird nicht
begeistert sein.
Jetzt sollten wir aber zunächst einmal die Wirkung klären. In der Regel entstehen
bei einem zu fetten Gemisch mehr Kohlenwasserstoffe (HC) und Kohlenmonoxid
(CO) und bei einer mageren oder auch sehr heißen Verbrennung mehr Stickoxide
(NO_X). Letztere gibt es auch hier sogar noch am Ausgang des
Katalysators zu viele. Für die Problemlösung gibt es den DeNOxKat, auch
NO_X-Absorberkat genannt. Er ist in der Lage, Stickoxide zu reduzieren.
Wenn Sie aber meinen, durch Nachschalten eines solchen DeNOxKats seien alle
Probleme gelöst, dann irren Sie. Es wird zwar ein Teil der Stickoxide konvertiert,
aber irgendwann muss doch noch etwas davon entsorgt werden. Genau das
geschieht durch Nachverbrennen mit zusätzlichem Kraftstoff. Den Vorgang nennt
man, genau wie beim Aktivkohlefilter, 'Regenerieren'. Die Stickoxide verbrennen
und schaffen Platz für eine neue Ladung.
Sie haben es sicher schon bemerkt, diese Aktion kostet Kraftstoff, aber bedeutend
weniger, als die Schichtladung im Motor einspart. Da ist aber leider noch der
Schwefel im Kraftstoff, der zu mehr Regeneration führt. Man arbeitet an DeNOxKats, die gegen Schwefel resistenter sind. So lange mindestens könnten die
besonders schwefelarmen Kraftstoffe bei Schichtladung nützlich sein. Für die
Benzinherstellung sind die Hürden erheblich höher geworden. War Jahrzehnte lang
1.000 ppm Schwefel erlaubt, sind es seit 2003 nur noch 10 (!).
Im Motor entsteht NO (diesmal ohne 'X'). Katalytische Wirkung macht daraus
NO₂. Im Speicher seit der letzten Regeneration eingelagert sind
Metalloxide, wodurch nicht schädliche Nitrate gebildet werden. Die Reaktionen im
Speicherkat werden mit zunehmender Füllung immer langsamer. Deutlich vor einer
vollständigen Füllung bewirken HC und CO einer fetten Verbrennung die Trennung
von Stickstoff und Sauerstoff.
Wenn wir schon etwas tiefer in der Abgasproblematik stecken, könnte man an
dieser Stelle den Begriff 'Rohemissionen' einführen. Damit sind die Emissionen
gemeint, die unmittelbar und ohne eine entgiftende Behandlung aus dem Motor
kommen. Es ist übrigens hier so wie bei den Umwelt-Grundsätzen im wahren
Leben, Vermeidung geht vor Nachbehandlung. Alles hat Vorrang, was durch eine
effektivere Verbrennung schon an Schadstoffen vermieden werden kann.
Die Rohemissionen in Bezug auf NO_X-Minderung beeinflussen kann im
Teillastbereich sehr entscheidend die AbGasRückführung.
Dabei unterscheidet man zwischen innerer und äußerer Abgasrückführung. Erstere
geschieht durch Veränderung der Steuerzeiten in Richtung auf eine größere
Ventilüberschneidung. Letztere besteht aus einer externen Verbindung zwischen
Abgas- und Ansaugsystem.
Wer sich auf die guten alten Grundsätze der Kfz-Technik beruft, wird spätestens
dann stutzen, wenn behauptet wird, die Zumischung von Abgas ins Frischgas sei
förderlich für den Wirkungsgrad. Klingt auf den ersten Blick absurd, meint aber, das
dem Motor damit ein gewisser Teil der Ansaugarbeit erspart bleibt, weil das
zusätzliche Abgas quasi von selbst in den Brennraum strömt.
Natürlich sollte die Abgasrückführung spätestens bei Volllast abgeschaltet sein,
weshalb ein AGR-Ventil nötig ist, das über das Motormanagement auch die
Mengensteuerung übernimmt. Übrigens ist ein z.B. stets offenes AGR-Ventil nach
einer gewissen Laufzeit ein nicht unbedingt selten auftretender Fehler. Ihm auf die
Spur zu kommen, hilft bisweilen schon die gewaltsame Schließung, z.B. mit einem
entsprechend zugerichteten Blech.
Die ersten AGR-Ventile hatten noch eine elektrisch angesteuerte Pneumatik, die
ihre Kraft vom Saugtrakt bezog. Inzwischen sind sie nur elektrisch und damit
schneller und präziser. Für die externe Leitung gibt es auch Luft- bzw.
Flüssigkeitskühlung, aber zurzeit hauptsächlich für Dieselmotoren. Auch beim
Ottomotor könnte sie helfen, eine unerwünschte Erwärmung der angesaugten
Gase zu verhindern.
Abgasrückführung reduziert also entscheidend die Verbrennungstemperatur und
setzt damit die Bildung von Stickoxiden herab. Dazu gibt es übrigens noch eine
Möglichkeit, nämlich die Verstellung des Zündzeitpunktes in Richtung 'spät'. Aber
dann sind wir endgültig in einem Konflikt mit dem Kraftstoffverbrauch. Also ist diese
Maßnahme nur sehr behutsam anzuwenden.

Direkteinspritzung 2

Wie sehen sie denn nun aus, die Baugruppen, die zusammen die
Direkteinspritzung ergeben? Na, im Tankbereich werden Sie keine großen
Unterschiede feststellen. Vielleicht mit der kleinen Ausnahme, dass die ehemalige
Pumpe für das gesamte Einspritzsystem zu einer Förderpumpe degradiert wurde.
Aber da es sich nach wie vor um den gleichen Kraftstoff handelt, ist seine
Behandlung bis zum Eintreffen im Motorraum nicht sehr unterschiedlich.
Erstaunlich ist eine Namensgebung, die es vor der Einführung von Common Rail
beim Dieselmotor nicht gegeben hat. Die Bezeichnung 'Rail' für dieses Stückchen
Rohr, das unter Hochdruck den Kraftstoff zu den einzelnen Einspritzventilen
transportiert, war früher schlicht 'Verteilerleiste'. Und an noch etwas müssen wir
uns gewöhnen: Eine Kraftstoffpumpe, die zwischen 50 und 200 bar erzeugen soll,
ist bislang immer noch mechanisch angetrieben, obwohl es z.B. für CabrioKlappdächer elektrische Pumpen gibt, die 180 bar schaffen.
Mit Laser erzeugte feinste Bohrungen im Einspritzventil sorgen für genau
einstellbare Spritzrichtung. Die Einspritzventile werden nicht mehr nur angesteuert,
sondern die Wirkung ihrer Arbeit wird kontrolliert. Man spricht von einem Regelkreis
zwischen Einspritzventil und Motor-Steuergerät. Das kann z.B. am Schwungrad
das durch den betreffenden Zylinder in dessen Arbeitstakt zusätzlich erbrachte
Drehmoment ermitteln und damit die Einspritzmenge entsprechend verändern.
Und das ein Motorleben lang.
Schon längst ist das komplette Motormanagement ein System geworden, bei dem
man die einzelnen Bereiche kaum noch erkennt. Es arbeitet mit der Anforderung
von Drehmoment durch Fahrer/in und realisiert diesen Wunsch möglichst. Es
versucht zunächst einmal, selbst mehr für die Erfüllung dieses Wunsches zu tun.
Meist sind da Reserven vorhanden. So kann z.B. die geometrisch mögliche
Verdichtung nicht ganz ausgeschöpft sein, weil die Ventilsteuerung Abgase durch
mehr Überschneidung wieder in den Ansaugtrakt zurücklässt.
Natürlich muss bei Änderung dieses Zustands auf möglicherweise klopfende
Verbrennung geachtet werden. Es kann auch sein, dass die größere
Überschneidung der Ventile dazu dient, ein mögliches Turboloch durch
zusätzlichen Frischluftdruck zu verhindern. Beim Direkteinspritzer gibt es halt keine
Probleme, wenn Frischgas in den Abgastrakt gelangt, weil dieses Frischgas eben
keinen Kraftstoff enthält.
Kleine Revolutionen bringt die Benzin-Direkteinspritzung zusammen mit Aufladung
hervor. Da entstehen gerade durch Downsizing Dreizylinder, die genügend
Drehmoment für ausgewachsene Limousinen bieten. Sie sind zunehmend auch mit
Direkteinspritzung lieferbar. Interessant wird es, wenn man auch noch mit
Zweizylindern einen Spagat zwischen Leistung und Verbrauch versucht, wenn also
beispielsweise der Fiat Twin Air direkt einspritzt.
Erstaunlich, dass die Benzin-Direkteinspritzung den Mehraufwand zur Erzeugung
des hohen Einspritzdrucks relativ leicht auszugleichen scheint (siehe auch href=“X419“>hier!). Zwar ist man noch weit von Diesel-Einspritzdrücken entfernt,
aber man scheint sich dem Dieselmotor zu nähern. Z.B. sinken zurzeit die
Nenndrehzahlen von Benzin-Direkteinspritzern, während sich die von
Dieselmotoren nach der deutlichen Senkung nach Einführung der
Direkteinspritzung dort wieder etwas erholt haben.

E-Gas

{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.

Sensoren
Mit der Zusammenlegung von Einspritzung und Zündung, der Abgasentgiftung und
den vielen anderen hinzugekommenen Aufgaben ist die Zahl der Sensoren
gewachsen. Es wird Zeit, sie einmal etwas zu gruppieren. Da ist zunächst die
Lasterfassung. Mit Luftmengen- und –massenmessung haben wir uns schon
auseinandergesetzt, genauso wie die Drucksensorik. Es ist die Frage zu stellen,
wozu wir diese, z.T. auch noch parallel agierenden Bauteile angesichts einer
Zweipunkt-Lambdaregelung brauchen.
Nimmt man wieder das Beispiel der Schichtladung, so ist z.B. eine Regelung rund
um Lambda=1 gar nicht sinnvoll. Längst gibt es die Erweiterung in den mageren
Messbereich bis ca. Lambda=4. Hierzu wurde eine sogenannte Breitbandsonde
abgeleitet, deren Kern (Nernst-Spannung) noch mit dem der Zweipunktsonde
identisch ist, der aber durch einen weiteren Raum und einen Pump-Mechanismus
ergänzt wurde.
Eine Lambdasonde, auch die Breitbandsonde, kann nicht messen, bevor sie nicht
eine bestimmte Temperatur erreicht hat. Aber auch in diesem Bereich oder auch
beim Beschleunigen muss eine bestimmte Kraftstoffmenge zugemessen werden.
Aber es gibt noch einen anderen Grund für die Mehrzahl an Lastsensoren, die wir
auch 'Redundanz' nennen, und das ist die Diagnose. Wir werden uns noch mit ihr
zu beschäftigen haben.
Die zweite Gruppe der Sensoren ist die der Temperatursensoren. Die Messung
des Kühlmittels und die der Ansaugluft haben zwar Tradition seit der ersten
elektronischen Benzineinspritzung, aber neu ist z.B. die bei der Direkteinspritzung
vorkommende Messung der Abgastemperatur. Auch die reinen Druckmesser
haben im Abgas ein neues Betätigungsfeld gefunden, z.B. im Abgas und zur
Diagnose der Tank-Dichtigkeit.
Noch gar nicht besprochen wurde bisher der sehr wichtige Drehzahlsensor, je nach
Arbeitsweise kombiniert mit oder assistiert von einem Bezugsmarkensensor.
Verrichten beide ihre Arbeit an der Kurbelwelle, ist auch noch die Stellung der
Nockenwelle wichtig, um exakt den Takt zu bestimmen, in dem sich ein bestimmter
Zylinder gerade befindet. Natürlich ist am Ventiltrieb gerade im Hinblick auf die neu
gewonnenen Verstell-Möglichkeiten noch mehr Sensorik möglich.
Beinahe hätten wir den Klopfsensor vergessen, dessen Piezo-Kristalllagen das
Motor-Steuergerät die Geräusche so deuten lässt, dass daraus ein eventuelles
Klopfsignal extrahiert werden kann. Zusammen mit dem Überblick, an welchem
Zylinder gerade gezündet wird, kommt man dem Klopfen auf die Spur und kann bis
zur nächsten Zündung schon wirksame Gegenmaßnahmen einleiten.
Natürlich sind Schalter auch Sensoren. Die gibt es z.B. an der Pedalerie und
natürlich am Ganghebel. Damit aktivieren wir die Start-Stopp-Automatik. Auch kann
sie mit gewissen Sicherheitsvorkehrungen bei Automatik-Fahrzeugen gekoppelt
sein. Sensorik ist auch nötig, Zündung und Benzineinspritzung gegen unerlaubte
Eingriffe zu deaktivieren, z.B. beim Diebstahlschutz. Das soll fürs erste genügen.
Danach gibt es zahlreiche realisierte Versuche, Kraftstoff sowohl indirekt als auch
direkt einzuspritzen.