Das Tunen einer Harley EFI geschieht in zwei Schritten. Der erste ist, die VE-Table richtig einzukalibrieren. Damit wird sichergestellt, dass die EFI aus dem Unterdruck des Einspritzkanals (Manifold) immer die richtige Luftmenge berechnet. Siehe auch:
Wenn man mal das grundlegende Tuning beendet hat, also die VE-Table mit der tatsächlich eingesaugten Luftmenge übereinstimmt, kann man sich an die AFR Tabelle machen. In dieser Tabelle wird festgelegt, wieviel Sprit bei der jeweiligen Drehzahl und Belastung eingespritzt werden soll. Alle weiteren Tuningmassnahmen finden ab jetzt nur noch in der Veränderung der AFR Tabelle statt.
AFR heisst Air-Fuel-Ratio, also das Verhältniss zwischen Luft und Kraftstoff. Wenn der Quotient den Wert 14.6 hat, dann findet eine sogenannte stöchiometrische Verbrennung statt, also eine chemisch vollständige. Für jedes Sauerstoff Atom gibt es auch ein passendes Kohlenstoffatom zur Verbrennung. Das ist recht ökonomisch, und nicht umsonst gibt es in diesem Bereich die wenigsten Abgase. Denn die schädlichen Abgase sind ja gerade unverbrannte oder teiloxidierte Kraftstoffmengen.
Das Ganze hat aber den Nachteil, dass bei dieser Einstellung der Motor natürlich auch sehr heiss läuft. Um einen Benzinmotor kühler laufen zu lassen, hat man seit altersher etwas mehr Sprit beigegeben, der dann durch "Verdampfung" das innere des Brennraums gekühlt hat. Das funktioniert sehr gut.
Ein anderer Aspekt ist, dass die Verbrennung durch die Bewegung des Kolbens nicht immer ganz sauber durchläuft, das heisst nicht alle Kohlenstoffatome "erwischen" in der kurzen Kompressionszeit auch ihren Sauerstoffpartner. Viele vebrennen erst, wenn der Kolben schon fast unten ist. Vergleichbar mit einer grossen Tanzveranstaltung, bei der alle in Bewegung sind. Viele Paare werden sich in dem engen Getümmel erst finden, wenn der Tanz bereits fast vorbei ist. Deshalb vermehrt man einfach eine Komponente, nämlich den Sprit. Damit wird erreicht, dass in der Phase, wo die Motorleistung produziert wird (Kompressionsphase), auch alle Sauerstoffatome rechtzeitig einen "Tanzpartner" bekommen. Sozusagen ein künstlicher "Frauenüberschuss". Das ist die Begründung dafür, dass die AFR für maximales Drehmoment (Durchzug) bei etwa 13.2 liegt.
Der engagierte Harley-Tuner wird also aus Gründen des Drehmoments und der Motorkühlung vom "heiligen Gral" der abgasoptimierten Einstellung abweichen. Bei den folgenden Betrachtungen werde ich die Tabellen des Progamms TTS Mastertune zur Anschauung verwenden. Diese sind aber identisch für die Harley Produkte SERT und SEST. Auch bei anderen Tuningprodukten sieht die AFR Tabelle ähnlich aus.
AFR und Drehmoment, Leistung, Verbrauch:
Von der Firma Edelbrock, die für ihre Tuningprodukte weltberühmt ist, gibt es folgende informative Liste, welchen Einfluss die AFR auf Drehmoment, Leistung und Verbrauch haben:
AFR: Kommentar
6.0: Fettes Limit (warmer Motor)
9.0: Schwarzer Rauch/ wenig Leistung
11.5: Bestes Drehmoment bei WOT
12.2: Beste Leistung beio WOT
13.3: Bestes Drehmoment bei Teillast
14.6: Stöchiometrische Mischung
15.5: Mageres Cruisen
16.5: Bester Verbrauch
18.0: Magergrenze bei Vergaser
22+: Magergrenze EFI
Begriffsdefinitionen:
Das Wort EFI steht für Electronic Fuel Injection. Es bezeichnet also die Elektronik, welche die Einspritzmenge bestimmt.
Eine EFI kann entweder im Open-Loop (OL) Betrieb oder im Closed-Loop (CL) Betrieb arbeiten. Im OL Betrieb werden die Lambdasonden ignoriert, und soviel Gemisch eingespritzt, wie in der jeweiligen AFR Zelle eingetragen ist. Wenn die VE-Table stimmt und der Temperatur- und Luftdrucksensor einwandfrei arbeitet, dann kommt dieses Gemisch auch im Brennraum an.
Im Closed-Loop Betrieb sind die Lambdasonden aktiv, und das Gemisch wird (theoretisch, s.u.) auf genau AFR 14.6 eingestellt. Bei dieser Einstellung werden die Zellen in der AFR Tabelle rot unterlegt. Nur wenn 14.6 in der Zelle steht (Maximalwert), arbeitet die EFI in dieser Zelle im Closed-Loop Betrieb. Bei allen anderen Werten im Open-Loop. Zum Closed-Loop Betrieb und die Funktion der Lambdasonden siehe auch folgende Links:
Um die Sache noch ein bischen zu verwirren ist es aber nicht so, dass wenn 14.6 in der AFR Tabelle steht, auch immer ein AFR 14.6 geliefert werden muss. In der Tabelle steht 14.6 nur, um den CL Betrieb einzuschalten. Welchen AFR die Einspritzanlage dann wirklich liefert, wird in der sogenannten Closed Loop Bias (CLB) Tabelle festgelegt. Normalerweise stehen in diesen Feldern immer Werte um 566 mV, was ziemlich genau einen AFR von 14.6 ergibt. Wenn man den Motor im Closed-Loop Betrieb kühler laufen lassen will, kann man diese Werte auf bis zu 800 mV erhöhen, dadurch wird der AFR auf 14.2 heruntergedreht, ohne wesentliche Einfluss auf den Verbrauch.
Für Anwender des Harley SEST könnte interessant sein, das man mit dem Program smarttune in die CLB Tabelle hineinschreiben kann, wasimmer man will. Das Programm ignoriert die Eingaben einfach und macht, was es (oder die Factory) will. Der TTS Mastertune dagegen funktioniert einwandfrei.
Ein weitere Begriff, der immer wieder auftaucht, ist die Lambdaregelung, bzw. Lambda=1. Wenn das Gemisch, dass aus dem Auspuff kommt, ein stöchiometrisches ist, dann bezeichnet man das auch als Lambda=1. Bei einem Lambdawert <1 ist das Gemisch zu fett, bei Lambda>1 zu mager.
Die eingebaute Lambdasonde in der HD schaltet (sofern man am CLB nix gedreht hat) genau bei Lambda=1. Damit weiss dann die EFI, wann die Mischung "richtig" ist. Die Umrechnung zu AFR ist nicht schwer: Lambda=1 bedeutet AFR 14.6. Ganz exakt ist es 14.68 für Normalbenzin, ich bleibe aber aus Gründen der Einheitlichkeit bei 14.6. Dieser Wert kann übrigens von Spritsorte zu Spritsorte anders sein (siehe Alkohol-Angereicherter Sprit weiter unten).
Wer andere Werte wissen will, benutzt entweder den kleinen Umrechner, der im Mastertune Programm oben in der Titelzeile eingebaut ist, oder benutzt die folgende Tabelle:
Die original AFR Tabelle
Wie sieht nun eine original AFR Tabelle aus, wie sie in die HDs einprogrammiert ist? Das weiss keiner ausser den Herststellern. Eine gute Näherung ist aber, die Maps zu betrachten, die für das Stage1-Kit bereitgestellt werden. Ich habe hier mal die Map AE176-002 genommen, für Standardbikes mit 96cui, bei denen nur der Luftfilter geändert wurde:
Ich nenne diese Map "Das rote Meer". Wie man unschwer sieht ist das gesamte Drehzahlband zwischen 750rpm und 4500rpm im Closed-Loop Betrieb, bei mageren AFR 14.6. Ausserhalb dieses Bereiches schaltet die EFI in den Open-Loop Betrieb und senkt die AFR drastisch auf 13.5 bis 13.0. Das ist nötig, um den Motor zu kühlen und einen Motorkollaps zu verhindern. Ansonsten würde der rote Bereich sicher noch weiter gehen. Diese Map ist nur gut für die Abgaswerte, aber schlecht für die Motorkühlung und das Drehmoment. Das wird halt billigend vom Hersteller in Kauf genommen.
Was bringt uns die Lamda Regelung?
Es macht im Teillastbereich (zwischen 30-55kPA), also leichtes Tröddeln bei Standgas-Halbgas bis 120kmh, keinen weiteren Sinn, den Motor zu fett laufen zu lassen. Schon in den Open-Loop EFI Zeiten (ab Bj 2000, RKCI, Magneti Marelli, als es noch keine Lambda-Sonde gab), war es sinnvoll, den Teillastbereich mager laufen zu lassen. Der Motor wird dabei nicht heiss, und es spart Sprit. Das kann sich auf Langstreckenfahrten durchaus mit einem Liter/100km bemerkbar machen. Das Problem damals war eher zu verhindern, dass das Gemisch magerer als Lambda 1 (= AFR 14.6) wird und der Motor damit richtig heiss wird. Also hat man immer einen Sicherheitsabstand gelassen, also etwa AFR 13,8 statt der wünschenswerten ökonomischen 14.2 eingestellt. Und damit eben auch unnötig viel Mehrverbrauch verursacht.
Was folgt daraus? Die Lambdasonden sind durchaus sinnvoll, einen ökonomischen Teillast-Betrieb bei AFR 14.2 zu gewährleisten. Man hat einen relativ kühlen Motor und dazu spart man noch Sprit. Durch die Lambdasonden hat man nun die Möglichkeit, näher an das Idealgemisch Lambda=1 zu gehen, ohne Gefahr zu laufen, zu mager zu werden.
Ein weiterer Aspekt ist, dass die Lambdaregelung auch den geänderten AFR von Alkohol-angereichertem Sprit ausgleicht. In den USA sind regelmässig 10% Ethanol im Sprit. Der AFR bei Lambda 1 liegt für diesen Sprit bei 14.3. Die Lambdasonden sorgen dafür, dass auch in diesem Fall der Motor niemals zu mager läuft. Deshalb wurde von Harley Davidson ab Bj. 2009 auch die Software zur EFI Programmierung von AFR- auf Lambda Regelung umgestellt. Da meine Maschine aber Bj. 08 ist, bleibe ich bei der Masseinheit AFR. Lambda und AFR lassen sich ja leicht ineinander umrechnen (s.o.).
Die modifizierte AFR Tabelle
Die nächste AFR Tabelle ist deutlich überarbeitet. Sie beruht auf den oben gewonnenen Erkenntnissen:
Wie man sieht, wird hier nur von 1000rpm bis 3000rpm im Closed Loop Betrieb gefahren. Das ist der Bereich, in dem man hauptsächlich auf langen Strecken gemütlich fährt, und in dem der Motor mehr als genug Drehmoment bereitstellt. Auch die Kühlung ist da kein Problem. Die CLB ist wie oben gezeigt durchweg auf 781mV eingestellt, was eine tatsächliche AFR im "roten Bereich" von gesunden 14.2 ergibt.
Wenn es aber trotz der niedrigen Drehzahlen leistungsmässig "zur Sache" gehen soll, also zum Beispiel in den Alpen, schaltet die EFI in den Open-Loop Betrieb und versorgt den Motor mit einem drehmomentfreundlichen AFR von 13.8 bis 13.2. Ab 3500rpm wird die AFR sukzessive auf die kühlen AFR 13.0 abgesenkt, es findet also kein krasser Übergang statt.
In dieser Table (und in der nächsten) steckt übrigens eine kleine Unregelmässigkeit drin: Die Closed-Loop Regelung arbeitet nur im Bereich grösser 26kPa und kleiner 82,99 kPa. Bei mir hat der rote Eintrag in der 20kPa Spalte nur den Sinn, im Schiebebetrieb abzumagern.
Standgas und Hitzemangement
Im Bereich des Standgases kann es vorkommen (zum Beispiel Sommer, Italien, Stau), dass der Motor wegen fehlender Kühlung zu heiss wird. Das merkt man sehr gut an den röstwarmen Oberschenkeln. Die Harleys neuerer Bauart sind mit einem Hitzeschutzmanagement System namens EITMS ausgestattet, dass im Ernstfall die Drehzahl verringert und auch mal nur jedes zweite Mal zündet.
In diesem Zusammenhang ist interessant, dass das EITMS sich immer wieder auf die voreingestellte AFR zurückziehen will. Wenn also im Standgasbereich (750-1000 rpm, 40-50kPA) ein AFR von 14.6 eingestellt ist, wird die EFI immer wieder auf dieses "heisse" Gemisch zurückstellen wollen. Das ist kontraproduktiv. Deshalb ist es angeraten, im Standgasbereich gleichfalls auf Open-Loop Betrieb zu schalten. Zum Thema Standgas allgemein siehe auch:
Eine exotische AFR Tabelle
Ich bin selber mit meinen Versuchen in dieser Richtung noch nicht durch, aber aus folgendem Forum:
Login habe ich diese "ausgefallene" AFR Tabelle heruntergeladen:
Im Drehzahlband von 2000rpm bis 3500rpm läuft dort die EFI im CL-Betrieb, darunter und darüber im Open-Loop Betrieb mit relativ niedrigen Werten. Beachten sollte man besonders die AFR Werte 11.9 und 12.5 bei 750-1000rpm. Das ist bei dieser Maschine das Standgas. Ich werde diese Tafel als Anregung nehmen, meine Eigene weiter zu modifizieren.
Eine open-Loop AFR Tabelle
Im Forum Harleytechtalk verzichtet user rbabos gänzlich auf die Dienste der Lambda Sonden und fährt voller Zufriedenheit mit folgender Map. Diesen "Trick" musste man vor der Einführung des TTS Mastetune anwenden, da der SE Super Tuner nicht immer das gemacht hat, was man prpgrammiert hat. Deshalb hat man die ganze Lambda-Mimik einfach abgeschaltet. Heute ist das nicht mehr nötig/vorteilhaft:
Login
Warum ist die exakte Voreinstellung der VE-Table so bedeutsam, bevor man die AFR modifiziert?
Zum einen, damit die EFI immer genau weiss, wieviel Luft gerade angesaugt wird. Die EFI misst den Unterdruck im Manifold und die Drehzahl, und schaut dann in der VE-Table nach, welcher Luftmenge das jetzt entspricht. Und diese Luftmenge bestimmt dann, wieviel Sprit man zugeben muss.
Wenn dieser VE-Wert nicht stimmt, wird entweder zuviel oder (was schlimmer ist) zu wenig Kraftstoff eingespritzt. Der Motor kann unrund laufen. Wenn zwei benachbarte VE Zellen grob falsch liegen (eine zu hoch, die andere zu niedrig) kann es demnach beim Beschleunigen zu ruckeln oder ungleichen Beschleunigungswerten führen. Ich habe schon VE-Tables gesehen, die Stellenweise bis über 30% voneinander abweichen (vor und nach einer Kalibrierung).
Man könnte jetzt argumentieren, dass die Closed-Loop Steuerung der Lambda-Elektronik diese Ungleicheiten weitgehend ausbügelt. Jetzt wird es kompliziert!
Die Lambda-Elektronik erstellt Korrekturwerte in einer sogenannten Adaptive Fuel Value Tabelle (AFV). Diese Tabelle besteht aus 24 Zellen, die für den gesamten Drehzalbereich gelten. Diese 24 Zellen beeinflussen die VE-Table, um Anpassungen des Gemischs vorzunehmen. Die Lage und die Grösse dieser Zellen ist bei jeder Kalibrierung anders, kann sich von Typ zu Typ und Jahr zu Jahr ändern. Sie beeinflussen alle anderen Zellen in ihrem Umkreis, sobald der Motor im entsprechenden Bereich arbeitet. Und das unabhängig davon, ob diese Zellen Open-Loop oder Closed-Loop sind. Ausser dem Hersteller der Kalibrierung ist die Lage dieser AFV Zellen niemandem bekannt.
Auch dier maximale Verstellbereich der AFV Zellen ist nicht immer gleich und kann von Map zu Map variieren. Ich meine, dass der Erfolg der 2010 Maps von harley genau auf dem Umstand beruhen, dass dieser maximale Verstellweret deutlich vergrössert wurde:
Wenn man eine AFR-Map a la Rotes Meer hat (alles Closed Loop), dann spielt das keine weitere Rolle. Wenn man aber nur eine modifizierte AFR-Tabelle mit kleinem Rotanteil hat, kann folgendes passieren:
Nehmen wir an, die VE Table stimmt im Teillastbereich nicht mit den tatsächlichen Werten überein. Die Lambdaregelung errechnet daraufhin, dass man vielleicht um AFR 0.5 abmagern muss. Dieser Korrekturwert wird jetzt aber nicht nur auf die Bereiche angewandt, die im Closed-Loop sind, sondern im Ernstfall auch auf die restlichen Open-Loop Bereiche, die bei der modifizierten Map ja viel umfangreicher sind. So würde sich ein lokaler Fehler in der VE-Map global Auswirken. Es würde dazu führen, dass nicht die eingetragenen AFR Werte verwendet werden, sondern um -0.5 "korrigierte" Werte. Das Gemisch wird also zu mager.
Deshalb empfieht die Factory auch immer dringend, ja nicht den Closed-Loop Bereich in der AFR table einfach mal so zu verkleinern. Und da hat sie recht!
Zuallererst muss die VE-Table Korrekt sein. Dann braucht die Lambda-Regelung kaum noch eingreifen. Höchstens wenn es einen anderen Sprit mit einem anderen AFR-Lambda Wert gibt. Die Temperatur/Druckunterschiede der angesaugten Luft (zum Beispiel bei der Fahrt von einem Alpenpass runter auf Adria-Meereshöhe) werden ja schon von einem eigenen Mechanismus korrigiert.
Achtung: Bevor man eine neue Map aufspielt, sollten alle Trickstecker entfernt werden. Das sind Stecker, um die Klappensteuerung der Ansaugklappe und der Auspuffklappe stillzulegen und eine Fehlermeldung in der EFI zu vermeiden.
© 2010, Peter Viczena
Wenn man mal das grundlegende Tuning beendet hat, also die VE-Table mit der tatsächlich eingesaugten Luftmenge übereinstimmt, kann man sich an die AFR Tabelle machen. In dieser Tabelle wird festgelegt, wieviel Sprit bei der jeweiligen Drehzahl und Belastung eingespritzt werden soll. Alle weiteren Tuningmassnahmen finden ab jetzt nur noch in der Veränderung der AFR Tabelle statt.
AFR heisst Air-Fuel-Ratio, also das Verhältniss zwischen Luft und Kraftstoff. Wenn der Quotient den Wert 14.6 hat, dann findet eine sogenannte stöchiometrische Verbrennung statt, also eine chemisch vollständige. Für jedes Sauerstoff Atom gibt es auch ein passendes Kohlenstoffatom zur Verbrennung. Das ist recht ökonomisch, und nicht umsonst gibt es in diesem Bereich die wenigsten Abgase. Denn die schädlichen Abgase sind ja gerade unverbrannte oder teiloxidierte Kraftstoffmengen.
Das Ganze hat aber den Nachteil, dass bei dieser Einstellung der Motor natürlich auch sehr heiss läuft. Um einen Benzinmotor kühler laufen zu lassen, hat man seit altersher etwas mehr Sprit beigegeben, der dann durch "Verdampfung" das innere des Brennraums gekühlt hat. Das funktioniert sehr gut.
Ein anderer Aspekt ist, dass die Verbrennung durch die Bewegung des Kolbens nicht immer ganz sauber durchläuft, das heisst nicht alle Kohlenstoffatome "erwischen" in der kurzen Kompressionszeit auch ihren Sauerstoffpartner. Viele vebrennen erst, wenn der Kolben schon fast unten ist. Vergleichbar mit einer grossen Tanzveranstaltung, bei der alle in Bewegung sind. Viele Paare werden sich in dem engen Getümmel erst finden, wenn der Tanz bereits fast vorbei ist. Deshalb vermehrt man einfach eine Komponente, nämlich den Sprit. Damit wird erreicht, dass in der Phase, wo die Motorleistung produziert wird (Kompressionsphase), auch alle Sauerstoffatome rechtzeitig einen "Tanzpartner" bekommen. Sozusagen ein künstlicher "Frauenüberschuss". Das ist die Begründung dafür, dass die AFR für maximales Drehmoment (Durchzug) bei etwa 13.2 liegt.
Der engagierte Harley-Tuner wird also aus Gründen des Drehmoments und der Motorkühlung vom "heiligen Gral" der abgasoptimierten Einstellung abweichen. Bei den folgenden Betrachtungen werde ich die Tabellen des Progamms TTS Mastertune zur Anschauung verwenden. Diese sind aber identisch für die Harley Produkte SERT und SEST. Auch bei anderen Tuningprodukten sieht die AFR Tabelle ähnlich aus.
AFR und Drehmoment, Leistung, Verbrauch:
Von der Firma Edelbrock, die für ihre Tuningprodukte weltberühmt ist, gibt es folgende informative Liste, welchen Einfluss die AFR auf Drehmoment, Leistung und Verbrauch haben:
AFR: Kommentar
6.0: Fettes Limit (warmer Motor)
9.0: Schwarzer Rauch/ wenig Leistung
11.5: Bestes Drehmoment bei WOT
12.2: Beste Leistung beio WOT
13.3: Bestes Drehmoment bei Teillast
14.6: Stöchiometrische Mischung
15.5: Mageres Cruisen
16.5: Bester Verbrauch
18.0: Magergrenze bei Vergaser
22+: Magergrenze EFI
Begriffsdefinitionen:
Das Wort EFI steht für Electronic Fuel Injection. Es bezeichnet also die Elektronik, welche die Einspritzmenge bestimmt.
Eine EFI kann entweder im Open-Loop (OL) Betrieb oder im Closed-Loop (CL) Betrieb arbeiten. Im OL Betrieb werden die Lambdasonden ignoriert, und soviel Gemisch eingespritzt, wie in der jeweiligen AFR Zelle eingetragen ist. Wenn die VE-Table stimmt und der Temperatur- und Luftdrucksensor einwandfrei arbeitet, dann kommt dieses Gemisch auch im Brennraum an.
Im Closed-Loop Betrieb sind die Lambdasonden aktiv, und das Gemisch wird (theoretisch, s.u.) auf genau AFR 14.6 eingestellt. Bei dieser Einstellung werden die Zellen in der AFR Tabelle rot unterlegt. Nur wenn 14.6 in der Zelle steht (Maximalwert), arbeitet die EFI in dieser Zelle im Closed-Loop Betrieb. Bei allen anderen Werten im Open-Loop. Zum Closed-Loop Betrieb und die Funktion der Lambdasonden siehe auch folgende Links:
Um die Sache noch ein bischen zu verwirren ist es aber nicht so, dass wenn 14.6 in der AFR Tabelle steht, auch immer ein AFR 14.6 geliefert werden muss. In der Tabelle steht 14.6 nur, um den CL Betrieb einzuschalten. Welchen AFR die Einspritzanlage dann wirklich liefert, wird in der sogenannten Closed Loop Bias (CLB) Tabelle festgelegt. Normalerweise stehen in diesen Feldern immer Werte um 566 mV, was ziemlich genau einen AFR von 14.6 ergibt. Wenn man den Motor im Closed-Loop Betrieb kühler laufen lassen will, kann man diese Werte auf bis zu 800 mV erhöhen, dadurch wird der AFR auf 14.2 heruntergedreht, ohne wesentliche Einfluss auf den Verbrauch.
Für Anwender des Harley SEST könnte interessant sein, das man mit dem Program smarttune in die CLB Tabelle hineinschreiben kann, wasimmer man will. Das Programm ignoriert die Eingaben einfach und macht, was es (oder die Factory) will. Der TTS Mastertune dagegen funktioniert einwandfrei.
Ein weitere Begriff, der immer wieder auftaucht, ist die Lambdaregelung, bzw. Lambda=1. Wenn das Gemisch, dass aus dem Auspuff kommt, ein stöchiometrisches ist, dann bezeichnet man das auch als Lambda=1. Bei einem Lambdawert <1 ist das Gemisch zu fett, bei Lambda>1 zu mager.
Die eingebaute Lambdasonde in der HD schaltet (sofern man am CLB nix gedreht hat) genau bei Lambda=1. Damit weiss dann die EFI, wann die Mischung "richtig" ist. Die Umrechnung zu AFR ist nicht schwer: Lambda=1 bedeutet AFR 14.6. Ganz exakt ist es 14.68 für Normalbenzin, ich bleibe aber aus Gründen der Einheitlichkeit bei 14.6. Dieser Wert kann übrigens von Spritsorte zu Spritsorte anders sein (siehe Alkohol-Angereicherter Sprit weiter unten).
Wer andere Werte wissen will, benutzt entweder den kleinen Umrechner, der im Mastertune Programm oben in der Titelzeile eingebaut ist, oder benutzt die folgende Tabelle:
Die original AFR Tabelle
Wie sieht nun eine original AFR Tabelle aus, wie sie in die HDs einprogrammiert ist? Das weiss keiner ausser den Herststellern. Eine gute Näherung ist aber, die Maps zu betrachten, die für das Stage1-Kit bereitgestellt werden. Ich habe hier mal die Map AE176-002 genommen, für Standardbikes mit 96cui, bei denen nur der Luftfilter geändert wurde:
Ich nenne diese Map "Das rote Meer". Wie man unschwer sieht ist das gesamte Drehzahlband zwischen 750rpm und 4500rpm im Closed-Loop Betrieb, bei mageren AFR 14.6. Ausserhalb dieses Bereiches schaltet die EFI in den Open-Loop Betrieb und senkt die AFR drastisch auf 13.5 bis 13.0. Das ist nötig, um den Motor zu kühlen und einen Motorkollaps zu verhindern. Ansonsten würde der rote Bereich sicher noch weiter gehen. Diese Map ist nur gut für die Abgaswerte, aber schlecht für die Motorkühlung und das Drehmoment. Das wird halt billigend vom Hersteller in Kauf genommen.
Was bringt uns die Lamda Regelung?
Es macht im Teillastbereich (zwischen 30-55kPA), also leichtes Tröddeln bei Standgas-Halbgas bis 120kmh, keinen weiteren Sinn, den Motor zu fett laufen zu lassen. Schon in den Open-Loop EFI Zeiten (ab Bj 2000, RKCI, Magneti Marelli, als es noch keine Lambda-Sonde gab), war es sinnvoll, den Teillastbereich mager laufen zu lassen. Der Motor wird dabei nicht heiss, und es spart Sprit. Das kann sich auf Langstreckenfahrten durchaus mit einem Liter/100km bemerkbar machen. Das Problem damals war eher zu verhindern, dass das Gemisch magerer als Lambda 1 (= AFR 14.6) wird und der Motor damit richtig heiss wird. Also hat man immer einen Sicherheitsabstand gelassen, also etwa AFR 13,8 statt der wünschenswerten ökonomischen 14.2 eingestellt. Und damit eben auch unnötig viel Mehrverbrauch verursacht.
Was folgt daraus? Die Lambdasonden sind durchaus sinnvoll, einen ökonomischen Teillast-Betrieb bei AFR 14.2 zu gewährleisten. Man hat einen relativ kühlen Motor und dazu spart man noch Sprit. Durch die Lambdasonden hat man nun die Möglichkeit, näher an das Idealgemisch Lambda=1 zu gehen, ohne Gefahr zu laufen, zu mager zu werden.
Ein weiterer Aspekt ist, dass die Lambdaregelung auch den geänderten AFR von Alkohol-angereichertem Sprit ausgleicht. In den USA sind regelmässig 10% Ethanol im Sprit. Der AFR bei Lambda 1 liegt für diesen Sprit bei 14.3. Die Lambdasonden sorgen dafür, dass auch in diesem Fall der Motor niemals zu mager läuft. Deshalb wurde von Harley Davidson ab Bj. 2009 auch die Software zur EFI Programmierung von AFR- auf Lambda Regelung umgestellt. Da meine Maschine aber Bj. 08 ist, bleibe ich bei der Masseinheit AFR. Lambda und AFR lassen sich ja leicht ineinander umrechnen (s.o.).
Die modifizierte AFR Tabelle
Die nächste AFR Tabelle ist deutlich überarbeitet. Sie beruht auf den oben gewonnenen Erkenntnissen:
Wie man sieht, wird hier nur von 1000rpm bis 3000rpm im Closed Loop Betrieb gefahren. Das ist der Bereich, in dem man hauptsächlich auf langen Strecken gemütlich fährt, und in dem der Motor mehr als genug Drehmoment bereitstellt. Auch die Kühlung ist da kein Problem. Die CLB ist wie oben gezeigt durchweg auf 781mV eingestellt, was eine tatsächliche AFR im "roten Bereich" von gesunden 14.2 ergibt.
Wenn es aber trotz der niedrigen Drehzahlen leistungsmässig "zur Sache" gehen soll, also zum Beispiel in den Alpen, schaltet die EFI in den Open-Loop Betrieb und versorgt den Motor mit einem drehmomentfreundlichen AFR von 13.8 bis 13.2. Ab 3500rpm wird die AFR sukzessive auf die kühlen AFR 13.0 abgesenkt, es findet also kein krasser Übergang statt.
In dieser Table (und in der nächsten) steckt übrigens eine kleine Unregelmässigkeit drin: Die Closed-Loop Regelung arbeitet nur im Bereich grösser 26kPa und kleiner 82,99 kPa. Bei mir hat der rote Eintrag in der 20kPa Spalte nur den Sinn, im Schiebebetrieb abzumagern.
Standgas und Hitzemangement
Im Bereich des Standgases kann es vorkommen (zum Beispiel Sommer, Italien, Stau), dass der Motor wegen fehlender Kühlung zu heiss wird. Das merkt man sehr gut an den röstwarmen Oberschenkeln. Die Harleys neuerer Bauart sind mit einem Hitzeschutzmanagement System namens EITMS ausgestattet, dass im Ernstfall die Drehzahl verringert und auch mal nur jedes zweite Mal zündet.
In diesem Zusammenhang ist interessant, dass das EITMS sich immer wieder auf die voreingestellte AFR zurückziehen will. Wenn also im Standgasbereich (750-1000 rpm, 40-50kPA) ein AFR von 14.6 eingestellt ist, wird die EFI immer wieder auf dieses "heisse" Gemisch zurückstellen wollen. Das ist kontraproduktiv. Deshalb ist es angeraten, im Standgasbereich gleichfalls auf Open-Loop Betrieb zu schalten. Zum Thema Standgas allgemein siehe auch:
Eine exotische AFR Tabelle
Ich bin selber mit meinen Versuchen in dieser Richtung noch nicht durch, aber aus folgendem Forum:
Login habe ich diese "ausgefallene" AFR Tabelle heruntergeladen:
Im Drehzahlband von 2000rpm bis 3500rpm läuft dort die EFI im CL-Betrieb, darunter und darüber im Open-Loop Betrieb mit relativ niedrigen Werten. Beachten sollte man besonders die AFR Werte 11.9 und 12.5 bei 750-1000rpm. Das ist bei dieser Maschine das Standgas. Ich werde diese Tafel als Anregung nehmen, meine Eigene weiter zu modifizieren.
Eine open-Loop AFR Tabelle
Im Forum Harleytechtalk verzichtet user rbabos gänzlich auf die Dienste der Lambda Sonden und fährt voller Zufriedenheit mit folgender Map. Diesen "Trick" musste man vor der Einführung des TTS Mastetune anwenden, da der SE Super Tuner nicht immer das gemacht hat, was man prpgrammiert hat. Deshalb hat man die ganze Lambda-Mimik einfach abgeschaltet. Heute ist das nicht mehr nötig/vorteilhaft:
Login
Warum ist die exakte Voreinstellung der VE-Table so bedeutsam, bevor man die AFR modifiziert?
Zum einen, damit die EFI immer genau weiss, wieviel Luft gerade angesaugt wird. Die EFI misst den Unterdruck im Manifold und die Drehzahl, und schaut dann in der VE-Table nach, welcher Luftmenge das jetzt entspricht. Und diese Luftmenge bestimmt dann, wieviel Sprit man zugeben muss.
Wenn dieser VE-Wert nicht stimmt, wird entweder zuviel oder (was schlimmer ist) zu wenig Kraftstoff eingespritzt. Der Motor kann unrund laufen. Wenn zwei benachbarte VE Zellen grob falsch liegen (eine zu hoch, die andere zu niedrig) kann es demnach beim Beschleunigen zu ruckeln oder ungleichen Beschleunigungswerten führen. Ich habe schon VE-Tables gesehen, die Stellenweise bis über 30% voneinander abweichen (vor und nach einer Kalibrierung).
Man könnte jetzt argumentieren, dass die Closed-Loop Steuerung der Lambda-Elektronik diese Ungleicheiten weitgehend ausbügelt. Jetzt wird es kompliziert!
Die Lambda-Elektronik erstellt Korrekturwerte in einer sogenannten Adaptive Fuel Value Tabelle (AFV). Diese Tabelle besteht aus 24 Zellen, die für den gesamten Drehzalbereich gelten. Diese 24 Zellen beeinflussen die VE-Table, um Anpassungen des Gemischs vorzunehmen. Die Lage und die Grösse dieser Zellen ist bei jeder Kalibrierung anders, kann sich von Typ zu Typ und Jahr zu Jahr ändern. Sie beeinflussen alle anderen Zellen in ihrem Umkreis, sobald der Motor im entsprechenden Bereich arbeitet. Und das unabhängig davon, ob diese Zellen Open-Loop oder Closed-Loop sind. Ausser dem Hersteller der Kalibrierung ist die Lage dieser AFV Zellen niemandem bekannt.
Auch dier maximale Verstellbereich der AFV Zellen ist nicht immer gleich und kann von Map zu Map variieren. Ich meine, dass der Erfolg der 2010 Maps von harley genau auf dem Umstand beruhen, dass dieser maximale Verstellweret deutlich vergrössert wurde:
Wenn man eine AFR-Map a la Rotes Meer hat (alles Closed Loop), dann spielt das keine weitere Rolle. Wenn man aber nur eine modifizierte AFR-Tabelle mit kleinem Rotanteil hat, kann folgendes passieren:
Nehmen wir an, die VE Table stimmt im Teillastbereich nicht mit den tatsächlichen Werten überein. Die Lambdaregelung errechnet daraufhin, dass man vielleicht um AFR 0.5 abmagern muss. Dieser Korrekturwert wird jetzt aber nicht nur auf die Bereiche angewandt, die im Closed-Loop sind, sondern im Ernstfall auch auf die restlichen Open-Loop Bereiche, die bei der modifizierten Map ja viel umfangreicher sind. So würde sich ein lokaler Fehler in der VE-Map global Auswirken. Es würde dazu führen, dass nicht die eingetragenen AFR Werte verwendet werden, sondern um -0.5 "korrigierte" Werte. Das Gemisch wird also zu mager.
Deshalb empfieht die Factory auch immer dringend, ja nicht den Closed-Loop Bereich in der AFR table einfach mal so zu verkleinern. Und da hat sie recht!
Zuallererst muss die VE-Table Korrekt sein. Dann braucht die Lambda-Regelung kaum noch eingreifen. Höchstens wenn es einen anderen Sprit mit einem anderen AFR-Lambda Wert gibt. Die Temperatur/Druckunterschiede der angesaugten Luft (zum Beispiel bei der Fahrt von einem Alpenpass runter auf Adria-Meereshöhe) werden ja schon von einem eigenen Mechanismus korrigiert.
Achtung: Bevor man eine neue Map aufspielt, sollten alle Trickstecker entfernt werden. Das sind Stecker, um die Klappensteuerung der Ansaugklappe und der Auspuffklappe stillzulegen und eine Fehlermeldung in der EFI zu vermeiden.
© 2010, Peter Viczena
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