So funktioniert Harley-Davidsons EFI

Elektronische Kraftstoffeinspritzsysteme sind heute ein alltäglicher Bestandteil unseres Lebens auf zwei Rädern. Sie sind effizienter, erzeugen mehr Leistung bei gleicher Kraftstoffmenge, verursachen weniger Umweltverschmutzung und ermöglichen einen präziseren Motorbetrieb.
Wir werden die grundlegende Funktionsweise dieser immer fortschrittlicheren Systeme auf möglichst einfache Weise erklären.

Kraftstoffeinspritzung
Die elektronische Kraftstoffeinspritzung (EFI) ersetzt den Vergaser in seiner Funktion, den Motor mit dem für seinen Betrieb notwendigen Kraftstoff zu versorgen (im Prinzip bleibt der Motor derselbe und entwickelt die gleiche Bruttoleistung, nur die Art der Kraftstoffversorgung ändert sich).
Ein EFI-System besteht aus drei grundlegenden Teilen: der Steuereinheit, den Sensoren und den Aktuatoren.

Die Telefonzentrale
Auch ECM oder ECU (Electronic Control Unit) genannt, ist es das Gehirn des Systems. Es ist ein kleiner Computer, der sowohl analog (über Spannung) als auch digital über eine Art „Internet“ innerhalb des Motorrads mit den anderen Komponenten kommuniziert (weitere Einzelheiten finden Sie in diesem anderen Artikel ).

Die Funktion des Motorsteuergeräts besteht darin, die genaue Kraftstoffmenge und den genauen Zeitpunkt für die Einspritzung in jeden Zylinder zu bestimmen. Dazu analysiert es die von verschiedenen Sensoren empfangenen Informationen (Temperatur, Drehzahl, Drosselklappenöffnung usw.) und vergleicht sie mit gespeicherten Tabellen oder Kennfeldern. Nach der Berechnung von Menge und Zeitpunkt veranlasst es das Öffnen der Einspritzdüsen, damit Benzin in die Zylinder strömen kann. Außerdem entscheidet es, wann die Zündkerzen zünden sollen, und steuert so die Zündung. All dies geschieht mehrere hundert Mal pro Sekunde.

Sensoren oder Eingänge
Die Sensoren liefern dem Steuergerät alle Informationen, die es benötigt, um den Betriebsbedingungen des Fahrzeugs (und seines Motors) zu entsprechen. Die wichtigsten Sensoren sind:

• CKP (Kurbelwellenposition) oder Kurbelwellenpositionssensor:

Der Sensor befindet sich im Kurbelgehäuse des Motors, erkennt die in die Kurbelwelle eingearbeiteten Nuten und ermittelt deren Drehzahl, wodurch er der Steuereinheit die Motordrehzahl bzw. U/min meldet.

• CMP (Nockenwellenposition) oder Nockenwellenpositionssensor.

Es zeigt die aktuelle Phase des Motors (Ansaugen, Verdichten, Verbrennen oder Ausstoßen) durch Ablesen von Markierungen auf der Nockenwelle an.

• MAP (Manifold Air Pressure) oder Ansaugvakuumsensor.

Es misst den Unterdruck im Ansaugkrümmer und zeigt dem ECM die Motorlast und die in die Zylinder eintretende Luft an.

• ET (Motortemperatur) oder Motortemperatursensor.

Dieser im Zylinderkopf befindliche Sensor meldet die Betriebstemperatur des Motors, sodass das ECM erkennt, ob der Motor kalt ist oder Betriebstemperatur hat.

• TPS (Throttle Position Sensor) oder Gaspedalpositionssensor.

Durch diesen Eingang weiß die ECU, wie weit der Fahrer den Gasgriff geöffnet hat. Er befindet sich normalerweise in der Nähe der Drosselklappe.

• IAT (Intake Air Temperature) oder Ansauglufttemperatursensor.

Es meldet die Umgebungstemperatur der Außenluft über das am Lufteinlass befindliche Messgerät.

• O2-Sensor oder Lambdasonde.

Dieser im Auspuff befindliche Sensor liefert Informationen zur Verbrennungsqualität, sodass das ECM in Echtzeit erkennt, ob das Gemisch leicht „fett“ oder „mager“ ist.

• Klopfsensor oder Motorklopfsensor.

Dabei handelt es sich um ein winziges „Mikrofon“, das am Motorblock angebracht ist und es der ECU ermöglicht, durch eine falsche Zündsteuerung verursachte Vibrationen in Echtzeit zu erkennen und so katastrophale Folgen für die internen Komponenten zu verhindern.

• Barosensor oder barometrischer Sensor

Es zeigt Luftdruck- und Höhenschwankungen an, sodass es nicht mehr notwendig ist, den Vergaser anzupassen, wenn wir vom Meeresspiegel auf ein Plateau wechseln oder wenn sich die atmosphärischen Bedingungen ändern.

Dieser Sensor ist in den letzten Jahren tendenziell verschwunden, da der MAP-Sensor diese Funktion ebenfalls übernimmt, und zwar kurz vor dem Starten des Motorrads.

Der Eingabezyklus
Um alle diese Geräte bzw. Eingänge zusammen zu verstehen, geben wir ein Beispiel:
Wir fahren mit 90 km/h auf der Autobahn. Dank des Signals des Kurbelwellensensors erkennt das Motorsteuergerät (ECM) die Geschwindigkeit von 2060 U/min. Durch den Vergleich der Drehzahl mit dem Signal des Nockenwellensensors erkennt es außerdem, wann sich der Kolben jedes Zylinders am oberen Totpunkt befindet.
Das Motorsteuergerät (ECM) erkennt außerdem über den Drosselklappensensor, dass wir mit Vollgas fahren und eine leichte Steigung hinauffahren. Dies wird durch die Überprüfung der MAP-Sensordaten und die Bestimmung der Motorlast festgestellt. Der Motor hat Betriebstemperatur, wie die Spannung des Motortemperatursensors anzeigt.
Anhand dieser Daten prüft das Steuergerät den Luftdruck und die Lufttemperatur und vergleicht alle Informationen mit den Kennfeldtabellen, um zu bestimmen, wie viel Kraftstoff in den Motor eingespritzt werden muss und wann der Funke an die Zündkerze abgegeben werden muss. Zuvor werden die Daten der Lambdasonde berücksichtigt, um die Berechnungen anzupassen.
Denken Sie daran, dass all dies auf Ihrem Fahrrad Hunderte Male pro Sekunde passiert, während Sie die sanfte Brise auf Ihrem Gesicht spüren und beschließen, etwas mehr zu beschleunigen …

Systemausgaben
Sobald die Informationen von den verschiedenen Sensoren empfangen wurden, vergleicht die Steuereinheit oder das ECM alle diese Daten mit den in ihren Tabellen oder Karten gespeicherten Daten und gibt nach der Verarbeitung der Informationen Befehle an die verschiedenen Steuergeräte oder Ausgänge aus, damit der Motor wie gewünscht funktioniert.
Dies sind die wichtigsten Ergebnisse des Systems:

• IAC (Leerlaufluftregelung)

Es handelt sich um den Schrittmotor zur Leerlaufregelung.

Es öffnet oder schließt einen Luftkanal im Ansaugtrakt, um die programmierte Drehzahl des Motors aufrechtzuerhalten. Um die Leerlaufdrehzahl zu senken, müssen Sie daher Ihre Motordrehzahlregelung neu programmieren.

• Injektoren

Sie versorgen jeden Zylinder zum richtigen Zeitpunkt mit der exakt richtigen Menge Benzin.

Dieser Betrag wird vom ECM festgelegt und durch eine Erhöhung oder Verkürzung der Öffnungszeit gesteuert.

• Zündspule

Die Spule erzeugt den Zündfunken individuell für jeden Zylinder im exakt richtigen Moment.

Auf diese Weise können wir sehen, dass das ECM neben der Steuerung der Einspritzung auch automatisch den Zeitpunkt und die Einstellung der Zündung steuert und dabei die von den Sensoren bereitgestellten Informationen verwendet.

• Aktive Ansaug- und Abgassysteme

Diese Ventile öffnen und schließen den Lufteinlass zum Filter und den Auslass zum Auspuff und dienen der Einhaltung der Emissionsvorschriften.

Wenn sie deaktiviert sind, muss dies dem ECM durch Programmierung „gesagt“ werden.

• TCA (Drosselklappenstellglied)

Der Drosselklappensteuermotor ist für das Öffnen der Ansaugdrosselklappe in Systemen mit elektronischer Drosselklappe verantwortlich.

In diesem Fall funktioniert das Gaspedal wie eine „Scalextric“-Steuerung und sendet ein Signal an das ECM, das für das Öffnen oder Schließen der Drosselklappe durch den Steuermotor verantwortlich ist.

Totale Kontrolle
Auch wenn es komplex erscheinen mag, ist es tatsächlich so, dass Sie mit der Einführung neuer Kraftstoffeinspritzsteuerungssysteme gleichzeitig auf Zündungsmanagement, Emissionen, aktives Bremsen und Sicherheit zugreifen können – und das alles ohne doppelte Komponenten und mit einem vollständig transparenten Systemdiagnoseprozess, wodurch die Wartung vereinfacht wird.

Mithilfe von ABS-Bremssensoren kann das ECM (Steuergerät) beispielsweise erkennen, ob beim Beschleunigen Schlupf auftritt und durch einfaches Ändern der Ausgänge des TCA (Gaspedal) und der Spule (Änderung der Zündung) die Aktivierung eines Traktionskontrollsystems beschließen, ohne dass zusätzliche Teile erforderlich sind.
Ein weiterer Vorteil, der bereits mit einigen Steuergeräten genutzt werden kann, ist die Übernahme verschiedener Kennfelder (Economy, Sport, City, Wet...) und die sofortige Änderung des Fahrzeugverhaltens per Knopfdruck, was zu einem besser handhabbaren, umweltfreundlicheren und unterhaltsameren Motorrad führt.

Frank Burguera

#harleymechanik