Bosch D-Jetronic

Die D-Jetronic war 1967 die erste elektronische (druckgesteuerte) Mehrpunkt-Benzineinspritzanlage (Multipointeinspritzung) für Viertakt-Ottomotoren von Bosch, deren Patent später an japanische Unternehmen verkauft wurde, die heute noch Einspritzanlagen nach diesem Prinzip bauen.

Einsatz

Das erste Serienfahrzeug mit D-Jetronic war der ab 1967 produzierte VW 1600 LE/TLE (Typ 3). Später wurde sie auch in den VW-Modellen 411 E/412 E (Typ 4) und dem VW-Porsche 914/4 verwendet.

Auch andere Hersteller rüsteten bestimmte Modelle mit der D-Jetronic aus:

• Mercedes-Benz ab 1969 im 250 CE der Baureihe W114 und folgenden Typen der Baureihe W 108/109: 280 SE 3,5; 300 SEL 3,5; 280 SE 4,5 (USA) sowie 300 SEL 4,5 (USA). Ab 1972 waren alle Einspritzer von Mercedes auf die D-Jetronic umgestellt.
• Opel Commodore GS/E 2.8 (von April 1970 bis Februar 1975), Admiral B 2.8 (von März 1969 bis Juli 1976), Diplomat B 2.8 (von März 1969 bis Februar 1975)
• Citroën DS 21 ie (von Oktober 1969 bis August 1972), DS 23 (von September 1972 bis Juli 1975), SM Injection (von Mai 1972 bis Juli 1975)
• Volvo P 1800 E (von September 1969 bis Juli 1972), P 1800 ES (von September 1971 bis Juli 1973), 142/144 Grand Luxe (von September 1970 bis Juli 1973) und 164 E (von September 1971 bis Juli 1974)
• Saab 99 E (von November 1969 bis August 1972)
• Renault R 17 (von Oktober 1971 bis August 1973), auch in den Varianten R 17 USA (von Juni 1972 bis Juli 1974), R 17 Gordini (von September 1973 bis Juni 1977)
• bei BMW wurde ab Herbst 1971 der 3,0 Si und der 3,0 CSi sowie ab 1972 auch der 3,0 CSL mit der D-Jetronic ausgeliefert

Ab Mitte der 1970er Jahre verschwand die D-Jetronic wieder aus den aktuellen Modellen, da die Automobilhersteller zunehmend Nachfolgesysteme (K-Jetronic, L-Jetronic) einsetzten.

Funktion

Das Prinzip der D-Jetronic beruht darauf, dass aus dem im Ansaugtrakt des Motors herrschenden Luftdruck der aktuelle Kraftstoffbedarf errechnet wird. Zugrunde liegt die Beobachtung, dass der Krafstoffbedarf direkt abhängig von der Menge der angesaugten Verbrennungsluft ist. Die verfügbare Luftmenge wiederum ist proportional zum Druck im Ansaugluftverteiler hinter der Drosselklappe: Bei geschlossener Drosselklappe kann wenig Luft angesaugt werden und der Luftdruck im Ansaugluftverteiler sinkt. Bei offener Drosselklappe kann viel Luft nachfließen und der Druck im Ansaugluftverteiler steigt. Dieser Druck wird vom Saugrohrdrucksensor (auch Druckfühler genannt) ermittelt und dem Steuergerät als elektrische Regelgröße übergeben. Anhand dieser und einiger weiterer Kenngrößen wie Motordrehzahl, Motor- und Ansauglufttemperatur regelt das Steuergerät die jeweilige Öffnungsdauer der Einspritzventile und damit die Menge des eingespritzten Kraftstoffs.

Wichtigster Meßfühler ist bei der D-Jetronic der Saugrohrdrucksensor (auch Druckfühler oder MAP-Sensor), der dem System auch den Namen gab: Druckfühlergesteuert.

Die für Vier-, Sechs- und Achtzylindermotoren konstruierten Systeme von Bosch haben elektronische Steuergeräte, die in analoger Technik aufgebaut sind. Die Ansteuerung des Analogrechners geschieht durch zwei sich im Zündverteiler gegenüber liegende mechanische Auslösekontakte, die durch einen auf der Verteilerwelle angebrachten Nocken betätigt werden. Jeder Auslösekontakt schaltet eine Gruppe von Einspritzventilen, die je Schaltimpuls des zugehörigen Kontaktes eine Hälfte der Zylinder des Motors mit Kraftstoff versorgen. Die Einspritzung erfolgt in den jeweiligen Ansaugkrümmer; es handelt sich also um eine Saugrohreinspritzung.

Die Steuergeräte der D-Jetronic bestehen aus zwei Platinen, die mit diskreten Bauteilen aufgebaut sind: Einer Hauptplatine, die für alle Anwendungen gemeinsame Komponenten und Funktionen enthält, sowie eine für den jeweiligen Motor speziell entworfene Nebenplatine, mit der die Implementierung des volumetrischen Kennfeldes für den Motor erfolgt. Dies volumetrische Kennfeld ist abhängig von der jeweiligen Motorkonstruktion und wurde vor Entwurf der Schaltung für die Nebenplatine auf einem Leistungsprüfstand durch Messläufe am Motor ermittelt.

Neben der eigentlichen elektronischen Steuerung gibt es noch zusätzliche Steuerelemente, die mehr oder weniger an der Hauptsteuerung vorbei in die Motorsteuerung eingreifen. Dazu gehören:

• Beschleunigungsanreicherung
• Kaltstartanreicherung
• Warmlaufsteuerung.

Änderungen an der gewünschten Steuerkennlinie der Einspritzung konnten nur durch geänderte elektromechanische Messgeber oder eine geänderte Beschaltung des Steuergerätes erfolgen. So kam es recht bald zu verwirrenden und teilweise in sich widersprüchlichen Bestückungsvorschriften. Aus diesem und anderen Gründen war die D-Jetronic bei den damaligen Werkstätten nicht eben beliebt. Da eine Änderung des Regelverhaltens der Anlage eigentlich nicht ohne geänderte Komponenten möglich war, die Automobilhersteller aber häufig den damit verbundenen Kostenaufwand scheuten, wurden insbesondere in den späten Jahren etliche Nebenregelungen durch zusätzliche mechanische Steuerkreise ausgeführt.

Frühe Ausführungen der D-Jetronic besaßen eine sogenannte Schubabschaltung. Diese schaltete die gesamte Kraftstoffzufuhr im Schiebebetrieb, also bei geschlossener Drosselklappe und Motordrehzahl oberhalb 1200 U/min ab. Sie sparte zwar Kraftstoff ein, Motoren mit hoher Laufleistung neigten aber im Schiebebetrieb zum Blaurauchen, da in die Brennräume gelangendes Motoröl erst nach Ende des Schiebebetriebs bei wieder einsetzender Verbrennung mitverbrannt wurde. Diese Schubabschaltung entfiel zwar später, ist aber heute wieder Bestandteil jeder modernen Einspritzanlage. Stattdessen wurde bei bestimmten Fahrzeugen für den US-Markt später eine sogenannte Schubanhebung eingeführt: Eine rein mechanische Hilfssteuerung, die völlig an der D-Jetronic vorbei und nur über Unterdruckventile gesteuert, die die Abgaswerte im Schiebebetrieb verbessern sollte.

Weiterentwicklung

Die Idee der druckgesteuerten Einspritzanlage war brauchbar und die Anlagen zuverlässig; aber die in der analogen Arbeitsweise begründete mangelhafte Flexibilität verlangte viele Varianten des Systems und die damit einhergehenden Probleme in der Ersatzteillogistik führten dazu, dass die D-Jetronic ab Mitte der 1970er Jahre kaum mehr verwendet wurde.

Die japanischen Hersteller, darunter Mitsubishi, Nissan und Toyota, verfeinerten nach Erwerb der Patente das System und merzten die Nachteile komplett aus. Die Steuergeräte sind in digitaler Schaltungstechnik mit Mikroprozessoren aufgebaut; eine Abgasnachbehandlung (Lambda-Regelung) ist integriert. Die Systeme sind sehr zuverlässig und werden in Lizenz z.B. auch in Amerika in vielen Fahrzeugen verbaut.

Bevor man bei Bosch die elektronisch gesteuerte Einspritzanlage ebenfalls weiterentwickelte, wurde ab 1974 die K-Jetronic eingeführt. Mit ihr wollte man den Schwächen der elektronischen Einspritzung aus dem Weg gehen. Vor allem die Betreuung der neuartigen elektronischen Komponenten der D-Jetronic führte, wenn sie einmal ausfielen, was jedoch selten der Fall war, in vielen damals noch nicht auf diese Technik eingestellten Werkstätten, zu Problemen. Die K-Jetronic jedoch ist eine vollständig mechanisch arbeitende Einspritzanlage und keine Weiterentwicklung der D-Jetronic. Die K-Jetronic verwendet jedoch nicht mehr den Unterdruck im Ansaugtrakt des Motors als wichtigste Messgröße, sondern ermittelt die Masse der angesaugten Verbrennungsluft mit einem Luftmengenmesser und nicht indirekt über den Druck.

Währenddessen entwickelte man jedoch aus der D-Jetronic eine vollelektronische Einspritzanlage, die ohne die verschleissanfälligen mechanischen Komponenten der K-Jetronic auskommen sollte, vorerst aber mit dem gleichen Prinzip der Lufterfassung arbeitet wie die K-Jetronic. Die L-Jetronic besaß anfangs ebenfalls einen mechanischen Luftmengenmesser mit Stauklappe. Hier wurde der Stauklappenaussschlag aber nicht mehr mechanisch weitergegeben, sondern in ein elektronisches Signal gewandelt. Der Mengenmesser wurde später von der mit einem präzieseren Luftmassenmesser ausgestatten LH-Motronic ersetzt. Aber auch die D-Jetronic wurde weiterentwickelt (heute z.b. Bosch ME-Motronic), entweder nur mit Map-Sensor ausgestattet (z.B. bei vielen Peugeot-Fahrzeugen), oder sowohl mit Map- und Luftmassensenor ausgestattet (bei Ford-Fahrzeugen).

Literatur

• Charles O. Probst, Bosch Fuel Injection & Engine Management, Robert Bentley Publishers, ISBN 0-8376-0300-5

Quellen

• 40 Jahre elektronische Benzineinspritzung D-Jetronic, bosch-presse.de
• [1] Analyse der Stuergerätefunktion (Englisch)