Grundlagen Motorentechnik

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Baustein Grundlagen Motorentechnik 6.1 Die Gemischbildung Ein Ottomotor braucht eine sehr genau abgestimmte Menge Kraftstoff im Verhältnis zur angesaugten Luft. Das Verhältnis Kraftstoff zu Luft ist abhängig von den Betriebsbedingungen des Motors und der Art der Einspritzung. • Motor kalt: ungefähr 1 kg Kraftstoff auf 3 bis 7 kg Luft, sehr fettes Gemisch wegen der Kondensation des Kraftstoffes an den kalten Saugrohr- und Zylinderwänden erforderlich (Saugrohreinspritzung). • Motor heiß: ungefähr 1 kg Kraftstoff auf 14,7 kg Luft, das entspricht ca. 1,0 l Kraftstoff auf ca. 10.000 l Luft. Diese Gemischzusammensetzung bezeichnet man auch als „Lambda 1,0“. • Bei Vollgas: leichte Gemischanfettung für hohe Leistung und innere Kühlung auf ca. Lambda 0,85 bis 0,90. • Bei Teillast: Gemisch um Lambda 1,0 bei Saugrohreinspritzung, aber bis zu ca. Lambda 2,5 bei der Benzin- Direkteinspritzung im Magerbetrieb mit Schichtladung (z.B. beim N53 Motor). Die elektronische Einspritzanlage muss daher den Kraftstoffbedarf des Motors für alle Betriebszustände exakt errechnen und genau die richtige Menge Kraftstoff zum richtigen Zeitpunkt feinst zerstäubt einspritzen. • Das geht heute bei den leistungs-, verbrauchs- und abgasoptimierten Motoren von BMW nur mehr durch den Einsatz einer komplexen, hochwertigen Technik. • Die Betriebsbedingungen des Motors, z. B. Temperaturen, Drehzahl, Gaspedalstellung, momentane Gemischzusammensetzung usw., werden von Messfühlern (Sensoren) erfasst und an das Steuergerät gemeldet. • Das Steuergerät enthält ein spezielles Mikrocomputersystem, das auf die Anforderungen der elektronischen Motorsteuerung zugeschnitten ist. Es errechnet aus den Betriebsbedingungen die genaue Kraftstoffmenge und den Einspritzzeitpunkt. Dann steuert es die Einspritzventile mit einem elektrischen Strom genau so lange an, bis die errechnete Kraftstoffmenge eingespritzt ist. • Bei der Einspritzung wird unterschieden in Saugrohr- und Direkteinspritzung. Bei der Direkteinspritzung unterscheidet man noch einmal zwischen wandgeführter und strahlgeführter Benzin-Direkteinspritzung (kurz BDE). • Die richtige Gemischzusammensetzung ist für ein hohes Drehmoment und eine hohe Motorleistung bei gleichzeitig niedrigem Verbrauch entscheidend. Auch die Umsetzungsrate der giftigen Abgasbestandteile im Katalysator wird stark von der richtigen Zusammensetzung des Kraftstoff-Luftgemisches beeinflusst. Hier sehen Sie nochmal grafisch dargestellt das Verhältnis von Luft zu Kraftstoff für einen Benziner mit Saugrohreinspritzung und Lambda 1-Betrieb. SEITE 2
Baustein Grundlagen Motorentechnik Saugrohreinspritzung: Der Kraftstoff wird vor die Einlassventile gespritzt. Bei der längst üblichen 4-Ventiltechnik wird bei der Saugrohreinspritzung der Kraftstoffstrahl V-förmig auf beide Einlassventile aufgeteilt. Teilweise verdampft der Kraftstoff bereits, bevor noch die Einlassventile öffnen. Dadurch wird die optimale Gemischbildung unterstützt. Der Einspritzzeitpunkt ist ebenso, wie die Einspritzmenge variabel und wird vom Steuergerät vorgegeben. Die Berechnung beider Größen erfolgt blitzartig. Gibt der Fahrer plötzlich Gas, so wird sofort bei dem gerade ein- spritzenden Ventil und für die folgenden Einspritzungen der anderen Einspritzventile die Einspritzzeit verlängert, damit die erforderliche Beschleunigungsanreicherung unverzüglich stattfindet und kein „Beschleunigungsloch“ entsteht. SEITE 3
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