Kraftstoffsystem

Das Niederdrucksystem VW FSI mit Vordruckumschaltung

Um der Problematik des Heißstarts bei Benzin-Direkteinspritzern entgegenzuwirken, ohne die elektrische Kraftstoffpumpe dauerhaft extrem zu belasten, verwendet Volkswagen bei FSI-Motoren der ersten Generation ein Kraftstoffsystem mit Rücklauf und Vordruckumschaltung.

Bauteile der Niederdruckregelung
Die Bauteile der Niederdruckregelung: 1. Kraftstoffvorlauf zur Hochdruckpumpe und zum Kraftstoff-Absperrventil 2. Kraftstoff-Absperrventil 3. Kraftstoff-Druckregler 4. Rücklauf vom Druckregelventil 5. Tankentlüftungsventil 6. Aktivkohlebehälter Bild: Hubertus Günther

FSI ist die Bezeichnung für Benzinmotoren mit Direkteinspritzung. Sie unterscheiden sich von den TSI-Motoren in erster Linie dadurch, dass sie nicht durch Turbolader oder Kompressor aufgeladen werden.

Der Druck im Niederdruckkreis kann hier auf zwei Werte eingestellt werden. Bei hoher Kraftstofftemperatur müssen beim Start und im anschließenden Heißleerlauf Maßnahmen ergriffen werden, um die Dampfblasenbildung in der Hochdruckpumpe zu verhindern. Da die Kraftstofftemperatur nicht direkt ermittelt wird, ist beim Start des Motors der Vordruck erhöht, wenn die Kühlmitteltemperatur mehr als 115 °C und die Ansauglufttemperatur mehr als 50 °C beträgt.

Ein Absperrventil, welches sich zwischen dem Vorlauf zur Hochdruckpumpe und dem Niederdruckregler befindet, wird hierzu vom Motorsteuergerät angesteuert und damit geschlossen. Somit wirkt ein in der Fördereinheit mit der Kraftstoffpumpe integriertes Druckbegrenzungsventil, der Vordruck wird kurzzeitig auf den Wert von 5 – 6,8 bar angehoben.

Das Druckbegrenzungsventil übernimmt an dieser Stelle die Druckregelfunktion. Normalerweise dient es dem Schutz der Komponenten vor Überdruck bei blockiertem Vorlauf.

Nach 30–60 Sekunden ist die Hochdruckpumpe durchspült und so weit abgekühlt, sodass die Gefahr der Dampfblasenbildung nicht mehr besteht. Das Absperrventil öffnet dadurch, dass das Motorsteuergerät die Ansteuerung unterbricht. Das Ventil ist stromlos offen und der Druckregler übernimmt wieder die Regelaufgabe. Er stellt den Vordruck auf 3 bar ein.

 

Zwangsläufig ist bei Ausfall des Absperrventils im geöffneten Zustand oder Abriss der elektrischen Verbindung mit Heißstartproblemen zu rechnen. In extremen Fällen kann das zu einem Fehlerspeichereintrag durch das Ansprechen der Verbrennungsaussetzer-Überwachung führen, hervorgerufen durch die vermehrte Dampfblasenbildung im Hochdruckbereich und die damit einhergehende Schwankung der zylinderindividuellen Einspritzmengen.

Das Absperrventil und der Druckregler befinden sich bei Volkswagen im Motorraum. Es handelt sich also um ein Kraftstoffsystem mit Rücklauf.

Vordruckmessung an einem VW mit Abschaltventil
Vordruckmessung an einem VW mit Abschaltventil. Das Manometer ist in die Saugseite (2) der Hochdruckpumpe (1) adaptiert. Der rote Schleppzeiger (3) im Manometer zeigt den schon gemessenen erhöhten Vordruck von etwa 6 bar. Der schwarze Zeiger (4) signalisiert einen fehlerfreien Normaldruck von 3 bar nach der Umschaltung. Bild: Hubertus Günther

Zur Funktionsprüfung des Niederdruck-Systems schließt der Kfz-Profi ein Manometer am Zulauf der Hochdruckpumpe an und steuert im Stellgliedtest das Kraftstoffdosierventil an. Jetzt sollte der Kraftstoffdruck zwischen 3 bar und 5,8 bar pendeln.

Liegt überhaupt kein Kraftstoffdruck an, muss die Steuerung der Kraftstoffpumpe geprüft werden. Dazu zieht man die Sicherung und ersetzt sie durch ein abgesichertes Kabel. Mit diesem Kabel lässt sich der Pumpenstrom messen, der bei 3,0 bar Druck rund 6,0 A und bei 5,8 bar ungefähr maximal 8,0 A betragen sollte.

Fließt kein Strom, müssen das Pumpenrelais und die Pumpe selbst überprüft werden. Das Kraftstoffdosierventil wird beim Heißstart permanent mit 12 V angesteuert. Der Spulenwiderstand beträgt 17 Ohm ± 1 Ohm.

Dieses Kapitel ist in folgendem Fachbuch erschienen:

Benzin-Direkteinspritzsysteme

Benzin-Direkteinspritzsysteme

1. Auflage 2015, von Heiko Peter, 212 Seiten, zahlreiche Abbildungen, 39,95 Euro

Inhalt (Auszug)

  • Vergleich von Saugrohreinspritzung und Direkteinspritzung
  • Kraftstoffsysteme im Überblick:
    – System MELCO im Mitsubishi GDI und bei Volvo
    – System Siemens der 1. Generation
    – System Bosch mit HDP 1 im VW FSI-Motor (…)
  • Das Kraftstoff-Niederdrucksystem
  • Das Kraftstoff-Hochdrucksystem
  • Kraftstoffinjektoren
  • Das Zündsystem
  • Die Abgasnachbehandlung, Gemisch-Überwachung

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