Zweitakter-Einspritzung

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Tuning - Zweitakter Einspritzung, elektronische Motorsteuerung, Kennfelder



Einspritzung beim Zweitaktmotor: Technische Details, Umsetzung und Auswirkungen

Die traditionelle Funktionsweise eines Zweitaktmotors basiert auf dem Prinzip der Vergasereinspritzung. Hierbei wird das Kraftstoff-Luft-Gemisch außerhalb des Motors gemischt und dann in den Brennraum eingeführt. In den letzten Jahren hat jedoch die direkte Kraftstoffeinspritzung auch in der Welt der Zweitaktmotoren Einzug gehalten. Diese moderne Technologie bietet eine Reihe von Vorteilen, die sich auf die Leistung, den Kraftstoffverbrauch und die Emissionen auswirken. In diesem Artikel werden wir uns eingehend mit der Einspritzung beim Zweitaktmotor befassen, ihre technischen Aspekte, Umsetzung und Auswirkungen.

1. Grundlagen der Kraftstoffeinspritzung

Die direkte Kraftstoffeinspritzung bei Zweitaktmotoren funktioniert ähnlich wie bei Viertaktmotoren. Statt das Kraftstoff-Luft-Gemisch außerhalb des Motors zu mischen, wird der Kraftstoff direkt in den Brennraum eingespritzt. Dies ermöglicht eine präzisere Kontrolle über das Gemisch und seine Verteilung im Zylinder. Durch die präzise Dosierung des Kraftstoffs kann der Motor effizienter arbeiten und eine optimale Leistung erzielen.

2. Technische Umsetzung

Die Umsetzung der direkten Kraftstoffeinspritzung erfordert spezialisierte Komponenten und Technologien. Ein Einspritzventil wird in den Zylinder oder den Einlasskanal installiert, um den Kraftstoff in Form feinster Tröpfchen direkt in den Brennraum zu spritzen. Ein Hochdruck-Kraftstoffsystem, das den Kraftstoff mit hohem Druck bereitstellt, ist ebenfalls erforderlich. Ein elektronisches Steuergerät überwacht und reguliert den Einspritzprozess basierend auf verschiedenen Parametern wie Motordrehzahl, Last und Temperatur.

3. Vorteile der Einspritzung beim Zweitaktmotor

Präzise Kraftstoffdosierung: Die direkte Einspritzung ermöglicht eine genaue Dosierung des Kraftstoffs, was zu einer effizienten Verbrennung führt und den Kraftstoffverbrauch reduziert.

Bessere Gemischverteilung: Durch die direkte Injektion wird das Gemisch gleichmäßiger im Brennraum verteilt, was zu einer verbesserten Verbrennung und Leistung führt.

Reduzierte Emissionen: Die präzise Kontrolle des Gemischs und die effiziente Verbrennung tragen dazu bei, die Emissionen von Schadstoffen wie Kohlenmonoxid und unverbranntem Kraftstoff zu reduzieren.

Höhere Leistung: Die präzise Kraftstoffdosierung ermöglicht eine höhere Leistungsausbeute aus dem gleichen Hubraum.

4. Technische Zusammenhänge

Die direkte Kraftstoffeinspritzung beim Zweitaktmotor erfordert eine genaue Abstimmung und Synchronisation verschiedener Komponenten. Das elektronische Steuergerät analysiert die Sensordaten, um den Einspritzzeitpunkt, die Dauer und den Druck zu bestimmen. Dies beeinflusst direkt die Effizienz der Verbrennung und somit die Motorleistung. Die Geometrie des Brennraums, die Kolbenform und die Anordnung des Einspritzventils sind ebenfalls entscheidend für die optimale Funktion.

5. Einfluss auf die Fahrerfahrung

Die Einführung der direkten Kraftstoffeinspritzung kann die Fahrerfahrung erheblich beeinflussen. Die verbesserte Leistung und das Drehmoment bei niedrigen Drehzahlen ermöglichen eine bessere Beschleunigung und ein agileres Fahrverhalten. Gleichzeitig kann die Reduzierung von Emissionen und Kraftstoffverbrauch umweltbewusste Fahrer ansprechen.


direkte Kraftstoffeinsüritzung
1. Grundprinzip der direkten Kraftstoffeinspritzung

Die direkte Kraftstoffeinspritzung beim Zweitaktmotor zielt darauf ab, den Kraftstoff direkt in den Brennraum des Zylinders zu spritzen, anstatt ihn außerhalb des Motors mit Luft zu mischen. Dies ermöglicht eine genauere Kontrolle über das Gemischverhältnis und die Verbrennung, was zu einer verbesserten Leistung und Effizienz führt.

2. Komponenten der Einspritzanlage

Die direkte Einspritzung erfordert spezielle Komponenten, die den Kraftstoff in den Brennraum befördern. Die wichtigsten Komponenten sind:

Einspritzventil: Das Einspritzventil ist das Herzstück der Einspritzanlage. Es spritzt den Kraftstoff in Form von feinen Tröpfchen in den Brennraum. Das Ventil wird von einem elektronischen Steuergerät gesteuert, das den Einspritzzeitpunkt und die Dauer regelt.

Hochdruck-Kraftstoffsystem: Um den Kraftstoff mit ausreichend Druck in den Brennraum zu spritzen, ist ein Hochdruck-Kraftstoffsystem erforderlich. Dieses System umfasst eine Hochdruckpumpe, Leitungen und einen Hochdruckspeicher.

Drucksensor: Ein Drucksensor misst den Druck im Hochdruck-Kraftstoffsystem und sendet diese Informationen an das Steuergerät. Dies ermöglicht eine präzise Kontrolle der Einspritzparameter.

Luft- und Temperatursensoren: Sensoren, die die Temperatur und den Luftdruck messen, tragen zur genauen Bestimmung der Einspritzparameter bei.

3. Einspritzzeitpunkt und Dauer

Der Einspritzzeitpunkt und die Dauer sind entscheidend für die Effizienz der Verbrennung. Das elektronische Steuergerät analysiert die Daten der Sensoren und berechnet den optimalen Zeitpunkt, zu dem der Kraftstoff eingespritzt werden soll. Die Dauer der Einspritzung beeinflusst die Menge des eingespritzten Kraftstoffs.

4. Mehrfacheinspritzung

Moderne Einspritzsysteme bieten oft die Möglichkeit der Mehrfacheinspritzung. Dies bedeutet, dass der Kraftstoff während eines Arbeitstakts mehrmals eingespritzt wird. Dies optimiert die Verbrennung und trägt zur Reduzierung von Emissionen und Kraftstoffverbrauch bei.

5. Druck und Tröpfchengröße

Der Druck, mit dem der Kraftstoff eingespritzt wird, sowie die Größe der Kraftstofftröpfchen sind von großer Bedeutung. Ein höherer Einspritzdruck führt zu einer besseren Zerstäubung des Kraftstoffs, was die Mischung mit Luft erleichtert. Kleinere Tröpfchen sorgen für eine gleichmäßigere Verteilung im Brennraum und eine effizientere Verbrennung.

6. Auswirkungen der direkten Kraftstoffeinspritzung

Die direkte Kraftstoffeinspritzung beim Zweitaktmotor hat vielfältige Auswirkungen auf die Leistung, den Kraftstoffverbrauch und die Emissionen:

Leistungssteigerung: Die präzise Kontrolle über das Gemisch ermöglicht eine optimale Verbrennung, was zu einer höheren Leistung und Drehmomentausbeute führt.

Kraftstoffeffizienz: Durch die genaue Dosierung des Kraftstoffs wird eine effizientere Verbrennung erreicht, was den Kraftstoffverbrauch reduziert.

Emissionsreduktion: Die verbesserte Verbrennung trägt zur Reduzierung von Emissionen wie unverbranntem Kraftstoff und Schadstoffen bei.

7. Technische Herausforderungen

Die direkte Einspritzung beim Zweitaktmotor bringt einige technische Herausforderungen mit sich:

Kühlung des Einspritzventils: Das Einspritzventil ist extremen Temperaturen ausgesetzt. Eine effiziente Kühlung ist erforderlich, um eine zuverlässige Funktion sicherzustellen.

Kohlenstoffablagerungen: Da der Kraftstoff direkt in den Brennraum eingespritzt wird, können sich Kohlenstoffablagerungen auf dem Ventil bilden. Dies erfordert regelmäßige Wartung und Reinigung.

Kraftstoffqualität: Die Qualität des eingespritzten Kraftstoffs hat direkten Einfluss auf die Funktion der Einspritzanlage. Verunreinigter Kraftstoff kann zu Störungen führen.

8. Zukünftige Entwicklungen

Die direkte Kraftstoffeinspritzung bei Zweitaktmotoren ist ein sich entwickelndes Feld. Zukünftige Entwicklungen könnten die Effizienz und Leistung weiter verbessern. Neue Materialien für Einspritzventile, fortschrittliche Steuergeräte und verbesserte Sensortechnologien könnten dazu beitragen, die Technologie noch effektiver zu gestalten.


Eigentlich geht es hier einmal mehr um eines meiner kleinen privaten Projekte. Ziel ist es "heute" eine elektronische, über Kennfeld gesteuerte Zündung, die am besten auch noch selbstlernend ist, selbst zu entwickeln. Entstanden ist diese Idee ursprünglich wärend einer Vorlesung im Fach Mikrocontroller Programmierung. Ausgehend vom Kauf eines Prozessors C167 aus dem Hause Infinenon auf einem Entwicklerboard bei Conrad Elektronik. Gedacht war das ganze für einen Rollenprüfstand zu Leistungsmessung. Formeln und Berechnung sowie Teile der Programmierung waren bereits fertig, als sich mir diese Überlegungen aufdrängten. Im folgenden die Ansätze zur Problemlösung.



Wer keine Ahnung hat, kann keine vernünftigen Fragen stellen. Daher an dieser Stelle zuerst einmal ein paar Fachbegriffe. Oftmals scheitert die Suche nach Wissen und Antworten an der Kenntnis der allgemeinen Fachbegriffe - Frühzündung, genau - nicht Vorzündung, Vorherzündung oder gar Vorverzündung wie manchmal zu lesen ist. Daher erst einmal ein paar Begriffe zum Thema.
Vor hier aus kann dann auf dieser Seite oder im Internet weiter gelesen werden.


Als erstes wollen wir uns einmal ein paar Begriffe aneignen
Luftmassenmessung:
1. alpha/n Kennfeld (Grundkennfeld)
2. Luftmassenmesser
3. Saugrohrunterdruck

mögliche Drehzahlmessung:
Drehzahlgeber an KW, 1 Zahn Lücke
Drehzahlgeber an NW, 1 Zahn Lücke
Drehzahlgeber an NW, 4 Zähne bei 4.Zylinder
Drehzahlgeber an KW, OT-Geber an KW
Drehzahlgeber an KW, OT-Geber an NW
Drehzahlgeber an KW, 2 Zähne Lücke
Drehzahlgeber an NW, 2 Zähne Lücke
Drehzahlgeber an KW, 1 Zahn Lücke, OT-Geber an NW
Drehzahlgeber an KW, 2 Zähne Lücke, OT-Geber an NW

Eingänge für ein Steuergerät:
Drehzahlerfassung über Induktiv oder Hallsensor
OT-Erfassung über Induktiv- oder Hallsensor
Drosselklappenpoti
Luftmassenmesser
Luftdrucksensor
Motortemperatur
Lufttemperatur
Lambdasonde

Ausgänge eines Steuergerätes:
Einspritzdüsen
Zündausgänge
Benzinpumpenrelais
Drehzahlmesser

Was ist sonst noch denkbar?

Motor
Kabelbaum
Start
Drehzahlerfassung
Warmlauf
Lambda
Beschleunigungsanreicherung
Drosselklappe
Schubabschaltung
Luftmassenmesser
sanfte Beschleunigung
Motortemperatur
Traktionskontrolle
Lufttemperatur
Leerlaufsteller
Luftdruck
Ladedruckregelung
Einspritzung
Drehzahlmesserausgang
Zündung
Getriebe-Gangwechsel
Lambda-Regelung
Race-Schalter
Kennfeld ändern
Speicher
Leerlauf
Datalinklogger



Zunächst ist etwas Theorie nötig um den richtigen Zündzeitpunkt einstellen zu können.

Ein Zündkennfeld besteht üblicherweise aus drei Größen - sprich es ist dreidimensional: x(Drehzahl), y(Last) und z(Zündwinkel). Somit ergibt sich der gesuchte Zündwinkel z aus der aktuell vorherrschenden Drehzahl-Last Kombination.

Wie gehts jetzt weiter?
Naja, also generell müssen die ganzen Variablen per sensor erfasst werden, und dann mittels Kennfeld der nötige Zündwinkel bestimmt werden...



Folgende Vorschläge hat Mario per email an mich gesendet, vielen Dank:
Parameter: Drehzahlerfassung, Umsetzung wie auch immer...
Drosselklappenpoti
Peltierelement
Piezoelement.



Das reicht schon. Da liegen aber auch die Probleme. Die letzten beiden
halten nicht lange.



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