Mitte der 1980er Jahre begann die lange Herrschaft der Vergaser mit dem Aufkommen einer neuen Betankungsmethode zu enden. Das elektronische Kraftstoffeinspritzsystem (Electronic Fuel Injection – EFI), das wesentlich effizienter und wirtschaftlicher als sein Vorgänger ist, fand im Fahrzeugbau breite Anwendung und setzt sich bis heute durch.

Es handelte sich um ein integriertes elektronisches System, das alle Stufen der Kraftstoffeinspritzung in den Motor präzise maß, anpasste und steuerte. Der gesamte Prozess wurde durch ein elektronisches Steuergerät (ECU) optimiert, das Daten von verschiedenen Sensoren empfing und komplexe mathematische Berechnungen durchführte, um unter anderem unabhängig von äußeren Faktoren das bestmögliche Luft-/Kraftstoffgemisch aufrechtzuerhalten.

Der Grund für die rasche Popularisierung der elektronischen Einspritzung hatte zahlreiche Gründe:

Darüber hinaus war der alte Vergaser der Hauptkonkurrent des elektronischen Systems, was die großflächige Einführung der elektronischen Einspritzung erheblich erleichterte.

Bevor wir uns mit dem komplexen und faszinierenden elektronischen Einspritzsystem befassen, müssen wir verstehen, wie das Vergasersystem und die elektronische Einspritzung funktionieren und welche Hauptunterschiede es gibt.

Vergaser sorgen für die Kraftstoffkontrolle durch dynamische Mittel, wobei eine Druckdifferenz den Kraftstofffluss zusammen mit der Drehung der Luftstrom-Steuerventile steuert. Das Verhältnis zwischen Luftstrom und Kraftstoffstrom wird im Wesentlichen mechanisch eingestellt.

Im Laufe der Jahre wurden verschiedene Methoden eingesetzt, um eine Art Ausgleich für unterschiedliche Betriebsbedingungen in Vergasersystemen bereitzustellen. Keine dieser Methoden war so effizient wie die elektronische Injektion.

Beim elektronischen Einspritzsystem entfällt der Vergaser. Die Regulierung des Luftstroms erfolgt weiterhin über eine Drosselklappe oder ein Ventil, die Menge des verwendeten Kraftstoffs wird jedoch vom System elektronisch gesteuert. Das dem Motor zugeführte Verhältnis von Kraftstoff und Luft kann unabhängig voneinander reguliert werden.

EFI liefert das erforderliche Kraftstoff-Luft-Gemisch auf der Grundlage von Informationen, die von mehreren Sensoren bereitgestellt werden, darunter Lufttemperatursensor, Motortemperatur, Krümmerdrucksensor, Sauerstoffsensor, Motordrehzahlsensor und Drosselklappenstellung.

Ein elektronisches Steuergerät (ECU) führt die notwendigen Berechnungen durch, um sowohl die Kraftstoffversorgung als auch das Zündsystem zu optimieren. EFI ermöglicht die kontinuierliche Anpassung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses an die Betriebsbedingungen (Höhe und Temperatur) und die Motoranforderungen (Drosselklappenöffnung, Kaltstart, Heißstart usw.).

Motoren mit elektronischer Einspritzung bieten im Allgemeinen eine höhere Leistung und ein höheres Drehmoment als eine Vergaserversion derselben. Bei Vergasern ist es schwierig, Leistung/Drehmoment über verschiedene Drehzahlbereiche hinweg zu optimieren, während EFI-Systeme in der Lage sind, sich über alle Betriebszyklen hinweg anzupassen.

Darüber hinaus kann die elektronische Einspritzung gleichzeitig andere Faktoren ausgleichen, um eine optimale Leistung aufrechtzuerhalten. Typischerweise erzeugen Einspritzmotoren etwa 5% bis 10% mehr Energie als ihre Vergaserversion.

Wenn das Herzstück eines Autos sein Motor ist, können wir sagen, dass sein Gehirn das Motorsteuergerät (ECU – Engine Control Unit) ist. Das UCE optimiert die Motorleistung, indem es Entscheidungen auf der Grundlage von Daten trifft, die von den Sensoren des elektronischen Einspritzsystems gesammelt werden. Diese Zentraleinheit ist für die Ausführung von vier Funktionen verantwortlich, die für den Betrieb des Fahrzeugs von grundlegender Bedeutung sind:

Bevor wir im Detail darauf eingehen, wie das Steuergerät seine Aufgaben erfüllt, wollen wir den Weg verfolgen, den ein Tropfen Benzin nimmt, der in Ihr Auto eingefüllt wird. Im Tank wird der Kraftstoff von einer Elektropumpe angesaugt. Dieses Gerät leitet Benzin über starre Kraftstoffleitungen zum Verteilerrohr.

Ein Unterdruckregler am Ende des Verteilers sorgt dafür, dass der Kraftstoffdruck im Rohr im Verhältnis zum Einlassdruck konstant bleibt und leitet den Überschuss zurück zum Tank. Unmittelbar mit dem gesamten Verteiler verbunden sind die Einspritzventile, die geschlossen bleiben, bis das Steuergerät entscheidet, Kraftstoff zu den Zylindern zu leiten.

Normalerweise verfügen Einspritzventile über zwei Anschlüsse. Einer ist über ein Aktivierungsrelais mit der Batterie verbunden und der andere ist mit dem Steuergerät verbunden. Wenn das Steuergerät entscheidet, Kraftstoff in die Brennkammer zu leiten, sendet es einen elektrischen Impuls an die Einspritzdüse, der den Stromkreis schließt und den Durchgang von elektrischem Strom zum Magnetventil ermöglicht.

Der Magnet an der Oberseite des Kolbens wird durch das Magnetfeld angezogen, das durch den Strom im Magnetventil erzeugt wird, wodurch sich das Ventil öffnet. Sobald im Verteilerrohr hoher Druck herrscht, wird durch Öffnen des Ventils Kraftstoff mit hoher Geschwindigkeit durch die Sprühspitze des Einspritzventils geleitet. Die Zeit, in der das Ventil geöffnet ist, und damit die zum Zylinder geleitete Kraftstoffmenge, hängt von der Breite des vom Steuergerät gesendeten Impulses ab.

Wenn Sie das Gaspedal betätigen, sendet der Drosselklappensensor ein Signal an das Steuergerät. Der Saugrohrdrucksensor ermittelt, wie viel Luft in das Ansaugrohr gelangt und gibt diese Information ebenfalls an das Steuergerät weiter. Anhand dieser Informationen entscheidet das Steuergerät, wie viel Kraftstoff in die Zylinder eingespritzt werden muss, um das stöchiometrische Gemisch aufrechtzuerhalten.

Der Computer überprüft kontinuierlich die Drosselklappenstellung, um die in das System eingelassene Luftmenge zu messen, um den an die Einspritzventile gesendeten elektrischen Impuls anzupassen und sicherzustellen, dass die richtige Kraftstoffmenge zugeführt wird.

Darüber hinaus ermittelt das Steuergerät mithilfe des Sauerstoffsensors, wie viel von diesem Gas im Abgas vorhanden ist. Der Sauerstoffgehalt in den Abgasen gibt einen Hinweis darauf, wie gut das Gemisch verbrannt wird. Zwischen den Drosselklappensensoren, dem Krümmerdruck und dem Sauerstoffmesser stimmt der Computer den Impuls ab, den er an die Einspritzventile überträgt.

Um einwandfrei zu funktionieren, muss der für die Zündkerzen bestimmte elektrische Strom an sehr genauen Punkten im Betriebszyklus des Motors zugeführt werden. Der durch die Zündkerze erzeugte Funke wird in Abhängigkeit von der Position des Kolbens optimiert. Dadurch kann der Motor die maximale Arbeitsleistung aus der Expansion der bei der Verbrennung entstehenden Gase nutzen.

Basierend auf den Daten des Zylinderpositionssensors, auch Rotationssensor genannt, und der anderen oben genannten Sensoren bestimmt das Steuergerät, wann die Spule und damit die Zündkerzen aktiviert werden müssen. Das Steuergerät empfängt kontinuierlich Informationen vom Geschwindigkeitssensor und nutzt diese zur Optimierung der Zündung.

Es handelt sich um ein sehr komplexes System, bei dem viele Komponenten zusammenarbeiten. Aus diesem Grund haben wir ein kleines vereinfachtes Diagramm mit allen Systemmitgliedern und ihren jeweiligen Positionen im Betriebszyklus mitgebracht.

Bei aller Komplexität und Genialität sind elektronische Kraftstoffeinspritzsysteme von Natur aus zuverlässiger als solche mit Vergaser. Dies liegt an seiner Fähigkeit, während des gesamten Betriebszyklus ideale Luft-Kraftstoff-Verhältnisse aufrechtzuerhalten. Unerwartetes Abwürgen des Motors, übermäßig abgenutzte Zündkerzen und andere Probleme, die mit unverhältnismäßigen Mischungen einhergehen, werden beseitigt.

Vergaser erfordern in der Regel mehr Wartung und erfordern außerdem ständige Anpassungen. Motoren, die mit einem elektronischen Kraftstoffeinspritzsystem ausgestattet sind, bleiben stets perfekt abgestimmt. Dies verbessert nicht nur die Zuverlässigkeit, sondern reduziert auch den Umfang der routinemäßigen Wartung, die für eine zufriedenstellende Leistung erforderlich ist.