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Kraftstoffsystem Beschreibung - LF1

Die Kraftstoffanlage ist ein elektronisches, auf Anforderung reagierendes System ohne Tankrücklauf. Bei einer Kraftstoffanlage ohne Tankrücklauf wird die Innentemperatur im Kraftstofftank gesenkt, indem der heiße Kraftstoff vom Motor nicht in den Kraftstofftank zurückfließt. Eine geringere Innentemperatur im Kraftstofftank führt zu einer Senkung der Kraftstoffverdunstung.

Am primären Kraftstoffpumpenmodul im Tankinneren befindet sich eine elektrische Kraftstoffpumpe, die wie eine Turbine arbeitet. Die Kraftstoffpumpe versorgt die Hochdruckkraftstoffpumpe über die Kraftstoffzuleitung mit Kraftstoff. Die Hochdruckkraftstoffpumpe leitet den Kraftstoff an ein Kraftstoffverteilerrohr mit variablem Druck weiter. Der Kraftstoff gelangt durch präzisionsgefertigte Einspritzventile mit mehreren Öffnungen in die Brennkammer. Hochdruckkraftstoffpumpe, Verteilerrohrdruck sowie Zeitpunkt und Dauer der Kraftstoffeinspritzung werden vom Motorsteuergerät (ECM) geregelt.

Das primäre Kraftstofftank-Pumpenmodul besitzt außerdem eine primäre und sekundäre Benzinpumpe. Strömungsverlust in der Kraftstoffpumpe, der durch Dampfentweichung in der Ansaugkammer der Pumpe entsteht, wird durch eine Drosselöffnung, die sich an der Pumpenabdeckung befindet, in die primäre und sekundäre Benzinpumpe abgeleitet. Die primäre Benzimpumpe füllt die Kammer des primären Kraftstofftank-Pumpenmoduls. Die sekundäre Benzimpumpe erzeugt einen Venturi-Effekt, wodurch das Benzin aus der sekundären Seite des Kraftstofftanks durch das Kraftstoffüberleitungsrohr zur primären Seite des Kraftstofftanks gezogen wird.

Die elektronische Kraftstoffanlage ohne Tankrücklauf ist ein von einem Mikroprozessor gesteuertes Kraftstoffversorgungssystem, welches Kraftstoff vom Tank zum Kraftstoffverteilerrohr leitet. Sie fungiert als elektronischer Ersatz für einen herkömmlichen mechanischen Kraftstoffdruckregler. Ein Überdruck-Regelventil innerhalb des Kraftstofftanks bietet ein zusätzliches Maß an Schutz vor Überdruck. Der gewünschte Kraftstoffdruck wird vom Motorsteuergerät (ECM) angefordert und mit Hilfe einer seriellen GMLAN-Datenmeldung an das Steuergerät der Kraftstoffpumpe gesendet. Ein Flüssigkraftstoffdrucksensor liefert die erforderlichen Rückmeldungen, damit das Steuergerät der Kraftstoffpumpe den Kraftstoffdruck mit Lambdaregelung (geschlossener Regelkreis) regeln kann.

Das Steuergerät der Kraftstoffpumpe ist ein austauschbares GMLAN-Modul. Das Steuergerät der Kraftstoffpumpe empfängt die Meldung mit dem Soll-Kraftstoffdruck vom Motorsteuergerät (ECM) und steuert die Kraftstoffpumpe im Tankinneren, um den Soll-Kraftstoffdruck zu erzielen. Das Steuergerät Durchfluss Kraftstoffpumpe sendet ein 25-kHz-PWM-Signal an die Kraftstoffpumpe. Die Pumpendrehzahl wird durch Variieren des Tastverhältnisses für dieses Signal geändert. Kraftstoffpumpe wird mit einer Stromstärke von max. 15 A versorgt. Ein Flüssigkraftstoffdrucksensor liefert Rückmeldungen zum Kraftstoffdruck an das Steuergerät Kraftstoffpumpendurchfluss.

Der Kraftstoffdrucksensor ist ein austauschbares Bauelement (5 V, dreipolig). Der Sensor befindet sich in der Kraftstoffzuleitung vor dem Kraftstofftank und wird vom Steuergerät der Kraftstoffpumpe über einen Fahrzeugkabelsatz mit Strom und Masse versorgt. Der Sensor schickt ein Signal für den Kraftstoffdruck an das Steuergerät der Kraftstoffpumpe. Dieses regelt den Kraftstoffdruck im geschlossenen Regelkreis.

Der Kraftstofftank dient zur Aufbewahrung des Kraftstoffs. Der Kraftstofftank befindet sich am Fahrzeugheck. Der Kraftstofftank wird durch 2 metallene Riemen, die mit dem Unterbau des Fahrzeugs verbunden sind, fixiert. Der Kraftstofftank ist aus Hart-Polyethylen gegossen.

Es handelt sich um einen Sattelkraftstofftank. Da der Kraftstofftank sattelförmig ist, sind zwei Kraftstoffpumpenmodule erforderlich.

Der Kraftstoffeinfüllstutzen verfügt über eine eingebaute Kontrollvorrichtung, um zu verhindern, dass der Tank mit verbleitem Benzin gefüllt werden kann.

Der Kraftstoffeinfüllstutzen ist mit einem mit einem Band fixierten Tankdeckel verschlossen. Ein Drehmomentbegrenzer verhindert, dass der Deckel zu fest zugedreht werden kann. Zum Schließen den Deckel nach rechts drehen, bis Klickgeräusche zu hören sind. Diese zeigen an, dass der Deckel richtig festgedreht wurde und korrekt sitzt.

Am primären Kraftstoffpumpenmodul im Tankinneren befindet sich eine elektrische Kraftstoffpumpe, die wie eine Turbine arbeitet. Die Kraftstoffpumpe versorgt die Hochdruckkraftstoffpumpe über die Kraftstoffzuleitung mit Kraftstoff. Das Kraftstoffpumpenmodul im Kraftstofftank ist mit einem Rücklauf-Rückschlagventil ausgestattet. Das Rückschlagventil erhält den Kraftstoffdruck in der Kraftstoffzuleitung aufrecht, um zu lange Anlasszeiten des Motors zu vermeiden.

Das primäre Kraftstofftank-Pumpenmodul befindet sich innen rechts im Kraftstofftank. Das primäre Kraftstofftank-Pumpenmodul besteht aus den folgenden Hauptbauteilen:

Das sekundäre Kraftstofftank-Pumpenmodul befindet sich innen links im Kraftstofftank. Das sekundäre Kraftstofftank-Pumpenmodul besteht aus den folgenden Hauptbauteilen:

Der Sensor primärer Kraftstoffstand und der Sensor sekundärer Kraftstofftank wechseln den Widerstand auf der Basis des Kraftstoffstands. Das Steuergerät Motor (ECM) überwacht die Signalstromkreise des primären und des sekundären Kraftstoffstandsensors, um den Kraftstofffüllstand zu bestimmen. Wenn der Kraftstofftank voll ist, ist der Widerstand beider Kraftstoffstandsensoren niedrig und das ECM stellt sowohl am Signalstromkreis des primären Kraftstoffstandsensors als auch am Signalstromkreis des sekundären Kraftstoffstandsensors eine niedrige Signalspannung fest. Wenn der Kraftstofftank leer ist, ist der Widerstand beider Kraftstofftanksensoren hoch und das ECM stellt eine hohe Signalspannung fest. Das ECM verwendet die Signalstromkreise des primären und des sekundären Kraftstoffstandsensors zum Berechnen des prozentual verbleibenden Kraftstoffs im Tank. Das ECM sendet die den prozentualen Kraftstoffstand über den High-Speed-CAN-Bus an das Karosserieelektronikmodul (BCM). Das Karosserieelektronikmodul (BCM) sendet das Kraftstoffstandsignal über den Low-Speed-CAN-Bus an das Kombiinstrument, um die Kraftstoffstandanzeige zu steuern.

Die Kraftstoffpumpe ist im Speicherbehälter des primären Kraftstofftankpumpenmoduls befestigt. Die Kraftstoffpumpe ist eine elektrische Pumpe. Der Kraftstoff wird mit einem Druck, der auf den Rückmeldungen des Kraftstoffdrucksensors basiert, zur Hochdruckkraftstoffpumpe gepumpt. Die Kraftstoffpumpe liefert einen konstanten Kraftstofffluss, auch bei niedrigem Kraftstofffüllstand und aggressiven Fahrmanövern. Das Kraftstoffpumpen-Flexrohr dient dazu, die von der Kraftstoffpumpe erzeugten Kraftstoffimpulse und Geräusche zu dämpfen.

Das Überdruck-Regelventil ersetzt den typischen Kraftstoffdruckregler, der in mechanischen Kraftstoffanlagen ohne Tankrücklauf zum Einsatz kommt. Unter normalen Fahrbedingungen ist das Überdruck-Regelventil geschlossen. Das Überdruck-Regelventil dient dazu, Druck beim Abstellen mit heißem Motor abzulassen, und fungiert auch als Kraftstoffdruckregler, falls das Steuergerät Kraftstoffpumpendurchfluss standardmäßig auf ein Kraftstoffpumpen-Tastverhältnis (PWM) von 100 Prozent schaltet. Da die Druckwerte in der Kraftstoffanlage variieren, ist der Öffnungsdruck des Überdruck-Regelventils höher als der Druck, der für Druckregler in mechanischen Kraftstoffanlagen ohne Tankrücklauf verwendet wird.

Die primäre Strahlpumpe befindet sich im primären Kraftstofftank-Pumpenmodul. Strömungsverlust in der Kraftstoffpumpe, der durch Dampfentweichung in der Ansaugkammer der Pumpe entsteht, wird durch eine Drosselöffnung, die sich an der Pumpenabdeckung befindet, in die primäre und sekundäre Benzinpumpe abgeleitet. Die primäre Benzimpumpe füllt die Kammer des primären Kraftstofftank-Pumpenmoduls.

Die sekundäre Strahlpumpe erzeugt einen Venturi-Effekt, wodurch das Benzin aus der sekundären Seite des Kraftstofftanks durch das Überleitungsrohr zur primären Seite des Kraftstofftanks gezogen wird.

Warnung; Zur Verringerung der Brand- und Verletzungsgefahr ist Folgendes zu beachten:

Nylon-Kraftstoffrohre sind so konstruiert, dass sie dem Höchstdruck der Kraftstoffanlage, Kraftstoffzusätzen und Temperaturänderungen standhalten.

Hitzebeständige Gummischläuche oder Wellkunststoffkanäle schützen Rohrabschnitte, die scheuern können oder hohen Temperaturen bzw. Vibrationen ausgesetzt sind.

Nylon-Kraftstoffrohre sind einigermaßen biegsam und können unter dem Fahrzeug in sanften Krümmungen verlaufen. Wenn Nylon-Kraftstoffrohre allerdings stark gebogen werden, treten Knicke auf und der Kraftstoffdurchfluss wird behindert. Darüber hinaus werden Nylon-Kraftstoffrohre steifer, nachdem sie mit Kraftstoff in Kontakt gekommen sind, und können daher leichter knicken, wenn sie zu weit gebogen werden. Bei Arbeiten an Fahrzeugen mit Nylon-Kraftstoffrohren besondere Vorsicht walten lassen.

Schnellkupplungsanschlüsse stellen eine vereinfachte Methode da, um Bauteile der Kraftstoffanlage einzubauen und zu verbinden. Diese Anschlüsse bestehen aus einer individuellen Buchse und einem kompatiblen Steckerteil am Rohrende. Als Dichtungen dienen O-Ringe innerhalb der Buchse. Integrierte Rastnasen innerhalb der Buchse halten die Anschlüsse zusammen.

Der für die Direkteinspritzung erforderliche Hochdruck-Kraftstoff wird von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe geliefert. Die Pumpe ist hinten am Motor montiert und wird von einer Nockenwelle mit drei Nocken an der Auslassnockenwelle, Reihe 2 angetrieben. Diese Pumpe reguliert den Kraftstoffdruck mit einem Stellglied in der Form eines internen magnetschaltergesteuerten Ventils. Damit der Motor unter allen Betriebsbedingungen effizient weiterläuft, fordert das Steuergerät Motor (ECM) – abhängig von der Motordrehzahl und -last – Druck im Bereich von 2 bis 15 MPa (290 bis 2176 psi) an. Ausgangstreiber im ECM liefern ein pulsweitenmoduliertes 12 V-Signal an den Steuerstromkreis der Pumpe, das den Kraftstoffdruck durch Schließen und Öffnen des Steuerventils zu bestimmten Zeitpunkten während Pumpentakten reguliert. Dadurch wird der Anteil jedes Pumpentaktes, der an das Kraftstoffverteilerrohr geliefert wird, effektiv reguliert. Wenn das Steuermagnetventil NICHT mit Strom versorgt wird, arbeitet die Pumpe bei maximaler Durchflussrate. Wenn die Pumpensteuerung ausfällt, wird das Hochdrucksystem von einem Überdruckventil in der Pumpe geschützt, das einen Druckanstieg über 17,5 MPa (2538 psi) verhindert.

Die Baugruppe Kraftstoffverteilerrohr ist mit dem Zylinderkopf verbunden. Das Kraftstoffverteilerrohr versorgt die Einspritzventile mit unter Hochdruck stehendem Kraftstoff. Die Baugruppe Kraftstoffverteilerrohr besteht aus folgenden Bauteilen:

Die Kraftstoffeinspritzanlage ist ein auf Anforderung reagierendes Hochdrucksystem mit Direkteinspritzung und ohne Tankrücklauf. Die Einspritzventile befinden sich im Zylinderkopf unterhalb der Ansaugstutzen und spritzen den Kraftstoff direkt in die Brennkammer. Bei der Direkteinspritzung ist ein hoher Kraftstoffdruck erforderlich, da sich die Einspritzventile innerhalb der Brennkammer befinden. Der Kraftstoffdruck muss größer als der Kompressionsdruck sein, weswegen eine Hochdruckkraftstoffpumpe erforderlich ist. Die Einspritzventile benötigen zudem aufgrund des hohen Kraftstoffdrucks mehr Strom. Das Motorsteuergerät (ECM) versorgt jedes Einspritzventil über einen eigenen Hochspannungsversorgungsstromkreis und einen Hochspannungssteuerstromkreis. Die Hochspannungsversorgungs- und Hochspannungssteuerstromkreise der Einspritzventile werden jeweils vom Motorsteuergerät (ECM) geregelt. Das ECM versorgt die einzelnen Einspritzventile mit Strom, indem der Steuerstromkreis an Masse gelegt wird. Das ECM steuert die einzelnen Einspritzventile mit 65 V. Dies wird von einem Ladekondensator im ECM reguliert. Während der 65-Volt-Ladephase wird der Kondensator über ein Einspritzventil entladen. Dies ermöglicht die Erstöffnung des Einspritzventils. Danach wird das Einspritzventil mit 12 V offen gehalten.

Die Baugruppe Einspritzventil ist ein nach innen öffnender elektromagnetischer Injektor. Das Einspritzventil verfügt über sechs präzisionsbearbeitete Bohrungen, die ein kegelförmiges, ovales Sprühmuster erzeugen. Das Einspritzventil besitzt eine dünne, verlängerte Spitze, um einen ausreichenden Kühlmantel im Zylinderkopf zu ermöglichen.

Der Drucksensor Kraftstoffverteilerrohr erfasst den Kraftstoffdruck innerhalb des Kraftstoffverteilerrohrs. Das Motorsteuergerät (ECM) versorgt den Sensor über den 5-V-Referenzstromkreis mit einer 5-V-Referenzspannung und über den Tiefpegel-Referenzstromkreis mit Masse. Über den Signalstromkreis empfängt das ECM eine unterschiedlich hohe Signalspannung. Das ECM überwacht die Spannung an den Drucksensorstromkreisen des Kraftstoffverteilerrohrs. Bei hohem Kraftstoffdruck ist die Signalspannung hoch. Bei niedrigem Kraftstoffdruck ist die Signalspannung niedrig.

Das Steuergerät Motor (ECM) überwacht die Spannungswerte von verschiedenen Sensoren, um zu bestimmen, wie viel Kraftstoff dem Motor zugeführt werden soll. Indem es die Impulsbreite der Einspritzventile ändert, reguliert das Steuergerät Motor (ECM) die dem Motor zugeführte Kraftstoffmenge. Es gibt verschiedene Varianten, wie der Motor mit Kraftstoff versorgt wird.

Das Motorsteuergerät (ECM) legt eine Spannung an das Steuergerät Kraftstoffpumpe, sobald das ECM erkennt, dass die Zündung eingeschaltet ist. Das Spannungssignal vom ECM an das Steuergerät Kraftstoffpumpe bleibt 2 s aktiv, sofern der Motor nicht gestartet wird oder läuft. Während das Signal empfangen wird, schließt das Kraftstoffpumpen-Steuergerät den Masseschalter des Kraftstofftankpumpenmoduls und versorgt die Kraftstofftankpumpenmodul außerdem mit einer variierenden Spannung, um die Druckvorgabe in der Kraftstoffleitung zu halten. Das ECM berechnet das Luft/Kraftstoff-Verhältnis anhand der von den Sensoren für die Motorkühlmitteltemperatur (ECT), den Saugrohr-Absolutdruck (MAP), die Luftmasse (MAF) und die Drosselklappenstellung eingegangenen Signale. Das System arbeitet solange im Startmodus, bis die Motordrehzahl einen vorgegebenen Wert erreicht.

Während eines Kaltstarts ruft das Steuergerät Motor (ECM) Doppelimpuls-Modus im Betrieb Offener Regelkreis ab, um die Kaltstartemission zu verbessern. Im Doppelimpuls-Modus werden die Einspritzdüsen bei jeder Einspritzung zweimal aktiviert.

Ist der Motor überfettet, kann dieser Zustand durch vollständiges Hinunterdrücken des Gaspedals beseitigt werden. Danach den Motor anlassen. Wenn sich der Sensor Drosselklappenposition in Volllaststellung (WOT) befindet, verringert das ECM die Impulsbreite für die Einspritzventile, um das Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu erhöhen. Das ECM behält dieses Tastverhältnis bei, solange die Drosselklappe auf Volllast steht und die Motordrehzahl unter einem vorgegebenen Wert liegt. Wenn die Drosselklappe nicht auf Volllast bleibt, kehrt das ECM in den Startmodus zurück.

Für den Betriebsmodus gibt es 2 Möglichkeiten: mit und ohne Lambdaregelung (geschlossener bzw. offener Regelkreis). Wenn der Motor anfänglich gestartet wird und die Motordrehzahl einen vorgegebenen Wert überschreitet, wechselt das System in den ungeregelten Betriebsmodus. Das Steuergerät Motor (ECM) ignoriert das Signal der beheizten Lambdasonde. Das ECM berechnet das Luft/Kraftstoff-Verhältnis anhand der von den Sensoren für die Motorkühlmitteltemperatur (ECT), den Saugrohr-Absolutdruck (MAP), die Luftmasse (MAF) und die Drosselklappenstellung eingegangenen Signale. Das System arbeitet so lange ohne Lambdaregelung, bis die folgenden Bedingungen erfüllt werden:

Für die verschiedenen Motoren gibt es bestimmte Werte für die oben beschriebenen Bedingungen, die im EEPROM (elektrisch löschbarer programmierbarer Festspeicher) gespeichert sind. Nach Erreichen dieser Werte wechselt das System in den Betrieb mit Lambdaregelung (geschlossener Regelkreis). Bei aktiver Lambdaregelung berechnet das ECM das Luft/Kraftstoff-Verhältnis und die Einschaltdauer der Einspritzventile anhand der Signale von verschiedenen Sensoren, hauptsächlich aber von den Lambdasonden. So kann das Luft/Kraftstoff-Verhältnis sehr nahe bei 14,7:1 gehalten werden.

Wenn der Fahrer das Gaspedal hinunterdrückt, steigt die in die Zylinder einströmende Luftmenge rasch an. Um ein mögliches Stottern zu verhindern, erhöht das ECM die Impulsbreite für die Einspritzventile, sodass diese während des Beschleunigungsvorgangs mit zusätzlichem Kraftstoff versorgt werden. Dies wird auch als Volllastanreicherung bezeichnet. Das ECM bestimmt die erforderliche Kraftstoffmenge anhand der Drosselklappenstellung, der Motorkühlmitteltemperatur (ECT), des Saugrohr-Absolutdrucks (MAP), der Luftmasse (MAF) und der Motordrehzahl.

Wenn der Fahrer das Gaspedal löst, wird die in die Zylinder einströmende Luftmenge verringert. Das ECM überwacht die dadurch bedingten Änderungen der Drosselklappenstellung, der Luftmasse (MAF) und des Saugrohr-Absolutdrucks (MAP). Das ECM schaltet die Kraftstoffzufuhr komplett ab, wenn sich das Fahrzeug sehr schnell verlangsamt oder die Schubabschaltung länger andauert, wie etwa bei langsamem Ausrollen mit geschlossener Drosselklappe. Die Kraftstoffzufuhr wird abgeschaltet, um eine Beschädigung der Katalysatoren zu vermeiden.

Bei niedriger Batteriespannung kompensiert das Steuergerät Motor (ECM) den schwachen Zündfunken von der Zündung auf folgende Arten:

Das Steuergerät Motor (ECM) schaltet die Kraftstoffzufuhr zu den Einspritzventilen unter den nachfolgend angeführten Bedingungen ab, um die Motor-/Getriebeeinheit vor Beschädigungen zu schützen und das Fahrverhalten zu verbessern:

Das ECM steuert das Luft/Kraftstoff-Gemischaufbereitung, um die bestmögliche Kombination für Fahrkomfort, Kraftstoffverbrauch und Emissionskontrolle zu liefern. Bei Betrieb mit Lambdaregelung (geschlossener Regelkreis) überwacht das Steuergerät Motor (ECM) die Signalspannung der beheizten Lambdasonden und regelt die Kraftstoffzufuhr, indem es anhand dieses Signals die Impulsbreite für die Einspritzventile anpasst. Die Idealwerte für die Kraftstoffeinstellung liegen bei rund 0 Prozent, sowohl für die kurz- als auch die langfristige Kraftstoff-Gemischanpassung. Ein positiver Wert für die Kraftstoff-Gemischanpassung zeigt an, dass das Steuergerät Motor (ECM) mehr Kraftstoff zuführt, um ein zu mageres Gemisch durch Erhöhen der Impulsbreite auszugleichen. Ein negativer Wert für die Kraftstoff-Gemischanpassung zeigt an, dass das Steuergerät Motor (ECM) die Kraftstoffzufuhr verringert, um ein zu fettes Gemisch durch Reduzieren der Impulsbreite auszugleichen. Eine Änderung der Kraftstoffzufuhr führt dazu, dass die Werte für die kurzfristige und die langfristige Kraftstoff-Gemischanpassung geändert werden. Die Werte für die kurzfristige Gemischanpassung ändern sich schnell als Reaktion auf die Signalspannung der Lambdasonden. Diese Änderungen bewirken eine Feinabstimmung der Kraftstoffversorgung des Motors. Die langfristige Gemischanpassung nimmt grobe Anpassungen der Kraftstoffversorgung vor, um die weitere Regelung wieder korrekt einzustellen und zurück an die kurzfristige Kraftstoff-Gemischanpassung zu übergeben. Ein Diagnose-Tester kann zur Überwachung der Werte der kurzfristigen und langfristigen Gemischanpassung verwendet werden. Die Diagnose der langfristigen Kraftstoff-Gemischanpassung basiert auf dem Mittelwert aus mehreren Speichern für das langfristige Geschwindigkeitsanlernen. Das Steuergerät Motor (ECM) wählt die Speicherzellen anhand der Motordrehzahl und der Motorbelastung. Wenn das ECM ein übermäßig mageres oder fettes Kraftstoffgemisch erkennt, wird das ECM einen Fehlercode bezüglich Kraftstoff-Gemischanpassung setzen.