Dass man durch ein -im Vergleich zu Lambda1- fetteres Gemisch,
ohne weitere Massnahmen eine Leistungssteigerung erreichen kann ist –theoretisch- in „Leistungssteigerung durch mehr Sprit“ dargelegt.
Wie sieht das praktisch bei den 4V aus? In welcher Grössenordnung bewegt sich die tatsächliche Zusatzleistung wenn man ausschliesslich den Kraftstoffanteil erhöht?
Zuerst ein paar Fakten
Die SerienQ hat eine „Lambda1-Regelung“, d.h. der Regelkreis versucht den Benzinanteil so zu dosieren, dass das Abgas immer den Lambdawert1 hat. Dazu gibt es diverse Beiträge „Lambda . . .“.
Der Unterschied zwischen Steuerung und Regelung ist bei „Steuerung / Regelung der Unterschied“ erklärt.
Doch „Lambda1“ wird in der Praxis nicht ganz so gehandhabt wie in der Theorie sondern es gibt Ausnahmesituationen.
Alle Graphen sind nicht als „absolut“ zu sehen. Sie können in Realität etwas anders verlaufen und wenn hier 2% abzulesen sind ist es real vielleicht ein Wert von 3% (oder 1,5%). Der maximale Gewinn liegt allerdings IMMER bei ca. 7%!
A Lambdasonde kalt
Solange die Lambdasonde kalt ist kann nicht geregelt werden, der Motor läuft nur mit/von festen Vorgaben (gesteuert).
Bei den ersten 4V dauert dieser Zustand bis zu Minuten, die neueren Maschinen brauchen, mit geheizten Lambdasonden, noch ca. 10 Sekunden.
Die Ausnahme „A“ ist also nicht interessant.
B Beschleunigen
Wenn beschleunigt werden soll wird zuerst die Drosselklappe geöffnet und diese betätigt dabei ein Potentiometer. Dessen Signal (die Wertänderung; wenig mehr/Vollgas) ist, zusammen mit seiner Änderungsgeschwindigkeit (langsam/“aufreissen“) ein Massstab für die gewünschte Beschleunigung.
Bei den „gas-by-wire-Fahrzeugen (g-b-w)“ ist das sozusagen umgekehrt. Da dreht der Fahrer am Poti, die Motronik rechnet, spritzt ein und öffnet dabei die DK mit einem Stellmotor.
Im Moment (Zehntelsekundenbereich) des Öffnens wird mehr Kraftstoff eingespritzt als zur Verbrennung der einströmenden Luftmenge nötig wäre. Es wird „angefettet“ um das Ansprechen zu verbessern.
Vorteil beim „g-b-w“: Der Zusatzkraftstoff wird bereits, sozusagen „vorab“, in einen noch fliessenden Luftstrom eingespritzt.
Beim konventionellen Öffnen ändert sich der Querschnitt zuerst und der zusätzliche Kraftstoff wird, weniger effektiv- in die deshalb zusammenbrechende Strömung gespritzt.
Vergaser machen das ähnlich und jagen bei dieser Gelegenheit einen satten Kraftstoffstrahl(!) in den Ansaugweg. Diese „Anfettmechanik“ heisst „Beschleunigerpumpe“.
Die Ausnahme „B“ ist ebenfalls nicht interessant weil die Motronik in diesem Moment ohnehin auf „fett“ stellt und den Lufttemperaturfühler gar nicht fragt.
C „Vollgas“
Ab einer bestimmten „Last“, abgeleitet vom Wert des Geberpotentiometers (bis zu den R1200 an der Drosselklappe; ab der LC am Gasgriff), setzt die Regelung geplant aus und der Motor läuft ab dort ungeregelt im Steuerungsbereich.
Welche Wege gibt es das Gemisch fetter zu machen?
Nochmal: Es geht darum allein durch eine veränderte Spritmenge, ohne weitere Eingriffe, Mehrleistung zu gewinnen!
Egal wer etwas Anderes verspricht: Physikalisch bedingt kann diese Mehrleistung maximal ca. 7% erreichen.
0 CO-Poti
Bei den meisten 1100ern ist das einfach: Sie wurden wahlweise mit oder ohne Kat ausgeliefert. Steckt man den passenden Codierstecker, so ist die Regelung ausser Betrieb und man kann mit dem CO-Poti experimentieren.
1 Chip
Man kann einen anderen Chip in der Motronik verbauen. Leider weiss man oft nicht genau was man bekommt.
Das kann von „gut“, über „gut gemeint“ bis zu „Serienteil mit anderem Aufkleber“ reichen.
Mit einem eigenen Chip kann man der Motronik vorgaukeln was man will und auch z.B. von vorn herein den Befehl „Lambdasonde ignorieren“ geben. Es gilt „alles ist möglich“.
2 Vorsatz 1
Es gibt „Vorsatzgeräte“ die zwischen der Lambdasonde und der Motronik eingeschleift werden.
Ihre einfachste Variante arbeitet indem sie den Sprung der Sonde verschiebt. Am Eingang des Vorsatzgerätes liegt die serienmässige Sprungsonde, am Ausgang stehen ca. 50 mV an. Würden diese 50mV fehlen so könnte der Eingang der Motronik dies als Sondenausfall interpretieren. Das Vorsatzgerät misst an seinem Eingang die Sondenspannung und steuert damit seinen Ausgang. Steigt die Spannung z.B. und springt auf ca. 800 mV (Lambda 1 erreicht) geschieht am Ausgang erst mal noch nichts. Erst bei 850 mV (Lambda~0,95) wird der Ausgang von 50 auf 900mV durchgeschaltet.
Die Motronik betrachtet das Vorsatzgerät als Lambdasonde und verwendet dessen Ausgangssignal problemlos anstelle des echten Sondensignals weil sie nur am Sprung interessiert ist und die langsamen Spannungsanstiege ohnehin nicht verarbeitet. Ihr wird vorgegaukelt erst „jetzt“ sei Lambda1 gerade erreicht (gewesen) und schon ist die Regelung um ein Stück nach fett verschoben.
Ob dabei für den verschobenen Sprung ein Festwert programmiert ist oder man ihn in einem bestimmten Bereich verstellen kann ist eine Frage des (minimalen) Aufwandes.
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3 Vorsatz 2
Es gibt programmierbare „Vorsatzgeräte“ die als „Zwischenstecker“ vor der Motronik eingeschleift werden. Sie können mit „Standardprogrammen“ versehen oder auch frei programmierbar sein. Sinnvoll ist es das Gerät gleich für den Gebrauch einer Breitbandsonde auszulegen.
Hier können einerseits alle Eingangsparameter berücksichtigt und der Motronik andererseits quasi beliebige Werte vorgetäuscht werden. Diese dient letztlich nur noch als Ansteuerbaustein für die Zündung und die Einspritzventile.
Abgestimmt/eingestellt wird am besten auf einen Prüfstand.
4 Man kann dem Temperatursensor vorgaukeln es wäre kalt, die „low-cost“ Variante.
Dazu gibt es „Geräte“ zu abenteuerlichen Preisen.
Weshalb wird angefettet wenn die Ansaugluft kalt ist?
Kalte Luft ist zwar dichter (schwerer) als warme d.h. es ist mehr Sauerstoff pro (angesaugte) Volumeneinheit enthalten aber sie „trägt“ den Kraftstoff schlechter weil dieser eher zu Tropfenbildung anstatt zu einer Feinvernebelung neigt, gerne auch an den kalten Ansaugrohren kondensiert und dann der Motor zu mager läuft. Um diese „Verluste“ auszugleichen wird das Gemisch angefettet.
Sobald die Lambdasonde ihre Betriebstemperatur erreicht hat liefert sie ein Regelsignal, übernimmt spätestens dann, wenn der Motor warm zu werden beginnt das Kommando (Öltemperatur), und die Motronik korrigiert den Spritanteil im Gemisch dahingehend, dass Lambda1 im Abgas herrscht.
Man kann also beliebige Temperaturwerte vorgaukeln wollen, der Wert wird entweder gleich ignoriert („brauch‘ ich nicht, Öl ist warm“) oder die Kraftstoffmenge „anschliessend“ geregelt.
Methode 4 kombiniert mit Ausnahme A ist nicht relevant; kombiniert mit Ausnahme B auch nicht weil hierbei die Motronik die Lambdaregelung abschaltet und das Gemisch -ohne Rücksicht auf die Temperatur- anfettet.
Bei Methode 4 verbleibt die Kombination mit Ausnahme C
Um praxisgerechte Werte zu bekommen habe ich mich mit „Rika“, einem systematischen Prüfstandsjunkie :-) aus dem „S-Forum ausgetauscht.
Von ihm weiss ich, dass zwischen 0 und 79 % DK-Öffnung die Kombination 4&C zwar kältere Ansaugluft meldet, die Motronik erst mal anfettet, aber die Lambdasonde diese Anfettung eben (wie von mir erwartet) wieder auf Lambda 1 runterregelt.
Von 80 bis 100% Drosselklappenöffnung liegt die Lambdasonde lahm und der Motor läuft nur noch gesteuert. Nur in diesem B
ereich kann das Gaukeln etwas bewirken weil in den anderen Bereichen die Lambdasonde “das Sagen“ hat
Lufttemperatursensor
Zuerst die Betrachtung der Kennlinie des Lufttemperatursensors. Egal wie exakt sie ermittelt ist sieht man, dass sein Widerstand bei tiefen Temperaturen sehr hoch ist, hin zu wärmeren Temperauren steil abfällt und sich im „fahrüblichen“ Bereich ab 10°C von 4kOhm nach 1,5kOhm bei 30°C bewegt. Schaltet man einen „Anfettwiderstand“ in Reihe wird eine tiefere Temperatur vorgegeben.
Nimmt man den üblichen Wert von 10kOhm, so bewegt sich die scheinbare Lufttemperatur von -12°C bis -7°C, eine deutlich kleinere Spanne.
Diese Anfettung mit 10 KOhm macht (am Prüfstand ermittelt) ungefähr 0,2 AFR aus, d.h. der Motor läuft mit AFR 14,5 (entspricht Lambda 0,98) anstelle von 14,7 (entspricht Lambda 1,00) laufen sollte.
Mit der Grafik „Kraftstoffgemisch Benzin Detail“ kann man einen Leistungsgewinn von etwa 2% ermitteln.
ABER:
Die meisten Serien-Boxer zeigen auf dem Prüfstand in der Teillast von 0 bis 79% DK-Öffnung Lambdawerte zwischen 0,96 und 0,98, also nahe Lambda 1,0.
Von 80 bis 100% DK-Öffnung werden auch die Serienmotoren im fetten Bereich betrieben!
Wenn ein Serien-Boxer bei Volllast bereits z.B. bei Lambda 0,88 (AFR 13,0) läuft, dann kommt nach 10 KOhm-Anfettung auf Lambda 0,87 (AFR 12,8) kaum Mehrleistung, mit Glück vielleicht 1 %.
Ein anderer Serien Boxer läuft z.B. aber 0,89 (AFR 13,2) bei Vollast......wenn man diesen dann mit einer 10 Kohm-Anfettung auf 0,87 (AFR 12,8) bekommt, dann sind 2-3 % mehr vorhanden als vorher.
Man kann den „Anfettwiderstand“ natürlich „einfach“ höher setzen aber die Motronik wird nicht jeden Wert akzeptieren. Bei scheinbaren minus 40°C wird die Motronik annehmen „kann nicht sein, da ist sicher das Kabel gebrochen“ und in den Notmodus schalten. Andernfalls könnte man einfach den Stecker abziehen und der Widerstandswert wäre somit unendlich.
Weshalb regelt BMW oberhalb von 80% nicht auf Lambda1?
Die Frage kann man generell auf alle Hersteller erweitern, sie ist nicht BMW-spezifisch.
Zum Einen sind auch Hersteller nicht dumm und wissen wie man Leistung erreicht, zum Anderen werden bei fetterem Gemisch zwar die Zylinderköpfe heisser, das Abgas aber kühler (siehe Grafiken bei „Leistungssteigerung durch mehr Sprit“)! Dieses kühlere Abgas kommt den Auslassventilen zu Gute.
Rikas Erfahrung
Dass vorwiegend bei 12er GS-en die Auslassventile abglühen liegt wohl daran, dass die oft mit Sozia und allen Koffern als Halbtonner stundenlang bei zwar nur 70% Gasgriff aber ständig hoher Last um Lambda 1,0 sehr heiß fahren.
DAS ist auch der Grund weshalb fast alle Endschalldämpfer-Tests Minderleistung zur Serie ausweisen. Mit den Serien-ESDs stimmt das Gemisch (vielleicht AFR 13,0). Der durchgängige Zubehör-ESD macht aber mehr Luftdurchsatz, bei gleicher Einspritzmenge wird das Gemisch magerer (meinetwegen auf AFR 13,3) und die Leistung sackt deshalb ab.
(Satire Anfang) Wir sehen: Tuning ist vollkommen einfach absolut risikofrei und quasi gratis :-) (Satire Ende)
Links
Leistung - Drehzahl - Drehmoment
Leistung und Zündzeitpunkt
Leistungssteigerung durch mehr Sprit?
Leistungssteigerung ganz einfach?
Leistungssteigerung mit Ansaugrohren
Gemisch fetter - mehr Leistung in der Praxis?