Rover-V8/Lucas-ECU: Unterschied zwischen den Versionen

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DesHammill spricht von zwei verschiedenen Typen der Sprungsonden: "Zirconia"-Typen für die 4CU und "Titania"-Typen für die 14CU/CUx. Wesentlicher Unterschied scheint die Sondenheizung zu sein. Durch sie wird die Sonde direkt beim/vor dem Motorstart schon augeheizt und ist so schneller bei Betriebstemperatur, als würde sie erst vom Abgas erwärmt - das bedeutet, daß sie bereits nach 20-30Sekunden sinnvolle Signale liefert.
 
DesHammill spricht von zwei verschiedenen Typen der Sprungsonden: "Zirconia"-Typen für die 4CU und "Titania"-Typen für die 14CU/CUx. Wesentlicher Unterschied scheint die Sondenheizung zu sein. Durch sie wird die Sonde direkt beim/vor dem Motorstart schon augeheizt und ist so schneller bei Betriebstemperatur, als würde sie erst vom Abgas erwärmt - das bedeutet, daß sie bereits nach 20-30Sekunden sinnvolle Signale liefert.
 
Weiter schreibt DesHammill, daß die ECU die Spritmenge während der Lambdaregelung in 5% Abstufungen regelt. Sagt die Sonde, das Gemisch wäre zu fett, wird also zunächst man um 5% weniger eingespritzt. Reicht das nicht, dann um weitere 5%. Das geschehe in einem Rahmen von +- 22%. Bosch schreibt von Regelschritten typischerweise im Bereich von 3%. Die Beschränkung auf einen Rahmen von 22% ist in jedem Fall sinnvoll, denn eine defekte Sonde könnte, sonst unbeschränkt, den Betrieb und Motor ernsthaft gefährden.  
 
Weiter schreibt DesHammill, daß die ECU die Spritmenge während der Lambdaregelung in 5% Abstufungen regelt. Sagt die Sonde, das Gemisch wäre zu fett, wird also zunächst man um 5% weniger eingespritzt. Reicht das nicht, dann um weitere 5%. Das geschehe in einem Rahmen von +- 22%. Bosch schreibt von Regelschritten typischerweise im Bereich von 3%. Die Beschränkung auf einen Rahmen von 22% ist in jedem Fall sinnvoll, denn eine defekte Sonde könnte, sonst unbeschränkt, den Betrieb und Motor ernsthaft gefährden.  
Rover hat für jede der beiden Zylinderbänke je eine Lambdasonde verbaut. Dementsprechend werden die beiden Bänke auch individuell geregelt. Logisch, daß dann auch die 4Einspritzdüsen einer Bank "zusammenhängen" - also parallel verkabelt sind und für das Steuergerät wirken "wie eine Düse".
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Rover hat für jede der beiden Zylinderbänke je eine Lambdasonde verbaut. Dementsprechend werden die beiden Bänke auch individuell geregelt. Logisch, daß dann auch die 4Einspritzdüsen einer Bank "zusammenhängen" - also parallel verkabelt sind und für das Steuergerät wirken "wie eine Düse". Es ist dabei nicht zu vermeiden, daß die Düsen mal mehr, mal weniger günstig einspritzen - bezogen auf die Öffnung des Einlaßventils; weil ja die Ventile für die 4 Zylinder einer Bank unterschiedlich gesteuert werden. Und so kann mal an einem offenen Ventil vorbei, und mal gegen ein geschlossenes gespritzt werden, und irgendwas dazwischen. Das ist überhaupt nicht schlimm, weil bei langen Einspritzdauern die Einspritzzeit sowieso länger dauern kann, als die Ventilöffnungszeit. Der Leerlauf ist die Bedingung, in der es sich am meisten bemerkbar macht. Zu ändern wäre es nur mit einer "Sequentiellen" Einspritzung, bei der jede Düse in etwa wie eine Zündkerze zylindertaktgerecht zu spritzen beginnen. Die gegenwärtigen, höhergradigen Euro-Abgasvorschriften wären mit dem alten Prinzip nicht zu leisten.
 
Eine Lambdasonde verträgt dauerhaft nur Temperaturen bis 850°C, kurzzeitig bis 930°C. Das wird durch die Eibauposition in angemessener Entfernung zum Auslaßventil bedacht. Zu weit weg darf es aber auch nicht sein, weil eine Lambdasonde optimal bei 600°C arbeitet. Dann bietet sie minimale Ansprechzeiten von <50ms, während diese Zeit bei unter 350°C im Sekundenbereich liegt (erst ab dieser Temperatur wird das Keramikmaterial der Lambdasonde (als Zweipunktsonde nach dem Nernst-Prinzip) für Sauerstoff leitfähig). Eine beheizte Sonde ist nicht davon abhängig, durch das Abgas zuverlässig über 350°C gehalten zu werden (was beim Leerlauf möglicherweise "knapp" werden kann) und kann somit weiter distal im Abgasstrom liegen - was die Sonde den thermischen Belastungen bei Vollast weniger direkt aussetzt.
 
Eine Lambdasonde verträgt dauerhaft nur Temperaturen bis 850°C, kurzzeitig bis 930°C. Das wird durch die Eibauposition in angemessener Entfernung zum Auslaßventil bedacht. Zu weit weg darf es aber auch nicht sein, weil eine Lambdasonde optimal bei 600°C arbeitet. Dann bietet sie minimale Ansprechzeiten von <50ms, während diese Zeit bei unter 350°C im Sekundenbereich liegt (erst ab dieser Temperatur wird das Keramikmaterial der Lambdasonde (als Zweipunktsonde nach dem Nernst-Prinzip) für Sauerstoff leitfähig). Eine beheizte Sonde ist nicht davon abhängig, durch das Abgas zuverlässig über 350°C gehalten zu werden (was beim Leerlauf möglicherweise "knapp" werden kann) und kann somit weiter distal im Abgasstrom liegen - was die Sonde den thermischen Belastungen bei Vollast weniger direkt aussetzt.
  
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Rover führte mit der 4CU die Benzineinspritzung 1985 beim RangeRover ein.  Zu diesem Zeitpunkt hatte der Range ausschließlich den 3,5Liter V8. Zuerst war die Einspritzung den "Vogue"-Modellen vorbehalten, bis sie 11/1986 schließlich alle Varianten des Range bekamen. Die Leistung des Motors stieg vom Vergasermodell mit 125bhp auf 165bhp (bhp = brake horse power) bei jeweils 4000U/min. Das Drehmoment stieg von 185lb/ft auf 206lb/ft. In anderen Fahrzeugen des Rover- bzw. BritishLeyland-Automobilkonzerns wurde diese Einspritzanlage schon früher verwendet; erstmals rund um 1974 - aber eben noch nicht in einem LandRover. Beim Rover-SD1-PKW (1982-1987), Triumph TR8 (1980-81, zuerst für d. US-Markt). Für den Jaguar gab es ähnliche Anlagen als "6CU", "16CU" und weitere [http://www.jagweb.com/aj6eng/lucas_efi.php Übersicht hier].  
 
Rover führte mit der 4CU die Benzineinspritzung 1985 beim RangeRover ein.  Zu diesem Zeitpunkt hatte der Range ausschließlich den 3,5Liter V8. Zuerst war die Einspritzung den "Vogue"-Modellen vorbehalten, bis sie 11/1986 schließlich alle Varianten des Range bekamen. Die Leistung des Motors stieg vom Vergasermodell mit 125bhp auf 165bhp (bhp = brake horse power) bei jeweils 4000U/min. Das Drehmoment stieg von 185lb/ft auf 206lb/ft. In anderen Fahrzeugen des Rover- bzw. BritishLeyland-Automobilkonzerns wurde diese Einspritzanlage schon früher verwendet; erstmals rund um 1974 - aber eben noch nicht in einem LandRover. Beim Rover-SD1-PKW (1982-1987), Triumph TR8 (1980-81, zuerst für d. US-Markt). Für den Jaguar gab es ähnliche Anlagen als "6CU", "16CU" und weitere [http://www.jagweb.com/aj6eng/lucas_efi.php Übersicht hier].  
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Eine gute, englische Beschreibung des Systems und Schritt-für-Schritt Anweisungen zur Fehlereingrenzung haben wir [http://www.roversd1.nl/sd1web/fuelindex.html hier]. Auch [http://www.vintagemodelairplane.com/pages/Rover_Technical/EfiComponents01.html die hier] ist da lesenswert.
  
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'''Kaltstartventil''':
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Im Prinzip ist auch das Kaltstartventil ein Einspritz-magnetventil. Es wird dabei gern auch als "9.Düse" bezeichnet. Wird der Magnet unter Strom gesetzt, hebt der Magnetanker ab und gibt den Benzinfluß frei. Die Ausformung der Düsenspitze gibt dem fein zerstäubten Sprühnebel einen Drall. Diese Düse ist nicht gepulst, sondern sprüht permanent in das Saugrohrgehäuse - muß also alle Zylinder irgendwie beschicken. Die Einspritzdauer wird durch einen Thermoschalter gesteuert.
  
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Der '''Thermozeitschalter''' ("Thermo time switch") ist ein einfacher Bimetallstreifen, der beim Kaltstart mit unter STrom gesetzt wird. Er erwärmt sich dabei und öffnet bei entsprechender Temperatur seinen Stromkreis. Bei -20° dauert es etwa 7-8Sekunden, bis das geschieht. Ist er durch Motorwärme schon vorgewärmt (Warmstart), passiert das schneller. Er wird daher auch bei einem zu langdauerndem Startversuch binnen der o.g. Zeit abschalten, oder bei einem wiederholten Startversuch evtl. gar nicht erst "an"schalten.
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Der '''Zusatzluftschieber''': Bei einem Kaltstart ist der Motor schwergängiger, z.B. weil das Öl noch kalt ist und Reibungswiderstände noch größer sind. Es ist daher nicht nur nötig, mehr Benzin zuzuführen (um Kondensationsverluste und solche durch unvollständige Verbrennung zu kompensieren) sondern es braucht auch etwas mehr Luft. Die Drehzahl wird dadurch angehoben und der Motorlauf runder. Dem Fahrer ist es nicht zuzumuten, dafür das Gaspedal zu benutzen, daher gibt es besagten Zusatzluftschieber. Dabei handelt es sich um eine Lochblende, durch die die benötigte Luft strömen kann. Es wird dabei Luft an der Drosselklappe vorbeigeleitet. Die Lochblende wird, dem Bedarf gemäß, bewegt um mehr oder weniger Lochquerschnitt freizugeben. Die Bewegung von ihr steuert auch hier ein Bimetall, das ebenfalls elektrisch beheizt wird. Genau wie beim Thermozeitschalter wird auch er durch die Motortemperatur mehr oder weniger vorgewärmt.
  
  
  
 
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Version vom 18. Februar 2011, 22:21 Uhr

Lucas Einspritzanlagen für den Rover-V8


Es gibt, am Beispiel des RangeRovers insgesamt 4 verschiedene ECU-Systeme. Der RangeRover Classic erhielt zunächst die "4CU" und zuletzt die "14CU" bzw. "14CUx". Mit dem P38-RangeRover wurde die "GEMS" eingeführt, die als wesentlichen Fortschritt eine verteilerlose Zündanlage integriert hatte. Die letzten Baureihen des P38 hatten eine Bosch-Motronic; man erkennt diese Motoren daran, daß sie nicht mehr diesen "Kasten" mittig oben auf dem Motor haben (das "Plenum"-Gehäuse), sondern acht erkennbare, flachliegende Saugrohre. Im Folgenden geht es nur um die Anlage des RangeRover Classic. Die Lucas-Anlagen sind im Grunde baugleich zur Bosch-L-Jetronic. Im Buch von Des Hammill ("How To Power Tune The Rover V8") ist das auch nachzulesen; Lucas hat da unter Lizenz gefertigt. Daher verwundert es vielleicht nicht ganz so sehr, wenn z.B. Sensoren und Düsen mit Standard-Bosch-Steckern bestückt sind. Von Bosch selbst gibt es ein Buch "Ottomotor-Management", in der die Jetronics, aber auch Motronic-Anlagen und Dinge wie Zündkerzen ganz gut beschrieben sind (ISBN 3.528-03877-2). Aus diesen beiden Büchern und Internetlinks (an passender Stelle eingefügt) werden die folgenden Informationen entnommen sein - Ziel ist an dieser STelle, eine ÜBersicht zu geben und nicht den Anspruch auf das Standardnachschlagewerk zu erheben. Es lohnt sich also, den Links zu folgen, weil dort, besonders für die 4CU sehr tiefgehende Daten und Grafiken stecken. Bedeutsam kann das sein, wenn man sich mit Fehlern herumschlagen muß. Die 4CU enstammt immerhin Zeiten, als der Commodore C64 noch nicht verkauft wurde und damals war die Haltbarkeit elektr. Bausteine noch nicht ganz so gut, wie heute.



Allgemeines für Lucas-4CU und 14CU und 14-CUx:

Logischerweise benötigt der Motor ein Kraftstoff-Luftgemisch, ergo sind Benzin und Luft die beiden Dinge, die eine ECU interessieren.

Kraftstoffsystem:

Beim RangeRover sitzt eine Benzinpumpe im Tank, bzw. sie ist von oben in den Tank eingelassen, der Pumpenkörper befindet sich am Tankdach und über ein Steigrohr wird angesaugt. An der untersten STelle ist ein Drahtnetz als Grobfilter. Die Benzinpumpe ist darauf ausgelegt, dauerhaft 5bar Druck zu erzeugen. Dieser Druck wird im System aber nie zustandekommen, denn ein "hinter" den Einspritzdüsen liegender Druckregler beschränkt den Druck auf 2,5bar. Die Benzinpumpe stellt in allen Lebenslagen sicher, diesen Druck zu erzeugen - unabhängig von Schwankungen im Bedarf und Stromspannungsvarianzen. Das ist durchaus wichtig, weil so die Einspritzdüsen vorhersehbare Mengen einspritzen können.

Hinter der Spritpumpe fließt das Benzin als nächstes durch den Benzinfilter.

Über die Benzinleitung kommt das Benzin dann am Fuel-Rail des Motors an. Das FuelRail ist ein Rohrbogen, geformt wie ein nicht ganz geschlossenes "O". und an beiden langen Seiten sind die Einspritzdüsen befestigt. Auf einer Seite ("Eingang") des Rohres wird der Kraftstoff zu den Düsen gedrückt und, am anderen Ende ("Ausgang"), hinter den Düsen sitzt der Druckregler. Der "Überdruck an Benzin", der von der Pumpe generiert wurde, fließt zurück zum Tank. Weil die Pumpe eben Überschuß leistet, ist dieser Rückstrom ein ständiger. Das sorgt für eine Kühlung des Benzins bzw. Benzin wird im FuelRail nicht lange genug verweilen, um Dampfblasen zu bilden. Üblicherweise (ich schätze auch bei der 4CU) wird die Spritpumpe nach Einschalten der Zündung schon anlaufen, um Druck im FuelRail aufzubauen (und ggf. Gasblasen weiterzutransportieren), damit der Motor gut anspringen mag. (Ob die Pumpe dann wieder abgeschaltet wird, wenn der Motor nach wenigen Sekunden immer noch nicht angelassen wird, weiß ich bei der 4CU nicht. Sinn würde es jedenfalls machen).

Über den Benzindruckregler ist noch zu sagen, daß er durch eine Membran in zwei Kammern geteilt wird. Eine Feder drückt die Membran gegen den Benzindruck, überschreitet letzterer die eingestellte Kraft der Feder, wird der Rückstromkanal freigegeben und Überdruck des FuelRails zurück in den Tank geleitet. Zu beachten ist, daß die Kammer, in der die Feder arbeitet mit dem Saugrohr verbunden ist. Liegt dort ein Unterdruck an (Leerlauf), wird die Kraft der Feder vermindert. Ist der Saugrohrdruck hoch (Vollast), kann die Feder unbeeinträchtigt arbeiten - das heißt, jetzt wird der Benzindruck etwas höher liegen. Andersrum - beim Leerlauf mit geringem Saugrohrdruck (entspr. hohem Unterdruck) wird der Benzindruck geringer, weil der Rückstrom früher öffnet. Sinn ist auszugleichen, daß eine Düse leichter in einen Unterdruck spritzen kann und so tendenziell mehr einspritzt, als bei hohem Saugrohrdruck. Durch die Saugrohrdruckabhängigkeit des Druckreglers wird dafür gesorgt, daß die Einspritzmenge saurohrdruckunabhängig wird.


Mit dem FuelRail sind, über ein kurzes Stück Schlauch, 8 Einspritzdüsen verbunden. Die Düsen spritzen schräg in den Luftstrom, kurz vor das Einlaßventil ein - jeweils eine pro Zylinder. Das ist recht vorteilhaft, weil - im Gegensatz zu Vergasermodellen - jeder Zylinder zuverlässiger dasgleiche Gemisch erhält und die direkte Zufüllung fördert den Drehmomentverlauf. Die Düsenspitzen sind bei der 4CU mit einem Gummi-O-Ring gegen das Saugrohr abgedichtet; bei der Bosch-Jetronic erfolgt die Fixierung offenbar durch Gummiformteile, um Wärmeübertragung und Gasbasenbildung und Vibrationsbelastung zu minimieren (Beim Rover hier sind es m.W Metallplatten, die jeweils zwei Düsen festklemmen). Bei der 14CU/14CUX sind die Düsen in passende Hülsen am FuelRail geschoben und dichten dort mit einem Gummiring, kleine "U"-förmige Metallklammern helfen, sie darin zu fixieren. Die Einspritzdüsen sind bei der 4CU sogenannte "Low Impedance"-Düsen, bei der 14CU/14CUx "High Impedance". Das bezieht sich auf den elektrischen Widerstand der Magnetventilwicklung im Düsenkörper und hat eine Bedeutung primär nur für die Bauteile im Inneren der ECU, die darauf ausgerichtet sein müssen - denn Low-Impedanzdüsen können nicht mit ganzen 12V betrieben werden. High-Impedance heißt, daß man über die beiden Kontaktpins der Düse einen Widerstand von rund 15Ohm (Varianz von 11-16) und bei Low-Impedance um 3Ohm (<1 bis 5) misst. Um eine ausgebaute High-Impedanz-Düse zu testen kann man ihre beiden Kontaktpins kurz mit 12V Batteriepolen verbinden. Man hört dann ein deutliches "Tick"-Geräusch, wenn der Elektromagnet in der Düse die Nadel abhebt. Die Leerlaufgeräusche übertonen das ansonsten gut vernehmbare Geräusch, aber es hilft bereits, ein Rohr als "Stethoskop"/Hörrohr auf eine Düse zu setzen. Die Düse längere Zeit manuell unter Strom zu setzen ist evtl. nicht gut für sie, im Betrieb ist eine Düse immer "gepulst". Also kein Einspritzvorgang für eine Zylinderbeschickung dauert so lange, daß die Düse bis zur nächsten Aktion nicht eine Weile geschlossen wäre. Das ist auch wichtig, denn es bedeutet, daß die maximale Einspritzmenge nicht ausgeschöpft wird. Leistungssteigerungen weit über die Serienauslegung hinaus können dazu führen, daß der Kraftstoffbedarf dazu führt, daß die Düse bei Vollast tatsächlich permanent geöffnet ist. Ein Problem bestünde hier, wenn der Motor für sicheren Vollastbetrieb (cave: Abmagerung. S."Risse im Block") nun noch mehr Sprit benötigte - aber mehr als permanent geöffnet sein kann die Düse dann nicht mehr. In diesem Fall müsste man sich bei der reichhaltigen Auswahl an Bosch-Einspritzdüsen bedienen und welche mit größerer Durchflußmenge bestellen (s.link) (was das Steuergerät dazu natürlich verarbeiten können müsste). Die Düse für einen 3.5er hat 180ml/min Durchfluß 3.9er hat einen Durchfluß von etwa 190ml/min (bezogen auf Benzin und 20°); vereinzelt schwanken die Angaben dazu im Internet (bis 210ml/min für 3.9er Düsen), denkbar daß Rover verschiedene Düsen verwendete - oder es wurden verschiedene Meßmedien oder Meßdrücke verwendet. Im Allgemeinen liegen die Flußraten der Land/Range-Rover Düsen offenbar aber verdächtig eng beieinander. Mit den Flußraten liegen diese Düsen relativ niedrig, sind also "kleine" Düsen. Vorteilhaft ist das, weil die Mengen im Leerlauf dann dank längerer Pulsdauer besser bemessen werden können; mit dem Nachteil, daß die Düse bei Vollast länger auf sein muß - eben alles Auslegungssache. Sollte der Durchfluß nicht ausreichen, bestünde die Möglichkeit, den Benzindruck mittels anderem Druckregler zu erhöhen. Das Maximum wird hier bei 3,0bar liegen. Wenn eine Düse angesteuert wird, wird die Düsennadel um 0,1mm abgehoben - das reicht, um genug Benzin durchzulassen. Anzugs- und Abfallszeit liegen bei 1,0-1,5ms (in dieser Zeit ist also noch nicht voller Durchfluß da, bzw. findet immer noch welcher statt. Das ist etwas was in der Programmierung vom Steuergerät beachtet werden muß). Im Buch von DesHammil wird von zwei verschiedenen Typen an Düsen gesprochen, solche mit Düsennadel (von denen bisher stets hier die Rede war) und "disc-type" Düsen. Die Unterscheidung ist für den Betrieb nicht so belangvoll. Genaueres findet sich hier.


Ansaugluftwege:

Die Frischluft wird natürlich erst vom Luftfilter gereinigt, hinter dem dann auch gleich der Luftmengenmesser (3.5er) oder später als Weiterentwicklung der Luftmassenmesser (3.9er) liegt. Diese Bauteile sollen messen, wieviel Luft gerade angesaugt wird - um dann die nötige Benzinmenge rechnerisch möglichst gut einzugrenzen.

Der Luftmengenmesser gibt der "L-Jetronic" ("L" = Luft) ihren Namen und arbeitet über eine im Luftstrom liegende, federbelastete Klappe. Die angesaugte Luft prallt gegen diese Klappe und lenkt sie mehr oder weniger weit aus. Diese Auslenkung mißt ein Potentiometer. Wegen dieser Klappe wird dieses System im Englischen auch "Flapper" genannt. Das Potentiometer wird mit maximal 4,5Volt vom Steuergerät beschickt, und bei Leerlauf liegt ein geringer Widerstand über dem Potentiometer an (so daß man über ihm eine hohe Spannung mißt) während bei Vollgas ein hoher Widerstand anliegt (und man nur eine geringe Spannung mißt). Bei Leerlaufstellung wird man eine Spannung von 3,5V messen und bei voll geöffneter Klappe 1,6V. Der Luftmengenmesser ist mit drei Kabeln zur ECU verbunden: ein grünes (Masse), ein rotes (Spannungssignal zur ECU) und ein gelbes (4,5Volt Spannungszufuhr). Es gibt eine Gemischschraube, mit der Luft in einem "Bypass" an der Klappe vorbeigeleitet wird. Damit stellt man das Leerlaufgemisch ein. Ein Problem ist, daß der Mengenmesser mit der Zeit einer Alterung unterliegt und bspl. die Feder oder Schwergängigkeit der beweglichen Teile falsche Signale verursachen können. Man kann den Luftmengenmesser justieren. Dazu müsste man mit Kabeln ein Voltmeter mit ihm verbinden und bei Vollast die Spannung messen. Bei denkbar kältester Ansaugluft sind 1,63Volt anzustreben. Details zur Funktion und Aufbau

Die Luftmengenmessung ist generell eine feine Sache. Das Signal des Luftmengenmessers eilt der Zylinderfüllung etwas voraus, denn bis dorthin ist es ja noch ein Stück, so daß das Gemisch bei Lastwechseln stets passend geregelt werden kann. Zudem werden motorseitige Änderungen wie Verschleiß, Brennraumablagerungen und Ventilsteuerungsveränderungen berücksichtig - so der "Original-Ton" von Bosch. Nun gibt es aber ein Problem: Die Luftdichte kann verschieden sein. Einerseits durch die Temperatur. Dieses Problem ist recht einfach in den Griff zu kriegen - im Luftmassenmesser sitzt eingangs ein Temperatursensor. Daneben aber kann die Luftdichte auch Höhenbedingt schwanken; in den Alpen kann die Luft auch 20° warm sein und dennoch ist die Dichte anders, als an in Nordfriesland. Das kann erst mit einem Luftmassenmesser beherrscht werden. Während also der Luftmengenmesser eher das Volumen mißt, kann der Luftmassenmesser besser die tatsächliche Menge an Sauerstoffatomen bemessen (bei höherer Dichte enthält dieselbe Menge Luft natürlich auch mehr Sauerstoff).

Der Luftmassenmesser wird auch "Hitzdraht"-Luftmassenmesser genannt (es gibt auch einen "Hitzfilm"-Luftmassenmesser, aber nicht in diesem Kontext). Kernbaustück des Luftmassenmessers ist ein 70mikrometer dünner Platindraht, der elektrisch beheizt wird. Und auch hier ist ein Temperatursensor für die Ansaugluft vorhanden. Weil der Draht, wie gesagt, erhitzt wird, sprechen die Engländer gern von "Hotwire" (= heißer Draht) und weil der Hotwire als wesentlichen prinzipiellen Unterschied die Lucas 14CU/CUx von der 4CU abhebt, wird der Ausdruck Hotwire oft als Synonym mit der gesamten Bauanlage des neueren Einspritzsystems vestanden ("Flapper" wäre entsprechend das Synonmy für die 4CU-Anlage). Das "H" für Hitzdraht gibt einer L-Jetronic dann auch den Namen LH-Jectronic. Der Hitzdraht und Lufttemperatursensor sind Bestandteile einer Brückenschaltung und funktionieren als temperaturabhängige Widerstände, die dem Steuergerät ein Spannungssignal wiedergeben; der Hitzdraht wird durch einen Strom stets auf derselben Temperatur gehalten, wobei der Draht durch den Luftstrom mehr oder weniger gekühlt wird. Der Heizstrom, der jeweils nötig ist, um die Drahttemperatur zu halten läßt auf den Luftmassenstrom rückschließen. Konkretere Einzelheiten finden sich hier und hier.

Nachdem die Luft nun bemessen wurde, muß sie - wie bei fast allen Ottomotoren - die Drosselklappe passieren. In unserem Fall ist mit der Drosselklappenwelle ein Potentiometer verbunden, das der ECU die Stellung der Drosselklappe mitteilen kann. Bei der 4CU-Anlage muß das Drosselklappenpotentiometer kalibriert werden, dazu ist es durch Langlöcher an seinem Gehäuse möglich, es etwas zu verdrehen. Das Potis hat drei Kabel, auch hier sind sie grün (Masse), rot (Signal zur ECU) und gelb (4,5Volt Speisespannung). Mißt man mit einem Voltmeter über das grüne und das gelbe Kabel, muß man bei Leerlaufstellung 0,3-0,32Volt messen. Bei der 14CU/CUx ist diese Kalibrierung nicht mehr nötig und auch nicht möglich, weil das Poti hier keine Langlöcher mehr hat.

Im Zuge der Ansprüche an die Abgasqualität und -reinigung gab es sowohl 4CU, also auch 14CU/CUx Anlagen mit Lambdasonden und Katalysatoren im Auspuff. Die Lambdasonden sind "Sprungsonden", im englischen auch "Narrow-Band"-Sonden genannt. Der deutsche Name ist dabei m.E. sehr viel aussagefähiger. Tatsächlich liefert diese Sonde primär kein stabiles Signal, wie man erwartet - sondern es springt hin- und her. Für die Katalysatoren ist es ja wichtig, daß das Gemisch stöchimetrisch, also auf ein Luft-/Benzingemisch von 14,7:1 geregelt wird. Nun kann die Sonde für diesen Punkt kein Signal liefern, sondern nur sagen ob das Gemisch fetter oder magerer ist. Sobald das Gemisch auch nur ein wenig fetter ist, springt Spannung des Sondensignales auf nahezu 1,0Volt. Sobald es magerer ist, fällt die Spannung auf nahezu 0Volt. Beim stöchimetrischen Gemisch läge die Spannung bei etwa 0,54V, doch wird sie eben nie stabil anliegen. Aber auch hiermit kann das Steuergerät arbeiten, d.h. es wird das Gemisch immer komplementär zum Sondensignal gegenregeln und wenn das gut gelingen kann dann mit jeweils nur geringen Gemischabweichungen um den Zielwert. Das englische Wort "NarrowBand" suggeriert, daß die Sonde bloß über einen kleinen Gemischbereich ein Meßsignal ausspuckt. Und das hat in einem engl. Forum auch schon zu Mißverständnissen geführt, weil später "Breitbandsonden" ("Wide Band") entwickelt wurden, die über einen Gemischbereich von AFR 10:1 bis 17:1 ein wunderbares lineares Signal anbieten - was nicht nur mitteilt, ob das Gemisch fetter oder magerer ist, sondern auch gleich um wieviel. Eine gute Grafik über die Sondensignale gibt es hier. Narrowband scheint das Gedankenbild zu erzeugen, daß auch ein lineares Signal geliefert wird, das halt nur einen schmaleren Bereich offenlegt. Das aber ist falsch. DesHammill spricht von zwei verschiedenen Typen der Sprungsonden: "Zirconia"-Typen für die 4CU und "Titania"-Typen für die 14CU/CUx. Wesentlicher Unterschied scheint die Sondenheizung zu sein. Durch sie wird die Sonde direkt beim/vor dem Motorstart schon augeheizt und ist so schneller bei Betriebstemperatur, als würde sie erst vom Abgas erwärmt - das bedeutet, daß sie bereits nach 20-30Sekunden sinnvolle Signale liefert. Weiter schreibt DesHammill, daß die ECU die Spritmenge während der Lambdaregelung in 5% Abstufungen regelt. Sagt die Sonde, das Gemisch wäre zu fett, wird also zunächst man um 5% weniger eingespritzt. Reicht das nicht, dann um weitere 5%. Das geschehe in einem Rahmen von +- 22%. Bosch schreibt von Regelschritten typischerweise im Bereich von 3%. Die Beschränkung auf einen Rahmen von 22% ist in jedem Fall sinnvoll, denn eine defekte Sonde könnte, sonst unbeschränkt, den Betrieb und Motor ernsthaft gefährden. Rover hat für jede der beiden Zylinderbänke je eine Lambdasonde verbaut. Dementsprechend werden die beiden Bänke auch individuell geregelt. Logisch, daß dann auch die 4Einspritzdüsen einer Bank "zusammenhängen" - also parallel verkabelt sind und für das Steuergerät wirken "wie eine Düse". Es ist dabei nicht zu vermeiden, daß die Düsen mal mehr, mal weniger günstig einspritzen - bezogen auf die Öffnung des Einlaßventils; weil ja die Ventile für die 4 Zylinder einer Bank unterschiedlich gesteuert werden. Und so kann mal an einem offenen Ventil vorbei, und mal gegen ein geschlossenes gespritzt werden, und irgendwas dazwischen. Das ist überhaupt nicht schlimm, weil bei langen Einspritzdauern die Einspritzzeit sowieso länger dauern kann, als die Ventilöffnungszeit. Der Leerlauf ist die Bedingung, in der es sich am meisten bemerkbar macht. Zu ändern wäre es nur mit einer "Sequentiellen" Einspritzung, bei der jede Düse in etwa wie eine Zündkerze zylindertaktgerecht zu spritzen beginnen. Die gegenwärtigen, höhergradigen Euro-Abgasvorschriften wären mit dem alten Prinzip nicht zu leisten. Eine Lambdasonde verträgt dauerhaft nur Temperaturen bis 850°C, kurzzeitig bis 930°C. Das wird durch die Eibauposition in angemessener Entfernung zum Auslaßventil bedacht. Zu weit weg darf es aber auch nicht sein, weil eine Lambdasonde optimal bei 600°C arbeitet. Dann bietet sie minimale Ansprechzeiten von <50ms, während diese Zeit bei unter 350°C im Sekundenbereich liegt (erst ab dieser Temperatur wird das Keramikmaterial der Lambdasonde (als Zweipunktsonde nach dem Nernst-Prinzip) für Sauerstoff leitfähig). Eine beheizte Sonde ist nicht davon abhängig, durch das Abgas zuverlässig über 350°C gehalten zu werden (was beim Leerlauf möglicherweise "knapp" werden kann) und kann somit weiter distal im Abgasstrom liegen - was die Sonde den thermischen Belastungen bei Vollast weniger direkt aussetzt.


Weitere Komponenten zur Anpassung an Betriebszustände:

Hier gibt es zwischen der 4CU und 14CU/CUx nun doch einige Unterschiede. Daher werden die beiden Konzepte nun getrennt weiter beschrieben:


Lucas-4CU:

Rover führte mit der 4CU die Benzineinspritzung 1985 beim RangeRover ein. Zu diesem Zeitpunkt hatte der Range ausschließlich den 3,5Liter V8. Zuerst war die Einspritzung den "Vogue"-Modellen vorbehalten, bis sie 11/1986 schließlich alle Varianten des Range bekamen. Die Leistung des Motors stieg vom Vergasermodell mit 125bhp auf 165bhp (bhp = brake horse power) bei jeweils 4000U/min. Das Drehmoment stieg von 185lb/ft auf 206lb/ft. In anderen Fahrzeugen des Rover- bzw. BritishLeyland-Automobilkonzerns wurde diese Einspritzanlage schon früher verwendet; erstmals rund um 1974 - aber eben noch nicht in einem LandRover. Beim Rover-SD1-PKW (1982-1987), Triumph TR8 (1980-81, zuerst für d. US-Markt). Für den Jaguar gab es ähnliche Anlagen als "6CU", "16CU" und weitere Übersicht hier. Eine gute, englische Beschreibung des Systems und Schritt-für-Schritt Anweisungen zur Fehlereingrenzung haben wir hier. Auch die hier ist da lesenswert.

Kaltstartventil: Im Prinzip ist auch das Kaltstartventil ein Einspritz-magnetventil. Es wird dabei gern auch als "9.Düse" bezeichnet. Wird der Magnet unter Strom gesetzt, hebt der Magnetanker ab und gibt den Benzinfluß frei. Die Ausformung der Düsenspitze gibt dem fein zerstäubten Sprühnebel einen Drall. Diese Düse ist nicht gepulst, sondern sprüht permanent in das Saugrohrgehäuse - muß also alle Zylinder irgendwie beschicken. Die Einspritzdauer wird durch einen Thermoschalter gesteuert.

Der Thermozeitschalter ("Thermo time switch") ist ein einfacher Bimetallstreifen, der beim Kaltstart mit unter STrom gesetzt wird. Er erwärmt sich dabei und öffnet bei entsprechender Temperatur seinen Stromkreis. Bei -20° dauert es etwa 7-8Sekunden, bis das geschieht. Ist er durch Motorwärme schon vorgewärmt (Warmstart), passiert das schneller. Er wird daher auch bei einem zu langdauerndem Startversuch binnen der o.g. Zeit abschalten, oder bei einem wiederholten Startversuch evtl. gar nicht erst "an"schalten.

Der Zusatzluftschieber: Bei einem Kaltstart ist der Motor schwergängiger, z.B. weil das Öl noch kalt ist und Reibungswiderstände noch größer sind. Es ist daher nicht nur nötig, mehr Benzin zuzuführen (um Kondensationsverluste und solche durch unvollständige Verbrennung zu kompensieren) sondern es braucht auch etwas mehr Luft. Die Drehzahl wird dadurch angehoben und der Motorlauf runder. Dem Fahrer ist es nicht zuzumuten, dafür das Gaspedal zu benutzen, daher gibt es besagten Zusatzluftschieber. Dabei handelt es sich um eine Lochblende, durch die die benötigte Luft strömen kann. Es wird dabei Luft an der Drosselklappe vorbeigeleitet. Die Lochblende wird, dem Bedarf gemäß, bewegt um mehr oder weniger Lochquerschnitt freizugeben. Die Bewegung von ihr steuert auch hier ein Bimetall, das ebenfalls elektrisch beheizt wird. Genau wie beim Thermozeitschalter wird auch er durch die Motortemperatur mehr oder weniger vorgewärmt.


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