Kraftstoffsystem

Der 4-Zylinder-Ottomotor N14 arbeitet mit einer Direkteinspritzung. Die Direkteinspritzung dient der Leistungssteigerung. Der Kraftstoffdruck beträgt dabei maximal 120 bar (Leerlauf: 50 bar, Volllast: 120 bar).
Durch den Einsatz der Direkteinspritzung entsteht eine homogene Gemischbildung im gesamten Brennraum. Homogene Gemischbildung bedeutet, dass das Kraftstoff-Luft-Verhältnis wie bei der Saugrohreinspritzung stöchiometrisch (Lambda = 1) geregelt wird. Mit ”stöchiometrisch” wird ein Kraftstoff-Luft-Verhältnis von 14,7 Kilogramm Luft zu 1 Kilogramm Kraftstoff bezeichnet. Durch die homogene Gemischbildung kann eine konventionelle Abgasnachbehandlung eingesetzt werden.

Bauteil-Kurzbeschreibung

Folgende Bauteile für die Kraftstoffeinspritzung werden beschrieben:

Hochdruckeinspritzventil

Das Hochdruckeinspritzventil ist seitlich am Zylinder angeordnet. Bei der vollsequenziellen Einspritzung wird jedes Hochdruckeinspritzventil vom DME-Steuergerät über eine eigene Endstufe angesteuert. Dabei wird der Einspritzzeitpunkt des jeweiligen Zylinders an den Betriebszustand angepasst (Drehzahl, Last und Motortemperatur).

Index	Erklärung	Index	Erklärung
1	Ventilsitz	2	Nadel
3	Spule	4	Anschlussleitung
5	Filter	6	Einstellscheibe

Hochdruckpumpe mit Mengensteuerventil

2 Kolben in der Hochdruckpumpe erzeugen den notwendigen Druck im Kraftstoffsystem. Die Einlassnockenwelle treibt die Hochdruckpumpe mechanisch an. Der maximale Kraftstoffdruck beträgt 120 bar. An der Hochdruckpumpe ist das Mengensteuerventil. Das DME-Steuergerät steuert das Mengensteuerventil an.

Index	Erklärung	Index	Erklärung
1	Hochdruckpumpe	2	Mengensteuerventil
3	Steckverbindung

Raildrucksensor

Der Raildrucksensor ist am Rail aus Edelstahl eingebaut. Im Rail wird der verdichtete Kraftstoff zwischengespeichert und auf die Hochdruckeinspritzventile verteilt. Ein Silikonelement auf einer Metallmembrane misst den Kraftstoffdruck im Rail. Der Messbereich des Raildrucksensors reicht von 0 bis 160 bar. Der Raildrucksensor liefert eine proportionale Spannung über den gesamten Messbereich.

Index	Erklärung	Index	Erklärung
1	Rail	2	Raildrucksensor

Wenn der Raildrucksensor ausfällt, wird das Mengensteuerventil im Notlauf von der DME angesteuert.

Elektrische Kraftstoffpumpe

Die elektrische Kraftstoffpumpe ist eine In-Tank-Pumpe. Die DME steuert die Kraftstoffpumpe über das Kraftstoffpumpenrelais an. Das Kraftstoffpumpenrelais ist in der Junction-Box-Elektronik.

Index	Erklärung	Index	Erklärung
1	Digitale Motor Elektronik (DME)	2	Kraftstoffpumpenrelais
3	Junction-Box-Elektronik (JBE)	4	Elektrische Kraftstoffpumpe

Über das Kraftstoffpumpenrelais wird bei Klemme 15 EIN die elektrische Kraftstoffpumpe eingeschaltet.

Tankentlüftungsventil

Das Tankentlüftungsventil regeneriert den Aktivkohlefilter mittels Spülluft. Die durch den Aktivkohlefilter gesaugte Spülluft wird mit Kohlenwasserstoff angereichert und dann dem Verbrennungsmotor zugeführt.

Index	Erklärung	Index	Erklärung
1	2-polige Steckverbindung	2	Tankentlüftungsventil

Das Tankentlüftungsventil ist im stromlosen Zustand geschlossen. Dadurch können bei Motorstillstand keine Kraftstoffdämpfe aus dem Aktivkohlefilter in das Ansaugrohr gelangen.

Systemfunktionen

Folgende Systemfunktionen sind für das Kraftstoffsystem beschrieben:

Hochdruckregelung

Das Mengensteuerventil stellt die Kraftstoffzufuhr von der Niederdruckseite in die Hochdruckseite der Hochdruckpumpe ein. Dadurch wird der gewünschte Raildruck erzielt. Das Mengensteuerventil öffnet hydraulisch zwangsweise ab einem bestimmten Druck in der Hochdruckseite der Hochdruckpumpe. Das Mengensteuerventil ist ein Bauteil der Hochdruckpumpe.
Das Signal vom Raildrucksensor ist ein wichtiges Eingangssignal der DME für die Ansteuerung des Mengensteuerventils (Bauteil der Hochdruckpumpe). Wenn der Raildrucksensor ausfällt, wird das Mengensteuerventil im Notlauf von der DME angesteuert.

Tankentlüftung

Das Tankentlüftungsventil steuert die Regeneration des Aktivkohlefilters mittels Spülluft. Die durch den Aktivkohlefilter gesaugte Spülluft wird je nach Beladung der Aktivkohle mit Kohlenwasserstoff (HC) angereichert. Danach wird die Spülluft dem Motor zur Verbrennung zugeführt.

Das Entstehen von Kohlenwasserstoffen im Kraftstoffbehälter ist abhängig von:

Kraftstofftemperatur und Umgebungstemperatur
Luftdruck
Füllstand im Kraftstoffbehälter

Das Tankentlüftungsventil ist im stromlosen Zustand geschlossen. Dadurch können bei Motorstillstand keine Kraftstoffdämpfe aus dem Aktivkohlefilter in das Ansaugrohr gelangen.

Hinweise für den Service

Allgemeine Hinweise

Hinweis! Mengensteuerventil nicht einzeln tauschbar.

Wegen des Verschmutzungsrisikos darf nur die komplette Hochdruckpumpe getauscht werden.

Länderausführung US

Diagnosemodul für Tankleck (DMTL)

Die Dichtheitsprüfung des Kraftstoffsystems wird regelmäßig nach Abstellen des Motors durchgeführt. Dabei laufen in der Nachlaufzeit der DME folgende Prozesse ab:

Ausgangssituation

Während des normalen Motorbetriebs ist das Umschaltventil im Diagnosemodul in der Stellung ”Regenerierung”. Die Kraftstoffdämpfe werden im Aktivkohlefilter gespeichert und werden in Abhängigkeit von der Ansteuerung des Tankentlüftungsventils dem Motor zugeführt (siehe auch Tankentlüftung).

Überprüfung Startbedingungen
Nach Abstellen des Motors werden die notwendigen Startbedingungen überprüft:
- Motor aus
- Batteriespannung zwischen 11,5 und 14,5 Volt
- keine Fehlerspeichereinträge in der DME zum Diagnosemodul für Tankleck sowie zum Tankentlüftungssystem
- Tankfüllstand größer 10 % und kleiner 90 %
- Umgebungstemperatur zwischen -7 °C und 35 °C
Bei positivem Ergebnis wird die Tankleckdiagnose mit einer Vergleichsmessung gestartet.
Vergleichsmessung
Nach Abstellen des Motors ist das Tankentlüftungsventil immer geschlossen. Das Umschaltventil des Diagnosemoduls bleibt in der Stellung ”Regenerierung”. Die elektrische Leckdiagnosepumpe pumpt Frischluft aus der Umgebung über ein definiertes Leck von 0,5 mm Durchmesser. Die dafür notwendige Stromaufnahme wird als Wert gespeichert. Darauf folgt die eigentliche Tankleckdiagnose.
Tankleckdiagnose
Das Tankentlüftungsventil ist weiterhin geschlossen. Das Umschaltventil des Diagnosemoduls wird in die Stellung ”Diagnose” geschaltet. Die Leckdiagnosepumpe pumpt aus der Umgebung Frischluft in den Tank, wodurch der Innendruck langsam ansteigt. Zu Beginn der Tankleckdiagnose entspricht der Innendruck dem Umgebungsdruck. Die Stromaufnahme ist daher niedrig. Mit zunehmendem Innendruck im Tank steigt die Stromaufnahme. Der Stromaufnahme der Leckdiagnosepumpe wertet die DME aus.
Auswertung des Pumpenstroms
Die DME bewertet den Anstieg der Stromaufnahme in einer bestimmten Zeit. Wenn die Stromaufnahme innerhalb dieser Zeit den gespeicherten Wert übersteigt, wird das Kraftstoffsystem als in Ordnung bewertet. Die Tankleckdiagnose wird beendet.
Wenn die Stromaufnahme den gespeicherten Wert nicht erreicht, wird das Kraftstoffsystem als nicht in Ordnung bewertet.
Die Tankleckdiagnose ermöglicht die Unterscheidung zwischen:
- Grobleck wie z. B. fehlender Tankdeckel
- Feinleck
- Feinstleck
In den Fehlerspeicher der DME wird der relevante Fehler eingetragen. Anschließend wird die Tankleckdiagnose beendet.
Ende der Tankleckdiagnose
Das Umschaltventil wird wieder in die Stellung ”Regenerierung” geschaltet. Die Nachlaufzeit der DME steht für weitere Funktionen zur Verfügung.

Die Tankleckdiagnose kann auch mit dem BMW Diagnosesystem gestartet werden. Dabei laufen die oben beschriebenen Vorgänge ab.

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