Elektronische Kraftstoffeinspritzung (EFI)

Die elektronische Kraftstoffeinspritzung, fast immer mit EFI abgekürzt, bezeichnet das System, bei dem die Kraftstoffversorgung eines modernen Motors elektronisch statt mechanisch geregelt wird. Ein Netz aus Sensoren meldet dem elektronischen Steuergerät die jeweiligen Betriebsbedingungen des Motors, woraufhin dieses exakt berechnet, wie viel Kraftstoff jeder Zylinder benötigt, und die elektrisch betätigten Einspritzventile entsprechend ansteuert. Das Ergebnis ist eine Verbrennung, die weitaus präziser, sauberer und anpassungsfähiger abläuft, als es das abgelöste Bauteil je leisten konnte.

Dieser Vorgänger war der Vergaser, ein rein mechanisches Gerät, das auf den Sog der einströmenden Luft setzte, um den Kraftstoff durch kalibrierte Düsen anzusaugen. So raffiniert er auch war, der Vergaser konnte das richtige Gemisch nur annähern und tat sich schwer damit, sich an wechselnde Temperatur, Höhe und Last anzupassen, was ihn mit den schärfer werdenden Abgas- und Verbrauchsanforderungen kaum noch vereinbar machte. Ab Ende der 1980er-Jahre verdrängte ihn die EFI, und in den 1990er-Jahren waren Vergaser aus Neuwagen praktisch verschwunden.

Im Betrieb wertet das Steuergerät Eingangsgrößen wie die Masse oder das Volumen der angesaugten Luft, die Drosselklappenstellung, die Motordrehzahl und den Kurbelwinkel, die Kühlmitteltemperatur sowie den von der Lambdasonde gemeldeten Restsauerstoffgehalt im Abgas aus. Daraus ermittelt es die Öffnungsdauer der Einspritzventile, häufig als Einspritzdauer oder Pulsweite bezeichnet, die die richtige Kraftstoffmenge liefert, während eine getrennte Berechnung den Zündzeitpunkt festlegt. Entscheidend ist, dass die Lambdasonde den Regelkreis schließt: Das System trimmt die Einspritzung fortlaufend so, dass das Gemisch nahe am chemisch idealen, stöchiometrischen Verhältnis bleibt, was den Katalysator wirkungsvoll arbeiten lässt und die Emissionen niedrig hält. Es kann das Gemisch außerdem für Kaltstart und Volllast anreichern oder im Schub die Einspritzung ganz abschalten, um Kraftstoff zu sparen.

EFI ist ein Oberbegriff, der mehrere bauliche Ausführungen umfasst. Die frühe Zentraleinspritzung nutzte ein einziges Einspritzventil, das alle Zylinder versorgte, ähnlich einem elektronischen Vergaser. Die Mehrpunkt- oder Saugrohreinspritzung gab jedem Zylinder ein eigenes Ventil, das auf das Einlassventil spritzte, was Verteilung und Ansprechverhalten verbesserte. Die moderne Direkteinspritzung führt das Prinzip weiter und platziert das Ventil mit sehr hohem Druck unmittelbar im Brennraum; ungeachtet der Bauform bleiben die regelnde Elektronik und die Sensorstrategie im Kern dieselben.

Die Vorteile gegenüber der mechanischen Dosierung sind erheblich: leichteres Starten bei jeder Witterung, ruhigerer Lauf, geringerer Verbrauch, mehr Leistung, niedrigere Emissionen sowie die Fähigkeit zur Selbstanpassung und sogar Selbstdiagnose über die Onboard-Diagnose. Der Preis dafür ist die Komplexität und die Abhängigkeit von funktionierenden Sensoren und Leitungen, sodass Störungen meist elektronischer Natur sind und über Diagnosegeräte ausgelesen statt mit dem Schraubendreher eingestellt werden. EFI bildet heute die Grundlage praktisch jedes Otto-Verbrennungsmotors und damit den Rahmen, in dem alle weiteren Verfeinerungen der Gemischbildung arbeiten.