So funktioniert die Einspritzung / Einspritzanlage
Du kannst dir eine Einspritzung vorstellen wie einen Gartenschlauch, der am Ende ein Ventil hat. Du drehst am Wasserhahn und im Schlauch baut sich Druck auf. Noch bleibt alles trocken. Erst wenn du das Ventil öffnest, spritzt Wasser heraus. Wenn der Boden sehr trocken ist, läßt du es länger auf, wenn er nur wenig Wasser braucht, machst du es früher wieder zu. Deine Augen sind die Sensoren, die erkennen, wie feucht der Boden ist. Dein Gehirn koordiniert das Ganze.

Im Grunde genommen beschreibt das schon die Komponenten und Funktion einer Einspritzung. Eine starke Benzinpumpe erzeugt einen konstanten Druck. Über eine Leitung geht es direkt weiter zur Einspritzdüse. Ein Magnetventil in der Düse, das von der ECU (Electronic Control Unit - auch Steuergerät genannt) gesteuert wird, öffnet und schließt sich im Takt des Motors. Die Information, die noch benötigt wird, ist die erforderliche Spritmenge. Sie hängt vor allem davon ab, wieviel Luft angesaugt wird. Das läßt sich aber recht einfach am Öffnungswinkel der Drosselklappe erkennen. Ein Poti (Drosselklappensensor) an der Welle der Drosselklappe gibt ein Signal ans Steuergerät. Dieses öffnet daraufhin die Einspritzdüse für einen kürzeren oder längeren Zeitraum. Die austretende Spritmenge wird dabei durch die Öffnungsdauer des Ventils bestimmt. Der passende Wert ist im Kennfeld (Mapping) der ECU gespeichert. Damit kann man einen Motor schon laufen lassen. Zwar noch nicht ganz sauber, aber er läuft.

Um die genaue Einspritzmenge zu ermitteln, erhält das Steuergerät ein paar zusätzliche Daten: Weil kalte Luft eine höhere Dichte als warme hat, meldet ein Lufttemperatursensor die Werte an die ECU. Bei kalter Luft wird die Einspritzmenge erhöht, bei warmer Luft reduziert.

Ein kalter Motor braucht während der Warmlaufphase ein fetteres Gemisch als ein Motor, der seine Betriebstemperatur erreicht hat. Deswegen überwacht ein weiterer Sensor die Temperatur des Kühlwassers

Auch der Luftdruck spielt eine Rolle. Je höher er ist, umso höher ist die Dichte der Luft und die Menge des benötigten Benzins. In der Regel sitzt der Luftdruckfühler in der Airbox. So kann er bei Ram-Air Systemen auch den Staudruck erkennen. Besonders wichtig wird er, wenn der Motor in großer Höhe mit entsprechend geringer Luftdichte läuft. Wer mal mit einem Vergasermotor über Alpenpässe gefahren ist, weiß, wieviel Leistung man dort durch Überfettung verlieren kann.

Dann haben wir noch die Lambdasonde. Sie dient als Kontrollinstanz, sitzt im Auspuff und erkennt am Anteil des unverbrannten Sauerstoffs im Abgas die Gemischzusammensetzung. Ein hoher Sauerstoffgehalt weist auf ein mageres Gemisch hin, ein niedriger auf ein fettes. Mit ihrer Hilfe kann die ECU Fehler im Mapping bis zu einem gewissen Grade ausgleichen. Daß die Lambdasonde in aller Regel mißbräuchlich eingesetzt wird, liegt nicht an ihr. Dazu später mehr. Zu guter Letzt benötigt das Steuergerät Informationen, um den richtigen Zeitpunkt für das Einspritzsignal zu finden. Dafür sorgt ein Geber auf der Kurbelwelle, der gleichzeitig für den Zündzeitpunkt zuständig ist. Weil ein Viertakter nur jede zweite Umdrehung ansaugt, sitzt ein weiterer Geber auf der Nockenwelle und verhindert, daß die Düse sich im falschen Takt öffnet. Das wars eigentlich schon.

Aktuelle Motorräder müssen für die Erteilung der allgemeinen Betriebserlaubnis eine Abgasmessung durchlaufen, bei der sie in mehreren Zyklen auf bis zu 120 Km/h beschleunigt werden. Die vorgeschriebenen Grenzwerte lassen sich nur mit Hilfe eines Katalysators einhalten. Der braucht wiederum ein bestimmtes Benzin-Luft Gemisch, um effektiv arbeiten zu können. Dieses ist als Lambda 1 definiert. Das Gewichtsverhältnis von Luft zu Benzin beträgt 14,7 zu 1. Nur in einem schmalen Fenster (Lambda 0,97 bis 1,03 / das entspricht 3 %) um diesen Wert kann der Kat seine Aufgabe erfüllen und die Schadstoffe im Abgas weitgehend neutralisieren. Die Lambdasonde hat die Aufgabe, dieses Verhältnis zu überwachen. Das hört sich erstmal gut an. Der Motor erreicht mit Lambda 1 aber nicht seine volle Leistung. Sie könnte ca. 5% höher liegen, wenn das Gemisch 15% fetter (Lambda 0,85) wäre. Leider steigt auch der Anteil an Kohlenmonoxid (CO) und Kohlenwasserstoffen (HC) im Abgas stark an.

Interessant ist das Thema aber nicht nur für den leistungshungrigen Umweltsünder, sondern auch für den Spritsparer. Selbst Lambda 1 ist nämlich für die optimale Ausnutzung des Benzins immer noch zu fett. Ein Motor kann bis zu 20% (Lambda 1,2) magerer laufen, ohne allzuviel Leistung zu verlieren. Der Verbrauch sinkt um ca. 10 %. Natürlich gibt es auch diesesmal einen Haken. Der Ausstoß von Stickoxiden (NOx) erhöht sich. Dafür verringert sich aber der CO2 Ausstoß analog zum niedrigeren Spritverbrauch und das wäre wiederum ein löblicher Beitrag zur Reduzierung der Erderwärmung. Das gesparte Benzin solltest du schonmal für deine Enkel bunkern. Die werden auch im Winter sonnige 20 Grad haben und können jeden Tropfen brauchen.
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