Die Benzineinspritzung

Benzineinspritzung

Der gute alte Vergaser spielt nur noch im Zweitaktbereich wie bei Mopeds oder Leichtkrafträdern eine Rolle.

 

Um die immer höher werdenden Abgasanforderungen des Gesetzgebers einzuhalten, mussten die Kfz-Hersteller bereits vor Jahren Motoren mit Benzin- oder Dieseleinspritzung in ihre Fahrzeuge einbauen. Er kann in allen Lastbereichen effizienter betrieben und Kraftstoff eingespart werden. Zuerst kam die Zentraleinspritzung, danach die indirekte Mehrpunkteinspritzung und mittlerweile ist die Direkteinspritzung der Standard bei modernen Motoren. Die Art der Einspritzung, die Führung des Luftstroms und die Entwicklung von entsprechenden Brennräumen, Zünd- und Einspritzsystemen müssen immer wieder weiterentwickelt werden. Wegweisend ist zum Beispiel das Common-Rail-Verfahren beim Dieselmotor.   

Die Direkteinspritzung
Wird bei einem Ottomotor der Kraftstoff direkt in den Brennraum gespritzt, wird durch die Kondensation des Kraftstoffs der Brennraum gekühlt. Dadurch ist der Motor nicht so klopffreudig und und kann höher verdichtet werden. Bei gleichem Hubraum führt das zu einem höheren Drehmoment und einer besseren Leistung. Das Verfahren feierte im Kraftfahrzeug zuerst beim Zweitaktmotor (Gutbrod) Premiere, ehe es auf den Mercedes 300 SL übertragen wurde. Der Viertakter mit Ventilüberschneidung verliert keinen Kraftstoff durch das Auslassventil, weil erst kurz vor der Verbrennung eingespritzt wird.

Historie
•    1925 Entwicklung von Bendix/Stromberg (USA): schwimmerloser Vergaser mit Einspritzvorrichtung für Flugzeugmotoren
•    1939 erstes Rennmotorrad von Moto Guzzi mit elektrisch angesteuerter Benzineinspritzung
•    1951 entwickelte Bosch eine Benzin-Einspritzpumpe mit mechanischem Antrieb (Gutbrod Superior 600 und Goliath GP 700, später auch 900), 1954 mit mechanischer Reiheneinspritzpumpe für den Mercedes 300 SL (Flügeltürenmodell)
•    Von Bendix stammt das erste elektronische Einspritzsystem "elektrojector" von 1958 für amerikanische Pkw´s
•    Basierend auf dem druckmessenden Einspritzsystem von Bendix 1967 im VW 1600 E kommt die Bosch-Jetronic, später D-Jetronic, auf den Markt
•    Die K-Jetronic ("K" = kontinuierliche Einspritzung) wird erstmals 1973 im Porsche 911 eingebaut
•    Die L-Jetronic ("L" = luftmengenmessend) erstmals 1974 im Opel Manta GTE verbaut, später folgte die K- und L-Jetronic bei Audi, VW, Mercedes und BMW
•    1979 folgt die Bosch Motronic: Zünd- und Einspritzsysteme werden durch ein gemeinsames Motormanagement gesteuert
•    1980 stellt GM "Multec" vor (zentrales Einspritzsystem, deren Steuerung über die Drosselklappenstellung erfolgt)
•    1997 erste serienmäßige Benzin-Direkteinspritzung "Gasoline Direct Injection (GDI)" für den Charisma von Toyota
•    2000 kommt von VW für die erste Benzin-Direkteinspritzung "Fuel Stratified Injection (FSI)".

L-Jetronic (1974)
Zur Berechnung der benötigten Kraftstoffeinspritzmenge wird die Drehzahl des Motors und die Luftmenge durch einen Luftmengenmesser erfasst. Die Einspritzventile erhalten vom Steuergerät Impulse, d.h. die Masse der Einspritzventile kann zu- und abgeschaltet werden.

Die K-Jetronic (1973)
Es findet eine kontinuierliche Einspritzung statt, deren Menge über den Querschnitt von Steuerdrosseln und einer gleichbleibenden Druckdifferenz im Mengenteiler gesteuert wird.

Scharfe Abgasgesetze in den USA und die Verwendung des Katalysators erforderten Verbesserungen der Systeme:
•    LE-Jetronic ("E" - Europa-Version) für den Katalysatorbetrieb
•    LU-Jetronic ("U" - USA-Version)
•    KE-Jetronic ("E" - elektronische Regelung für geregelten Katalysator)

Wissenswertes
Die mechanische Benzineinspritzung gibt es seit 20 Jahren nicht mehr, weil die Einspritzventile im Bereich von Millisekunden öffnen müssen, um eine optimale Leistung zu erzielen. Heutzutage sind die Steuergeräte mit der Zündung kombiniert. Dadurch sind weniger Sensoren erforderlich und das Motormanagement hat sich verbessert. Das Gaspedal ist mittlerweile mit einem Potentiometer, bzw. dem Steuergerät verbunden.

Ausblick
Die Emissionen eines Benzinmotors können sich mittlerweile sehen lassen, allerdings wird oft noch der CO2-Ausstoß kritisiert. Weitere technische Entwicklungen im Bereich Einspritzdruck oder   Strahlwinkel sind unvermeidbar.  

( Foto: kirilllutz @ fotolia )

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