Erläuterungen zum Thema "closed loop"
Hallo,
den Anfragen von verschiedenster Seite entnehme ich, dass es noch sehr viel Unwissenheit zum
Thema „Closed Loop“ gibt. Daher möchte ich hiermit mal den Versuch unternehmen ein wenig Licht
ins Dunkel zu bringen.
WAS IST „Closed Loop“ EIGENTLICH ? :
Der Begriff „closed loop“ stammt aus der Regeltechnik und beschreibt einen geschlossenen
Regelkreis mit Vergleich zwischen Soll – und Istwert.
Beim Motorrad bedeutet das, dass das Lambda nach der werksseitig verbauten Lambdasonde
immer auf Lambda = 1 geregelt wird, egal was in der Einspritz-Map steht. Das ist auch der Fall, wenn
PowerCommander o.ä. eingesetzt werden – in diesem Bereich ist die Einspritz-Map egal. Auch eine
vernünftige Abstimmung auf dem Prüfstand ist in diesem Bereich nicht möglich.
Der „closed Loop“ Bereich ist nicht bei allen Motorrädern gleich, sondern hängt vom Motor ab.
Oftmals ist er jedoch in den Gängen 4 bis 6, jeweils im 1. Drittel des Drehzahlbereiches bei
bis zu ~ 50% Gasgriffstellung zu finden. Aber wie gesagt, dass ist fahrzeugspezifisch.
Diese closed loop Regelung setzt auch nur bei Konstantfahrt ein, d.h. beim beschleunigen und
bremsen läuft die Einspritzung nach Map.
WARUM WIRD DER „closed loop“ VON DEN HERSTELLERN VERBAUT / PROGRAMMIERT ?
Aus Homologationsgründen. D.h. die Hersteller müssen, um eine EU-Zulassung zu bekommen,
in einem bestimmten genormten Fahrzyklus in verschieden Lastbereichen vorgegebene
Abgas – und Geräuschgrenzwerte einhalten. Bei Otto-Motoren ist das sogenannte
stöchiometrischen Gemisch Lambda = 1 , das entspricht einem Luft / Kraftstoff-Gemisch
(AFR = Air Fuel Ratio) von 14,68 : 1 . Dort ist die theoretisch vollständige Verbrennung und der
„günstigste“ Schadstoffausstoß. Die serienmäßig eingesetzten Lambdasonden sind sog.
Schmalbandsonden und können nur erkennen, ob das AFR größer oder kleiner 14,68 ist und
geben diese Information an das Steuergerät weiter. Dieses „schaut“ dann, ob sich das Fahrzeug
gerade in dem relevanten Bereich befindet, und regelt gegebenenfalls das Gemisch auf
AFR = 14,68.
UND WO IST JETZT DAS PROBLEM ?
Das eigentliche Problem ist, dass bei Lambda = 1 (AFR = 14,68) die Motoren viel zu mager
laufen. Das resultiert in mangelnder Leistung, fehlendem Drehmoment und bei vielen
Motorrädern auch in dem sehr unangenehmen Magerruckeln. Außerdem ist die Gasannahme
nach Konstantfahrt oft verzögert, manche Motorräder „verschlucken“ sich dann sogar.
I.d.R liegt der für den Motor optimale Bereich bei einem AFR zwischen 13,0 und 13,8.
Was kann man tun um diese Probleme zu lösen ?
Es gibt die verschiedensten Lösungen, bei deren Aufzählung ich hier keinen Anspruch auf
Vollständigkeit erhebe.
1) Der Lambda-Ersatzstecker:
Dieser Stecker wird anstelle der Lambdasonde angeschlossen und soll eine
angeschlossene Lambdsonde mit Lambda = 1 simulieren. Das funktioniert bei den meisten
aktuellen Motorrädern aber nicht mehr, da das Steuergerät plausible wechselnde Signale
von der Lambdasonde erwarten. Meistens wird dann kein Fehler ausgegeben, sondern
bei Konstantfahrt magert der Motor immer weiter ab oder fettet immer weiter an, was
beides bis zum absterben des Motors gehen kann.
FAZIT : Bei den Motorrädern, wo dieser Stecker noch funktioniert ist der Stecker
das Mittel der Wahl, weil verhältnismäßig günstig (ca. € 20.-). Allerdings muss zum
anfetten des Gemisches zusätzlich ein Einspritzmodul (z.B. PowerCommander, Bazzaz,
o.ä.) verbaut werden.
2) „Lambda Optimizer“ und ähnliche Geräte:
Diese Geräte gibt es in 2 Varianten. Geräte welche zwischen Steuergerät und Lambdasonde
gesteckt werden, und Geräte welche anstelle der Lambdasonde angeschlossen werden.
Letztere geben ein Wechselsignal (wie eine Lambdasonde) an das Steuergerät, und
versuchen mit dem Signalverhältnis zwischen Signal „zu mager“ und Signal „zu fett“ ein
Fetteres Gemisch zu erzeugen.
Die Geräte zwischen Lambdasonde und Steuergerät „analysieren“ die Signale der Sonde
und geben dem Steuergerät ein errechnetes Signal aus, welches das Steuergerät zum
anfetten des Gemisches bringen soll.
Beide Varianten können das Gemisch zwar tendenziell anfetten, aber kein stabiles AFR
gewährleisten. Das Problem bei diesen Geräten ist, dass sie, weil kein echtes Lambda
gemessen wird, nicht regeln können. Abgasmessungen bei Motorrädern mit solchen
Geräten zeigen, dass das AFR im „closed loop“-Bereich sehr stark schwankt.
FAZIT : Diese Variante kann als günstig, einigermaßen funktionierend, aber nicht als gut
betrachtet werden.
3) „Closed-Loop-Eliminator“ MODULE MIT EIGENER SONDE UND REGELUNG:
Diese Module messen mit einer eigenen BREITBAND-LAMBDASONDE das aktuelle
Luft / Kraftstoff Gemisch, und geben entsprechend dem Messergebnis ein entsprechendes
Signal an das Motorsteuergerät. In der Regel lässt sich bei diesen Modulen das gewünschte
Gemisch einstellen.
Die erwähnte Breitbandsonde ist im Gegensatz zu den serienmäßig verbauten
Schmalbandsonden in der Lage, das tatsächliche Lambda zu messen, und nicht
wie Schmalbandsonden nur um den Wert Lambda=1 herum zu schalten.
Diese Art von Geräten gewährleistet im „closed loop“-Bereich ein
sehr stabiles Luft / Kraftstoff Gemisch.
FAZIT : Diese Lösung ist zwar die teuerste, aber dafür liefert sie ein perfektes
Ergebnis. Die Kosten relativieren sich aber schnell dadurch, dass keine weiteren Geräte
wie Einspritzmodule oder Autotune benötigt werden. Diese Geräte können völlig
selbstständig und unabhängig arbeiten. Auch das Vorhandensein eines
Einspritzmoduls stellt i.d.R. kein Problem dar.
Erwähnt sei hier auch noch, dass es für Motorräder, welche schon mit
PowerCommander und Autotune ausgerüstet sind, diese Art von Modulen als
Ergänzung zum Dynojet Autotune gibt. Bei diesen Modulen entfällt die eigene
Lambdasonde, da hier die Messwerte des Autotune abgegriffen werden, was
die Kosten für solch ein Modul reduziert.
Gruß
ZZR-TREIBER
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