KE Jetronic am Mercedes V8 mit LPG Autogasanlage

Die Bosch KE Jetronic

Die Bosch KE Jetronic eine Annäherung mit gemischten Gefühlen. Kleine Einführung in die Gemischbildungssysteme der Mercedes Benz Benzin Motoren.

In dieser Artikelserie über die Bosch KE Jetronic, möchte der Sterne-Blog seinen Lesern die mechanisch- elektrohydraulische und Teil-elektronische Einspritzanlage näherbringen. Es soll ein Beitrag für das Verständnis einer Technik sein, die heute von immer weniger Werkstätten beherrscht wird und dessen relative Komplexität viele bei der Fehlersuche vor größere Rätsel stellt.

Rückblick was bis zur KE Jentronic Stand der Einspritzanlagen bei Mercedes Benz war.

Die ersten Nachkriegseinspritzanlagen bei Mercedes Benz, waren Vielstempelpumpen, die den Kraftstoff, ähnlich der Dieseleinspritzpumpen, für jeden Zylinder zuteilten. Angetrieben wurden diese Pumpen von einer Kette, die in Abhängigkeit der Motordrehzahl die Pumpenelemente ansteuerten.

Mengenteiler Bosch KE-Jetronic mit Venturidüse
Mengenteiler Bosch KE-Jetronic mit Venturidüse

Die zweite Generation der Einspritzsysteme hatten bereits Ähnlichkeit mit den heutigen modernen Anlagen. Die Bosch D Jetronic steuerte schon Mitte der 60iger Jahre, Elektromechanische Einspritzventile an. Dieser Regelung lag bereits ein komplexes Steuergerät zu Grunde, dessen Zuverlässigkeit nicht von Anfang an gewährleistet war und bei den Kunden die Sorge vor komplizierter und möglicherweise unzuverlässiger Elektronik begründete. Der Nachfolger der D Jetronic bei Mercedes Benz war die KA Jetronic, aus der sich die KE-Jetronic entwickelt hat. Sowohl die KA-, als auch die Bosch KE Jentronic, arbeiten völlig antriebsfrei, mit Ausnahme der elektrischen Krafstoffförderpumpe. Solange also bei beiden Systemen die Benzinpumpe fördert, bereitet die rein Druckgesteuerte Einspritzung das Gemisch auf. Zu den Details jedoch kommen wir erst später !

Grundlagen der Gemischbildung

Wie bereits im Kapitel über die Abgasuntersuchung unserer Young und Oldtimer beschrieben, ist es die Aufgabe einer Einspritzanlage, ein optimales Gemisch aus Luft und fein zerstäubten Otto-Kraftstoff, zu allen denkbaren Betriebszuständen, den Zylindern bereit zu stellen. In der Theorie benötigt man für die vollständige Verbrennung von einem Kilogramm Kraftstoff 14,7 Kilogramm Luft. Das entspricht je nach Luftfeuchte etwa 10.000 Litern Luft. Dieses Verhältnis nennen die Physiker das stöchometrische Verhältnis. An diesem Punkt kommen wir nun schon zu einem Begriff, der uns im Zusammenhang mit der Abgasanlage unsere Fahrzeuge bekannt vorkommen dürfte. Die Rede ist von Lambda. Bevor wir aber unter unsere Autos abtauchen um die nach Lambda benannte Sonde zu betrachten, müssen wir verinnerlichen, dass Lambda eine praktische Zahl ist, die das optimale Luft / Kraftstoffverhältnis als 1 bezeichnet ! Lambda = 1 ist also das physikalische Optimum zur Verbrennung von einem Liter Benzin.

Tabelle 1 Lambda Abweichungen

Luftzahl

Gemischzustand

Lambda = 1

Theoretische vollständige Verbrennung = stöchiometrisch

Lambda < 1

Luftmangel fettes Gemisch

Lambda > 1

Luftüberschuss mageres Gemisch

Lambda > 1,3

Gemisch ist nicht mehr Zündfähig

Nun ist es aber nicht so, dass der Benzinmotor am Besten mit einem stöchiometrischen Verhältnis arbeitet. Die Höchstleistung erreicht der Benziner bei einem leichten Luftmangel, der zwischen 5 und 15 % liegt. Dies entspricht dem Wert Lambda 0,85 bis 0,95. Der geringste Kraftstoffverbrauch jedoch erfordert einen Luftüberschuss von 10 bis 20%, also Lambda 1,1 bis 1,2 ! An diesem Punkt ist es wichtig zu wissen, das jede Gemischaufbereitung für einen Benzinmotor einen Regelbereich erfassen muss, der vom Leerlauf bis zur Volllast das optimale Genmischverhältnis bereitstellen muss.

Die Anpassung an die verschiedenen Betriebszustände

Der Kaltstart

Fangen wir an einem herbstlichen Morgen an. Der Motor startet kalt, hat aber schon eine Abhängigkeit von der Lufttemperatur. Für die Kaltstartphase wäre das optimale Verhältnis, also das Stöchiometrische oder Lambda 1 zu mager ! Das Gemisch muss durch die Bosch KE Jetronic angereichert werden, es benötigt mehr Kraftstoff in Richtung Lambda < 1 ! Auch die Eigenschaften des Benzins sind im kalten Zustand andere als in einem Erwärmten.


Die Nachstartphase

Kurz nach dem unser Motor (hoffentlich) gut angesprungen ist, beginnt für die Gemischaufbereitung die Nachstartphase. Zusätzlicher Kraftstoff ist notwendig, um einen stabilen Leerlauf zu gewährleisten. Der Übergang zur nächsten Phase muss hier schon berücksichtigt werden.

Die Warmlaufphase

An die ersten beiden Phasen schließt sich die Warmlaufphase an. Dieser Motorzustand ist gekennzeichnet durch verschiedene, noch unerwünschte Zustände. Ein Teil des Kraftstoff beginnt an den kalten Metallwänden des Zylinders zu kondensieren. Dabei bilden sich aus einem zündfähigen Gas vereinzelt wieder Kraftstofftropfen, die eher zündunwillig sind. Im Saugrohr bildet sich ein richtiger Niederschlag, der an taufeuchtes Gras erinnert. Erst mit weiter zunehmender Temperatur, verdampft der Kraftstofffilm. Gegen diese Probleme kämpft die Gemischaufbereitung mit Lambda <1 weiterhin an.

Teillast

Dieser Betriebszustand ist die Phase, in der die Motoren am häufigsten genutzt werden. Das Fahrzeug gleitet im Verkehr, es muss nicht stark beschleunigt werden und der Motor hat seine Betriebstemperatur erreicht, In dieser Phase erst wird Lambda = 1  angestrebt. Also das optimale Verhältnis von Luft und Kraftstoff.

Volllast

Wenn es auch immer seltener wird und eigentlich nur in Deutschland erlaubt ist, gibt es den Betriebszustand der Volllast. Also Vollgas auf der Autobahn, bei betriebswarmen Motor. Der Wagen soll seine größte Leistung abgeben und erhält  ein angefettetes Gemisch bei Lambda 0,85 bis 0,9.

Beschleunigung

Der Fahrer tritt aufs Gaspedal um z.B. auf einer Landstraße einen LKW zu überholen. Das schlagartige Öffnen der Drosselklappe droht das Gemisch auf Grund einer eingeschränkten Verdampfungsneigung kurzzeitig abzumagern. Hier muss die Gemischaufbereitung mit einer Anreicherung in Abhängigkeit der Motortemperatur schnell einwirken und ebenfalls das Gemisch anreichern.

Schiebebetrieb

Wenn ein Fahrzeug bei einer Bergabfahrt oder beim Zufahren auf eine Ampel keine Last benötigt, wenn der Fahrer komplett vom Gaspedal geht und das Fahrzeug ausrollen läßt, dann bezeichnet man diesen Zustand als Schiebebetrieb. Die Bosch KE-Jentronic vermag in dieser Phase, die Kraftstoffzufuhr komplett abzuriegeln. Es wird kein Benzin mehr mit Luft vermischt. Im Zylinder befindet sich kein Zündfähiges Gas, gleichwohl der Zündfunke hier noch aktiv ist. Auch der ruckfreie Übergang vom Schiebebetrieb in den nächsten Lastbereich wird durch die Bosch KE-Jetronic komfortabel realisiert.

Gemischanpassung in großer Höhe.

Sowie ein Bergsteiger in größerer Höhe weniger Atemluft vorfindet, so steht in diesem Betriebszustand dem Motor auch weniger Sauerstoff zur Verfügung. Somit ist hier wieder eine Nachregulierung der Bosch KE Jetronic notwendig.

Zusammenfassung des ersten Teils über die Bosch KE Jetronic

Als Anfang der Achtziger Jahre der Gesetzgeber immer strengere Abgasvorschriften erließ und somit die Anforderung an eine deutliche Schadstoffoptimierung gegeben war, verschwand der Vergaser allmählich in der Versenkung und die Einspritzanlagen der KA-Jetronoic wurden moderat mit einigen elektronischen Komponenten versehen. Es galt die verschiedenen Fahrzeugzustände, den Wunsch nach geringerem Kraftstoffverbrauch und die Umweltverträglichkeit in Einklang zu bringen. In lockerer Folge werden wir uns Schritt für Schritt die KE-Jetronic vorknöpfen. Verpassen Sie keinen Artikel des Sterne-Blog und zeichnen Sie unseren Newsletter, oder folgen Sie uns bei Facebook !

Hier geht es zum zweiten Teil