EFI-Sensoren und Verwendungen

Dec 19, 2023

EFI-Systeme erfordern große Datenmengen, um das erwartete EFI-Erlebnis bereitzustellen. Mithilfe elektrischer Sensoren übermitteln wir die Betriebszustände des Motors an das Steuergerät, das es dann für dessen Berechnungen verwendet. Das Steuergerät vergleicht diese Daten mit benutzerdefinierten Tabellen und führt im Hintergrund Berechnungen durch, um den Motor, das Getriebe oder andere Unterkomponenten korrekt zu verwalten.

Sensoren wie Kurbel- und Nockensensoren können 12-V-, 5-V- oder Magnetsensoren sein, während andere mit einer 0-5-Volt-Referenz arbeiten oder eine Widerstandsbeziehung zur Erde verwenden, wie z. B. ein Thermistor. EFI-Systeme können zahlreiche Sensoren verwenden, um viele Aufgaben auszuführen, einschließlich der Datenerfassung. Dieser Artikel konzentriert sich jedoch nur auf die erforderlichen Sensoren. Zu verstehen, wie jeder Sensor in einem EFI-System funktioniert, kann uns bei der Diagnose und Abstimmung helfen. Nachfolgend sind einige gängige Sensoren und ihre Verwendung aufgeführt.

Der Kurbelwellensensor, auch Kurbelpositionssensor genannt, ist der wichtigste Sensor im EFI-System. Ein Kurbelsensor in seiner einfachsten Form versorgt das Steuergerät lediglich mit einem Drehzahlsignal. Wenn kein Drehzahleingang vorhanden ist, erzeugt das Steuergerät keinen Ausgang und der Motor läuft nicht.

Ein Nockenwellen-Positionssensor ist nicht so kritisch wie ein Kurbelwellensensor, da viele Anwendungen ohne ihn laufen, es sei denn, er wird als ECU-Eingang benötigt. Funktionen wie zeitgesteuerte sequenzielle Betankung, spulennahe „CNP“-Zündungen und individuelle Zylindersteuerung erfordern alle einen Nockensensoreingang für eine korrekte Funktion. Dies liegt daran, dass ein vollständiger Zyklus eines 4-Takt-Motors zwei vollständige Umdrehungen der Kurbel erfordert, sodass die Kurbelleistung nicht ausreicht. Die Platzierung eines Sensors an der Nocke ist der ideale Ort, um ein bestimmtes Ereignis wie den Kompressionshub des Zylinders Nr. 1 zu identifizieren und so die Anforderung einer korrekten Nockeneingabe zu erfüllen.

Ein TPS ist einfach ein Potentiometer mit einem Schieber, der eine Spannung relativ zur Position der Drosselklappenöffnung ausgibt. Die Identifizierung der Leerlaufposition ist eine entscheidende Funktion des TPS, da das Steuergerät die Steuerung des Leerlaufs unterstützt, indem es die Timing-Trimmung und die IAC-Position verwendet, um die Zielleerlaufdrehzahl zu erreichen. Wenn der Gashebel gedrückt wird und sich nicht mehr im Leerlauf befindet, werden diese Funktionen ausgeschaltet.

Wenn das TPS über die Leerlaufposition hinaus vorgeschoben wird, aktiviert das Steuergerät die Drosselklappensteuerung des IAC. Dadurch wird die IAC in eine bestimmte Öffnungsposition gebracht, die so programmiert ist, dass sie langsamer schließt und den Motor nach dem Schließen des Gashebels in den Leerlauf bringt.

Das TPS wird auch zur Beschleunigeranreicherung (AE-Kraftstoffzufuhr) verwendet. Je schneller das TPS bewegt wird (Änderungsrate), desto größer ist normalerweise der Kraftstofffluss, um den Drosselklappenübergang abzudecken. TPS-Eingänge werden zusammen mit einigen Übertragungssteuerungsparametern auch für die Clear-Flood-Funktion verwendet.

Der IAC ist ein elektronisch gesteuertes Vakuumleck, das zur Steuerung der Motordrehzahl im Leerlauf verwendet wird. Es wird oft als Sensor bezeichnet, in Wirklichkeit handelt es sich jedoch um einen Aktor, da die IAC Befehle vom Steuergerät erhält.

Die Hauptfunktion besteht darin, die Luftleckage in den Motor zu erhöhen oder zu begrenzen, um die angestrebte Leerlaufdrehzahl zu erreichen. Eine weitere Funktion besteht darin, dem Motor beim Anlassen zusätzliche Luft zuzuführen, um das Öffnen des Gashebels für einen schnellen Start zu simulieren. Der nach dem Start auftretende Drehzahlanstieg hängt davon ab, wie weit die IAC beim Anlassen geöffnet ist. Die meisten IAC-Variablen basieren auf dem Kühlmitteltemperatursensor mit Eingang auch vom TPS.

Als Thermistor ermöglicht das Widerstandsventil relativ zur Masse der ECU die Berechnung der Kühlmitteltemperatur. Die Hauptfunktion besteht darin, eine Kraftstoffkorrektur abhängig von der Kühlmitteltemperatur bereitzustellen, insbesondere im kalten Zustand. Obwohl es einem Vergaser-Choke ähnelt, der die Kraftstoffzufuhr im kalten Zustand erhöht, fügt ein EFI-System lediglich den zusätzlichen Kraftstoff hinzu, ohne dass ein Choke erforderlich ist. Neben der Änderung des Kraftstoffanteils können wir auch das Timing und andere vom Kühlmittel abhängige Variablen ausgleichen.

Ein weiterer Sensor der Thermistorfamilie, der IAT, wird zur Messung der Einlasslufttemperaturen verwendet. Dieser Sensor ist wichtiger als viele denken, aber auf subtile Weise. Bei der Einstellung der Geschwindigkeitsdichte verwendet das Steuergerät die Lufttemperatur, um einen Wert für die Luftdichte zu berechnen, um eine höhere Genauigkeit der Kraftstoffzufuhr während der Kompensation im geschlossenen Regelkreis zu ermöglichen. Darüber hinaus wird die IAT häufig in aufgeladenen Anwendungen eingesetzt und stellt Zünd- und Kraftstoffmodifikatoren für Abstimmungskorrekturen basierend auf den Einlasslufttemperaturen bereit.

Der MAP-Sensor ist im Grunde nichts anderes als ein elektrisch gesteuertes Vakuummessgerät und wird für die Abstimmung des Speed ​​Density-Algorithmus benötigt. Ähnlich wie ein normales Vakuummeter misst es den Differenzdruck im Ansaugtrakt gegenüber der Atmosphäre. Hohe Druckwerte im Einlass weisen auf eine höhere Last hin, wenn sich der Motor bei Vollgas dem Gleichgewicht mit dem Außendruck nähert.

Umgekehrt deuten niedrigere Druckwerte auf ein „Vakuum“ hin, das mit einer Verzögerung einhergeht. Das Steuergerät verwendet diese Druckwerte, um die Motorlast zu identifizieren und liefert dann den programmierten Primärkraftstoff und den programmierten Zeitpunkt für die jeweilige Last. MAP-Sensoren werden in Bar bewertet, wobei ein 1-bar-MAP-Sensor 1 Atmosphäre oder 14,7 psi entspricht. Um den Ladedruck abzulesen, ist ein MAP von mindestens 2 bar und ein maximaler Ladedruckwert von 14,7 psi erforderlich. Ein 3-bar-Druck hat einen Boost-Bereich von 29,4 psi und so weiter. Speed ​​Density ist aufgrund seiner Flexibilität der Tuning-Algorithmus, der von den meisten Aftermarket-Steuergeräten verwendet wird.

Ein Luftmassenmesser misst das tatsächlich vom Motor verbrauchte Luftvolumen und ist normalerweise auf OEM-Anwendungen beschränkt. Da MAF die tatsächlich verbrauchte Luft misst, ist die Abstimmung auf ein Ziel-Luft-/Kraftstoffverhältnis präziser und gilt als dem Geschwindigkeitsdichtealgorithmus (MAP-Sensor) überlegen. Der MAF-Wert ist dann im Nachteil, wenn die einströmende Luft nicht mehr laminar über dem Sensor ist, was zu fehlerhaften Messwerten an das Steuergerät führt.

Diese Störungen im Luftstrom können das Ergebnis einer aggressiven Nockenwelle, einer Verschiebung des Sensors vom OEM-Standort oder einer Umleitung der Einlassleitungen sein, was Speed ​​Density zur besten Option für nicht serienmäßige Anwendungen macht. Erhöhte Anwendungen können auch dazu führen, dass der MAF aus seinem spezifizierten Bereich fällt, was zu einem Mangel an genauen Daten führt. In einigen Fällen integrieren OEM-Managementsysteme die Geschwindigkeitsdichte zusammen mit dem MAF und nutzen beides, um die beste Kraftstoffkontrolle zu gewährleisten.

Wie Sie sehen, sind die meisten EFI-Sensoren relativ einfach und liefern dieselben Daten, die wir seit Jahren in der Automobildiagnose verwenden. Wenn Sie jedoch die Funktion jedes einzelnen Sensors kennen und wissen, wie er auf das Steuergerät wirkt, kann dies bei der Diagnose und Feinabstimmung Ihres EFI-Systems hilfreich sein.

Andrew Starr, Starr Performance und Consulting – Starrperformancetuning.com