Elektronische Einspritzung beim Motorrad: Funktion und Fehlersuche

Was tun, wenn der Motor hustet, spuckt und im Cockpit alle Warnlampen durchdrehen? Dann hakt es in aller Regel bei der Einspritzanlage. Bei modernen Motorrädern lässt sich dieses Motorproblem mit den üblichen Hausmitteln eines Garagenschraubers kaum noch zielsicher einkreisen; denn die Motorelektronik ist mit einer Vielzahl von Sensoren vernetzt, die auf Gemischaufbereitung und -verbrennung Einfluss nehmen.

Sensoren und ihre Funktion

Hier eine kurze Übersicht über die Sensoren und ihre Funktion:

  • Kühlmitteltemperatursensor: Sorgt bei kaltem Motor für eine Gemischanfettung.
  • Drosselklappen-Potentiometer: Es stellt die Gasgriffstellung fest und damit die Stellung der Drosselklappen: Je weiter diese geöffnet sind, desto mehr Sprit wird benötigt, auch der Zündzeitpunkt wird davon beeinflusst.
  • Kühlmitteltemperatur-Sensor: Er misst die aktuelle Temperatur des Motorkühlmittels: Je kühler der Motor ist, desto mehr Sprit benötigt er. Beim Kaltstart wird z. B. ordentlich „angefettet“.
  • Umgebungsluftdruck-Sensor: Er misst den aktuellen Umgebungsluftdruck. In höheren Regionen sinkt der Luftdruck, entsprechend geringer wird auch der Bedarf an Sprit. Dann sinkt allerdings auch die Motorleistung.
  • Ansauglufttemperatur-Sensor: Grundregel: Je kälter die Ansaugluft, desto höher der Spritbedarf; je wärmer die Ansaugluft, desto weniger Sprit wird benötigt.
  • Kurbelwellenpositions-Sensor: Er checkt die Stellung der Kurbelwelle. Er fungiert als Zündgeber und veranlasst, dass bei entsprechender Kurbelwellenstellung das Gemisch entzündet wird. Gleichzeitig misst er die Drehzahl des Motors.
  • Nockenwellenpositions-Sensor: Er überwacht die Stellung der Nockenwelle und arbeitet in Kombination mit dem Kurbelwellenpositions-Sensor: Er bestimmt, in welchen Zylinder eingespritzt und in welchem gezündet wird.
  • Geschwindigkeits-Sensor: Es ist ein Drehzahlsensor, aus dessen Daten die momentan gefahrene Geschwindigkeit errechnet wird. Diese Daten werden nicht nur an die Tachoanzeige weitergeleitet. Sie bestimmen auch in Verbindung mit der momentanen Gasgriffstellung und dem eingelegten Gang die Einspritzmenge und den Zündzeitpunkt.
  • Lambdasonde: Misst den Restsauerstoffgehalt im Abgas und korrigiert ggf. nach aktuellem Wert die Gemischzusammensetzung (Einspritzmenge).

Motorsteuerung

Die von den Sensoren erfassten Werte werden an das Motorsteuergerät geschickt. In diesem sind Kennfelder gespeichert sowie Korrekturfunktionen hinterlegt. Aus dem Gemenge aller Daten werden individuell abgestimmte Werte für Einspritzmenge und Zündzeitpunkt eines jedes Zylinders für den jeweiligen Arbeitstakt ermittelt.

Schubabschaltung

Meistens ist auch eine Schubabschaltung programmiert: Bei geschlossenen Drosselklappen ("Gas zu"), einer Motortemperatur ab zirka 20 Grad Celsius und einer Motordrehzahl von mehr als 3000/min wird die Ansteuerung der Einspritzventile unterbrochen. Dies senkt den Verbrauch und verhindert z. B. bei einer Bergabfahrt, dass der Motor trotz geschlossenem Gasgriff Sprit bekommt, dieser gezündet wird und infolgedessen "nachschiebt". Sinkt die Motordrehzahl unter 2500/min, wird die Einspritzung wieder aktiviert.

Weitere Funktionen der Motorelektronik sind Eigendiagnose und Prüfung der einwandfreien Funktionsfähigkeit von Einspritzung und Zündung. Sie überprüft sich also permanent selbst. Je nach Hersteller werden Störungen unterschiedlich im Cockpit angezeigt: Entweder durch Blinksignale einer Kontrolllampe, bei LCD-Cockpits auch durch die Anzeige eines Fehlercodes. Generell heißt das: Ab in die Werkstatt, denn nur mit dem Diagnosegerät des jeweiligen Herstellers lassen sich die Fehler auslesen und so das defekte Bauteil lokalisieren.

Mögliche Störungen und Fehlersuche

Tritt nun mit entsprechender Meldung im Cockpit eine Störung an der Einspritzung auf, schalten Sie den Motor nicht ab, sondern lassen ihn laufen; denn bei nahezu allen Störungen stellt die Motorelektronik in ein Notlaufprogramm um, womit ein Weiterfahren möglich ist. Nur bei Fehlern an Einspritzventilen, dem Zündimpulsgeber, Ausfall des Motorsteuergeräts oder einem Sicherungsdefekt wird der Motor automatisch abgeschaltet.

Erste Schritte zur Fehlersuche

  • Steckerkontrolle: Korrodierte oder falsch zusammengesteckte Verbindungen können eine Fehlerquelle sein.
  • Alle in Frage kommenden Stecker prüfen, ob sie korrekt zusammengesteckt sind. Einen Stecker nach dem anderen auseinanderziehen, die inneren Kontakte mit harter Zahnbürste und Kontaktspray reinigen, ausblasen und auf festen Sitz prüfen.
  • Alle in Frage kommenden Schläuche und Leitungen auf Brüche, Knicke, Quetschungen oder andere Beschädigungen kontrollieren! Wenn auch nur einer der Benzin- oder Luftschläuche gequetscht oder eingerissen ist, oder nicht richtig auf seinem Stutzen sitzt, hat dies negative Auswirkungen auf das gesamte Ansaug- und Einspritzsystem.
  • Sicherungen für Einspritzung und Zündung kontrollieren. Wo die Sicherungen an Ihrer Maschine zu finden sind und welche Stärken (Ampere) sie haben, steht in dem zur Maschine gehörenden Bordbuch (Betriebsanleitung).

Schmutz in der Einspritzung

Wenn der Motor garantiert in Ordnung ist, aber auf einem (oder mehreren) Zylinder(n) nicht richtig läuft, besteht der dringende Verdacht, dass Schmutz im Benzin ist. Dann hilft manchmal das Ablassen des verdreckten Benzins und eine Neubefüllung mit frischem Sprit. Und bitte: Beim Umgang mit Sprit nicht rauchen, Schutzhandschuhe tragen, Spritdämpfe möglichst nicht einatmen und altes Benzin umweltgerecht entsorgen!

Es kann vorkommen, dass der Drosselklappenkörper innen verdreckt oder einzelne Luftkanäle zugestopft sind. Vor allem, wenn das Motorrad über lange Zeit stillgelegt war. In solchen Fällen muss das komplette Drosselklappengehäuse abgebaut und in einem Ultraschallbad gereinigt werden. Jeder gut aufgestellte Händler hat ein solches Gerät; eine intensive Reinigung im Ultraschallbad kostet zwar Geld (je nach Verschmutzungsgrad bis zu 250 Euro), wirkt aber wahre Wunder. Wichtig: NIEMALS harte Stahldrähte in scheinbar verschmutzte oder tatsächlich zugestopfte Bohrungen einführen!

Meist ist es unumgänglich, das Motorrad zum Händler zu bringen und per Diagnosegerät auf die Fehlersuche zu gehen. Zudem sind die Mechaniker in den Vertragswerkstätten entweder im Werk (z. B. bei BMW) oder seitens der Importeure speziell auf Probleme bei der Einspritzung geschult worden.

Vergaser vs. Einspritzung

Der Vergaser und die Einspritzung sind zwei unterschiedliche Systeme, um dem Motor Luft und Kraftstoff zur Verfügung zu stellen. Um die Verbrennung zu ermöglichen, müssen Kraftstoff und Luft in der richtigen Menge in den Brennraum befördert werden, und hier kommen die beiden Systeme ins Spiel. Während der Vergaser den Kraftstoff durch Unterdruck ansaugt und mit Luft zu einem zündbaren Aerosol mischt, bevor dieses in den Zylinder gelangt, befördern bei der Einspritzung die unter Druck stehenden Düsen den Kraftstoff entweder in den luftdurchfluteten Ansaugtrakt oder direkt in den Zylinder.

Verschiedene Arten der Einspritzung

Einspritzsysteme unterscheiden sich unter anderem nach dem Ort der Einspritzung:

  • Zentraleinspritzung: Die rudimentärste Variante, die eine fixe Menge Kraftstoff-Luft-Gemisch bereitstellt.
  • Mehrpunkteinspritzung: Es gibt einen Einspritzpunkt vor jedem Zylinder, in beiden Fällen werden Kraftstoff und Luft im Ansaugtrakt und noch vor dem Eintreten in die Zylinder zusammengeführt.
  • Direkteinspritzung: Befördert den Kraftstoff direkt in den Zylinder, wo sie sich intern mit der angesaugten Luft vermischt.

Vorteile der Einspritzung

Während die kaum noch verwendete Zentraleinspritzung und die Vergaser recht grob arbeiten, haben die Mehrpunkteinspritzung und Direkteinspritzung einige klare Vorteile. So liefern sie, in Verbindung mit moderner Sensortechnik, Rückmeldung zum Bedarf des Motors und äußeren Gegebenheiten. Dadurch wird die Einspritzmenge für jeden Zylinder automatisch einzeln reguliert und die Verbrennung ist im Allgemeinen effizienter.

Bosch Motorsteuerungs-Systeme für Zweiräder

Die neuen elektronischen Bosch Motorsteuerungs-Systeme sind speziell auf Zweiräder zugeschnitten. Sie umfassen Komponenten für die Kraftstoffeinspritzung und -versorgung, Luftsteuerung, Zündung und Abgasnachbehandlung sowie elektronische Steuergeräte.

Funktionen und Vorteile

  • Effizienz: Die elektronisch gesteuerte Einspritzung kann im Vergleich zum Vergaser je nach Nutzung bis zu 16 Prozent Kraftstoff einsparen.
  • Flexibilität: Zweiradmotoren können auch so ausgerüstet werden, dass der Fahrer flexibel sowohl Ethanol als auch Benzin tanken kann.
  • Beschleunigung: Mit einem aktiv betätigten und angesteuerten CVT-Getriebe ermöglicht das Bosch-System eine bis zu 17 Prozent schnellere Beschleunigung von 0 auf 60 km/h.
  • Vernetzung: Die elektronische Motorsteuerung wird mit Sicherheitssystemen vernetzt, um deren Funktionen zu verbessern.
  • Komfort: Viel- und Langstreckenfahrer profitieren von einem elektronisch gesteuerten Tempomaten.
  • Smart: Das Zweirad kann mit dem Smartphone vernetzt werden.

Anwendungen beim vernetzten Bike

  • Bordcomputer: Der Fahrer kann Verbrauch, Geschwindigkeit oder auch die Länge der Fahrstrecke auf seinem Smartphone ablesen und speichern.
  • Diagnose: Das Smartphone wird zum Auslesegerät. Der Fahrer bekommt Fahrzeugdaten angezeigt und kann seine Maschine in der Werkstatt überprüfen lassen oder gezielt selbst Hand anlegen.
  • Wegfahrsperre: Die Einspritzung und damit der Motor kann nur mit dem eigenen Smartphone aktiviert werden.

Elektronische Fahrhilfen und Motorsteuerung

Mit der Vernetzung unzähliger Sensoren und Parameter versuchen deshalb die Konstrukteure und Techniker den Fahrzustand moderner Motorräder zu erfassen und mit genialen Steuerungen so zu beeinflussen, dass der Fahrer schneller und/oder sicherer unterwegs ist. Mit der Umstellung von Vergaser-Technik auf Einspritz-Technologie ergab sich zudem die Möglichkeit, die Leistungsentfaltung bei Hochleistungsmotoren zu glätten und nutzbarer zu machen.

Yamaha preschte vor und überließ bei der rassigen YZF-R6 ab Baujahr 2006 die Gassteuerung einem kleinen Stellmotor, das Zeitalter des „echten“ Ride-by-Wire hatte begonnen. In Verbindung mit der elektronischen Zündung können nicht nur die Motorleistung, sondern auch Abgasverhalten, Lastwechsel und Verbrauchswerte beeinflusst werden. Es folgten die ersten Traktionskontrollen, die maximale Beschleunigung mit geregeltem Schlupf sicherstellten.

Funktionsweise der Traktionskontrolle

Mit den in Echtzeit erfassten Daten, die aus einem Bündel von Parametern errechnet werden. Zum einen wird die Raddrehzahl über die Zahnscheiben vorn und hinten erfasst. Da sich diese jedoch je nach Schräglage verändert (Änderung des Raddurchmessers), muss auch der tatsächliche Abrollumfang, das heißt die Form und Kontur des Reifens hinterlegt sein. Über einen 3-Achs-Gyro, praktisch eine elektronische Wasserwaage, erkennt das System die tatsächliche Schräglage der Maschine und gibt gerade so viel Schlupf frei, um das Motorrad ausreichend stabil, aber vehement zu beschleunigen.

Semiaktives Fahrwerk und Motorsteuerung

Um das Motorrad unter dieser Belastung stabiler zu machen, greift jetzt auch noch das semiaktive Fahrwerk ein und erhöht die Druckstufendämpfung. Erkennt der Rechner, dass das Hinterrad zu stark durchdreht, reduziert die Motorsteuerung in Sekundenbruchteilen die Zugkraft am Hinterrad und damit den Schlupf. Bei Geradeausfahrt sind es dennoch bis zu zehn Prozent, in großen Schräglagen wird der Schlupf auf rund vier Prozent gedrosselt.

Natürlich stehen dem Fahrer unterschiedliche Fahr-Modi zur Verfügung. Die aggressivste Abstimmung mit viel Schlupf wird im Rennstrecken-Modus aktiviert, die sanfteste Version steht im Regen-Modus zur Verfügung, in dem meist auch die Maximalleistung und das Drehmoment deutlich heruntergefahren werden.

Leistungsreduzierung durch Motorsteuerung

Diese Leistungsreduzierungen werden durch folgende Maßnahmen eingeleitet:

  • Stufe eins (sehr sanft): Die Frühzündung wird zurückgenommen.
  • Stufe zwei (sanft): Die Drosselklappen schließen oder werden nur verzögert geöffnet.
  • Stufe drei (stark): Die Zündung/Einspritzung wird an einem oder mehreren Zylindern abgeschaltet.

Um einen weichen Übergang zu schaffen, wird meist eine Kombination der drei Möglichkeiten gewählt.

ABS und Motorsteuerung

Zumal das ABS meist schon mit der Motorsteuerung verknüpft ist und es nur eine Frage der Software ist, über einen gezielten Bremsdruck die Raddrehzahl anzupassen. Baut sich beim vollen Beschleunigen der Grip am Hinterrad wieder auf, wird die Leistung hochgefahren.

Schaltautomat und Motorsteuerung

Geht es hurtig über die Zielgerade, freut man sich bei vielen Supersportlern über den sogenannten Schaltautomaten, neudeutsch auch Quickshifter. Der Trick dabei: Die Zugkraft des Motors wird beim Betätigen des Schalthebels für einen kurzen Moment über die Abschaltung der Zündung unterbrochen. BMW geht bei den Schaltautomaten noch einen Schritt weiter und macht auch das Herunterschalten ohne Kupplung möglich, indem der Sensor am Schalthebel dem Motor einen leichten Zwischengasstoß verpasst, der den Antriebsstrang entlastet und so die Schaltklauen geschmeidig in ihre richtige Position finden lässt.

Anti-Hopping-Kupplung und Motorsteuerung

Mit der elektronischen Steuerung der Drosselklappen wird auch zunehmend die Anti-Hopping-Kupplung überfällig. Dazu gedacht, das Schleppmoment des Motors beim Anbremsen zu reduzieren, übernimmt diesen Part bei vielen Sport-/Rennbikes die Motorsteuerung. Je nach Drehzahl und Gangstufe öffnen die Drosselklappen so weit, dass das Bremsmoment des Motors reduziert und lästiges Hinterradstempeln gänzlich unterbunden wird.

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