Beschleunigungsanreicherung

Wozu Beschleunigungsanreicherung??

Fast jeder, der schon mal eine Megasquirt abgestimmt hat kennt das Phänomen: Der Motor läuft in jeder Lebenslage gut, aber das "dazwischen" stimmt nicht. Sobald man aufs Gas latscht "verschluckt" sich der Motor. Wer eine Breitbandsonde nebst Display hat sieht sicherlich, dass der Motor in diesem Moment abmagert. Elementare Erkenntnisse hierzu und warum das so ist finden sich in einer Patentschrift von Toyota

Das ganze physikalische Phänomen daher hier in Kurzform:

• Da die Einspritzventile nicht direkt in den Brennraum, sondern in den Ansaugkanal einspritzen, kondensiert immer ein gewisser Anteil Kraftstoff an den Kanalwänden.
• dieser Kraftstoff legt sich wie eine "permanente Pfütze" auf die Kanalwände

Das bedeutet, dass ständig eine gewisse Menge Kraftstoff auf den Kanalwänden "zwischengelagert" wird. Gemäß der Toyota Patentschrift wird die "Wandfilm" genannte Menge Kraftstoff, die dort lagert, im wesentlichen bestimmt durch drei Eingangsgrößen:

• Saugrohr-Innendruck (MAP-Wert): Manche kennen vielleicht den Versuch aus dem Physikunterricht, wo im völligen Vakuum unter der Glasglocke Wasser bei Raumtemperautr anfängt zu sieden? Genau dieser Effekt wirkt sich auch bei der Beschleunigungsanreicherung aus!
  • Im Leerlauf (Maximaler Unterdruck im Ansaugkanal) gelangt fast der komplette Kraftstoff in den Brennraum. Der geringe Umgebungsdruck behindert ein Kondensieren des Kraftstoffs.
  • Unter Vollast hingegen kondensiert immer mehr Kraftstoff an den Kanaloberflächen.
• Drehzahl: Bei niedriger Drehzahl kondensiert mehr Kraftstoff, während bei hoher Drehzahl mehr Kraftstoff mitgerissen wird.
• Motortemperatur: Es ist nur zu verständlich, dass bei kaltem Motor mehr Kraftstoff in den Kanälen kondensiert

All diese Faktoren lassen sich nahezu perfekt in der "EAE" genannten Enhanced Acceleration Enrichment abbilden. Dazu jedoch später. Zunächst einmal werden wir die "Traditionelle Beschleunigungsanreicherung" näher beleuchten, mit der sich in nahezu allen Fällen gute Ergebnisse erzielen lassen werden.

Accel Enrich (konventionelle Beschleunigungsanreicherung)

Accel Enrichment Settings

Unter diesem Menüpunkt kann man die Grundeinstellungen wählen:

Das Menü "Accel Enrichment Settings"

• AE RPM Scaling: Die Praxis hat gezeigt, dass mit zunehmender Drehzahl immer weniger Beschleunigungsanreicherung notwendig ist. Dem trägt diese Option Rechnung.
  • Ab "low RPM Treshold" beginnt die MS, die im Wizard eingestellte Anreicherung zu verringern.
  • Am Punkt "max RPM Treshold" ist die Beschleunigungsanreicherung dann wirkungslos. Eine an sich nützliche Funktion, die es einem jedoch beim Einstellen falscher Werte unmöglich machen kann, die Anreicherung sauber eingestellt zu bekommen.
  • Diese Option deaktivieren: Hierzu einfach für beide RPM Werte Drehzahlen jenseits der Begrenzerdrehzahl einstellen. Die Anreicherung ist dann immer voll aktiv und wird nicht herunter-skaliert.

Accel Enrichment Wizard

Wie oben beschrieben, muss eine Motorsteuerung bei plötzlichen Lastwechseln das Gemisch korrigieren. Beim "Gas geben" muss angereichert werden. Beim "vom-Ggas-gehen" kann abgemagert werden.

Das Menü "Accel Enrichment Wizard"

Als "Datenquelle" für die Triggerung der Beschleunigungsanreicherung muss das Lastsignal verwendet werden.
Konkret bedeutet dies, dass entweder das MAPdot oder das TPSdot Signal hierfür verwendet werden kann (oder beide).

• MAP Based AE: Das linke Diagramm dient den Einstellungen für eine Beschleunigungsanreicherung,. die abhängig von den Änderungen des MAP-Signales ausgelöst wird.
• TPS Based AE: Im rechten Diagramm entsprechend für TPS. Durch Tippen auf das Gaspedal kannst Du einen grünen Punkt wandern sehen. Dies dient zur optischen Kontrolle, welche Änderungswerte beim Gas-geben Dein Motor erreicht.
• MAPdot/TPSdot Treshold: Hier stellst Du die Ansprechschwelle der Anreicherung ein: Die Erweiterung "dot" kennzeichnet, auch hier, dass hier nicht der Wert von MAP/TPS an sich, sondern seine aktuelle Änderung registriert wird. Beachte bitte, dass erst angereichert wird, wenn dieser wert überschritten wird. Das bedeutet z.B. dass bei einer MAPdot Treshold von "1000kPa/s" die Map-basierte Beschleunigungsanreicherung de facto so gut wie inaktiv ist, auch wenn der grüne Indikator-Punkt in den oberen Diagramm munter hin und her wandert. Die Werte sollten so eingestellt werden, dass die Anreicherung bei normaler konstanter Fahrt nicht auslöst.
• Accel Time:Dies ist die Zeitspanne, in der nach Auslösung der Anreicherung die aktuelle Pulsweite (Taktungs-Impulsdauer) der Einspritzdüsen verlängert wird.
• Accel Taper Time: Nach Ablauf der Zeitspanne endet die Anreicherung nicht abrupt, sondern wird (innerhalb dieser Zeitspanne) allmählich verringert.
• End Pulsewidth (ms): Wenn die "Ausblendung" (Taper) der Anreicherung diesen Wert erreicht hat, wird die Verringerung/Ausblendung der Beschleunigungsanreicherung abgebrochen.
• Decel Fuel Amount: Im Gegensatz zur Beschleunigerpumpe am Vergaser kann die Anreicherung der MS auch in entgegengesetzer Richtung funktionieren. "Decelleraion" könnte man vielleicht mit "Entschleunigen" oder "Vom-Gas-gehen" übersetzen. Und genau das macht diese Funktion: Geht der Fahrer vom Gas, wird der Wert der Beschleunigungsanreicherung genutzt, um kurzzeitig das Gemisch abzumagern. Wichtig: Bei einem Wert von "100%" ist Decel inaktiv. In der Praxis dürften Werte bis maximal 80% funktionieren.
• Cold Acell Enrichment: Menge Kraftstoff die bei kaltem Motor zusätzlich angereichert wird. Dies ist der additive Part der beiden Kalt-Anreicherungs-Werte: Sie hat keinen Effekt bei 70°C Motortemperatur, 50%Effekt bei 15°C und vollen Effekt bei -40°C. Diese Einstellung ist somit unabhängig von den oben eingestellten Beschleunigungs-Anreicherungswerten.
• Cold Acell Multiplier: Die lineare Komponenten für zusätzliche Kaltstart-Beschleunigungsanreicherung. Auch ihr Anteil wird über den Messbereich des Motortemperatur-Sensors von 100% (-40°C) bis 0% (70°C) skaliert. Der Multiplier jedoch übernimmt die oben eingestellten Beschleunigungs-Anreicherungswerte und erhöht sie, je nach aktueller Motortemperatur.
• Throttle Position vs. Manifold Absolute Pressure Acel Enrichment Strategy: Gewichtung, mit der MAP- und TPS in die Beschleunigungsanreicherung einfließen. Hier führen viele Wege nach Rom. Die Erfahrung aber zeigt, dass der TPS Wert meist schneller reagiert als MAP. Somit ist ein TPS basiertes Signal oft besser geeignet. Bei rein MAP basierter Beschleunigungsanreicherung besteht zudem die Gefahr, dass durch Gasschwingungen bei Vollgas die Anreicherung permanent ausgelöst wird.

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Kleiner EAE Abstimm-Leitfaden

Im folgenden gibt's ein paar Infos, was es beim Abstimmen zu beachten gibt.

Wofür steht EAE?

EAE ist die Abkürzung für Enhanced Acceleration Enrichment und ist gewissermaßen das Gegenstück zur "X-Tau-Beschleunigungsanreicherung" in der MS2 Firmware von Bowling&Grippo. Da -vom Prinzip her- beide Systeme identisch funktionieren, sei das ganze hier am Beispiel der EAE im (hierzulande verbreiteteren MSextra Code) näher erklärt.

Was die "klassische" Beschleunigungsanreicherung macht

Wie eingangs schon erklärt wurde, lagert sich permanent Kraftstoff auf den Ansaugkanälen ab. Gleichzeitig wird auch Kraftstoff mitgerissen, es bildet sich also ein Gleichgewicht. Wichtig ist hierbei, dass sich der Kraftstoff auf den Kanal-Wänden in einer Art "Pfütze" ablagert. Grundsatz: Je höher der Ansaugbrücken-Innendruck ist, desto mehr Kraftstoff lagert sich auf den Wänden ab. Steigt also die Motorlast (Ansaugbrücken-Innendruck steigt), lagert sich mehr Kraftstoff in dieser "Pfütze" ab, der (kurzzeitig) dem Motor für die Gemischbildung fehlt.
Das bedeutet für die Beschleunigungsanreicherung: Wenn Gas gegeben wird, muss kurzzeitig mehr Kraftstoff eingespritzt werden. Dies funktioniert in der Praxis zwar recht gut, folgt aber keinen mathematischen Gesetzmäßigkeiten und ist damit oft recht ungenau, getreu dem Motto "Viel hilft viel".

Was ist nun das Prinzip von EAE?

• Wie bereits eingangs mit Hinweis auf eine in einer Patentschrift von Toyota erklärt wurde, geht "EAE" das Phänomen der Beschleunigungsanreicherung mathematisch an. Dabei wird angenommen, dass bei jeder Motorlast eine bestimmter Menge Kraftstoff sich an den Kanalwänden absetzt und zugleich eine bestimmte Menge Kraftstoff mitgerissen wird.
• Im TunerStudio kann man sich die Arbeit der EAE über die Anzeige "EAE Enrichment" anzeigen lassen.
• Im Grunde funktioniert EAE wie ein Pendel: Bleibt die Motorlast konstant, steht die EAE Anzeige bei "100%". Sobald sich die Motorlast ändert, bewegt sich der Zeiger, um sich bei konstanter Motorlast wieder auf 100% Einzupendeln.

Vorteil gegenüber Standard Beschleunigungsanreicherung

• EAE ist fester Bestandteil der Berechnungen für die Kraftstoffmenge des Motors. Es wird nicht durch ein Ereignis (Gaspedalbewegung) "ausgelöst", sondern ist ständig aktiv. Dadruch stört es auch nicht die Lambdakorrektur, da die Lambdaregelung trotz EAE immer aktiv bleiben kann.

Einführung

• Grundvoraussetzungen Man muss sich stets vor Augen halten, dass EAE den Ansatz verfolgt, die benötigte Menge Kraftstoff im Motor bei Lastwechseln "im Voraus" zu bestimmen. Dies geschieht dadurch, dass die Menge Kraftstoff, die kondensieren und im selben Moment mitgerissen werden, gegeneinander aufgerechnet werden.
• Somit kann EAE nur funktionieren, wenn die VE Table schon gut abgestimmt wurde. Oder anders gesagt: Wenn die VE Tabelle (noch) nicht abgestimmt ist, braucht man mit dem EAE Feintuning noch gar nicht anfangen.
• Wer das im Hinterkopf behält, kann sich ans Werk machen und loslegen
• Derzeit gibt es vier Kennfelder, mit einem fünften, mit Gasannahme helfen:

EAE Adhere to wall coeffizient (Wandfilm-Aufbau Koeffizient)

Die Einstellung der "ADW"-Kurve am Beispiel eines VW 2L Motors

Dies ist die Menge Kraftstoff, die bei jedem Impuls des Einspritzventils an den Wänden des Ansaugkanals (und der Ventile) hängen bleibt. Werte von 20% bei niedrigem MAP Wert (großes Vakuum) und 60-70% bei hohen MAP Werten (Umgebungsdruck oder Ladedruck/Überdruck) sind üblich. Die Form der Kurbe kann von Motor zu Motor abweichen.

EAE Sucked-from-Wall Constant (Wandfilm-Abbau Konstante)

Das "Gegenstück" (SOW-Kurve), ebenfalls am Beispiel eines VW 2L Motors

Dies ist die Menge an Kraftstoff, die von den Wänden des Einlasskanals während jeder Ansaugtaktes mitgerissen wird. In dieser Kurve liegen Werte von etwa 2% bei niedrigem MAP Wert (großes Vakuum), um 6-15% bei hohem MAP Wert (niedriges Vakuum). Auch hier sollte man im Wesentlichen nur die Form der Kurve ändern.

EAE Adhere to wall RPM Correction (Wandfilm-Aufbau Drehzahlkorrektur)

Wandfilm-Aufbau Drehzahlkorrektur ADW RPM

Dies Kennfeld dient dazu, um den Wandfilm-Aufbau den verschiedenen Drehzahlen anzupassen. Bei niedrigen Drehzahlen sammelt sich mehr Kraftstoff an den Wänden des Einlasskanales. Bei höheren Drehzahlen hingegen wird sich aufgrund der höheren Strömungsgeschwindigkeit der angesaugten Luft weniger Kraftstoff von den Kanalwänden sammeln.

EAE Sucked-from-Wall RPM Correction (Wandfilm Abbau Drehzahlkorrektur)

Wandfilm-Abbau Drehzahlkorrektur SOW RPM

Diese Tabelle dient dazu, die von den Kanalwänden mitgerissene Kraftstoffmenge für verschiedene Drehzahlen anzupassen. Bei niedrigen Drehzahlen, wird weniger Kraftstoff von den Kanalwänden mitgerissen werden als bei höheren Drehzahlen.

EAE Lag Compensation (Verzögerungsausgleich)

Motoren mit geringen Anzahl von Einspritzimpulsen pro Kurbelwellenumdrehung können mit EAE eine schlechte Gasannahme aufweisen. Bei schnelle Gaspedalbewegungen kann sich die Motorlast zwischen einzelnen Einspritzimpulsen erheblich ändern. Wenn der MAP Wert nur minimal "hinterher hinkt" können in einem solchen Lastwechsel-Moment sowohl die grundlegende Kraftstoffbemessung (GVE) als auch der EAE Korrekturwert nicht schnell genug aktualisiert werden, um eine gute, knackige Gasannahme zu gewährleisten. EAE mit Verzögerungsausgleich (Lag-Kompensation) verringert dieses Problem durch das Hinzufügen zusätzlicher Einspritzimpulse immer dann, wenn sich Gaspedalstellung oder Ladedruck schnell ändern. Alle Einspritzimpulse in dieser Lag-Compensation Phase sind kleiner, so dass die Gesamtmenge an Kraftstoff pro Umdrehung identisch zu der Menge sein sollte, die bei der normale Anzahl Einspritzimpulse eingespritzt wird.

EAE Lag Compensation Settings (Verzögerungsausgleich Einstellungen)

Der Auslöser für den Verzögerungsausgleich (Lag Compensation) können MAPdot oder TPSdot sein. Hierzu wird die Schwelle in den Einstellungen entweder in% TPS / Sekunde oder kPa / s und mit "max rpm" eine Drehzahl-Obergrenze gewählt. Grundvoraussetzung ist hierfür natürlich dass im Auswahlmenü "EAE With Lag Compensation" gewählt wird.

Abstimmschritte

Wandfilm-Aufbau Temperaturkorrektur (wie in den meisten Fällen kpl auf 100%)

• Beachte, dass die Minimal- und Maximalwerte der Kennlinien für Wandfilm- Aufbau und Wandfilm-Abbau nur minimal geändert werden sollten. Die Form der Kurve ist es, die den entscheidenden Unterschied macht.
• Werden die Werte in der Wandfilm-Aufbau-Kennlinie (Adhere to wall constants) erhöht, so bewirkt dies, dass beim Gas geben mehr zusätzlicher Kraftstoff eingespritzt wird.
• Werden die Werte der Wandfilm Abbau Konstante (EAE sucked from wall constants) erhöht, so magerd der Motor beim vom-gas-gehen stärker ab.
• Wenn man sich dies Grundprinzip vor Augen hält, kann man anfangen EAE abzustimmen.

• Am besten fängt man an, indem man die Wandfilm- Aufbau- und Abbau-Kurven bei mittlerer Drehzahl anpasst. Die beiden Drehzahl-Korrekturlinien sollten hierbei über den gesamten Bereich auf "100%" eingestellt sein
• WICHTIG: Im Gegensatz zur Standard Beschleunigungsanreicherung kann man EAE nicht im Leerlauf (ohne Last) durch Gasstöße abstimmen. Auch nicht ansatzweise. Das geht garantiert schief.
• Am besten fängt man an, indem man bei mittlerer Drehzahl die Motorlast variiert. Sagen wir z.B. bei 3000UPM. Ziel muss es sein, die Kurven so abzustimmen, dass der Lambda/AFR Wert sich nur minimal ändert.
• Das original Megamanual gibt vor, die Start- und Endpunkte der beiden Kurven ADW und SOW nicht zu verändern. Nicht alle Nutzer teilen diese Erfahrung. Die End-Punkte der beiden Kurven geben die maximale Anreicherung an, mit beim Gas-Geben freigesetzt wird bzw. die maximale Menge, um die beim vom-Gas-gehen kurzzeitig abgemagert wird. Falls der Motor bei mittleren Drehzahlen beim Gas-geben total überfettet, verringere den Maximalwert. Im Beispiel rechts musste der Wert auf ca. 15% verringert werden.
• Das Gleiche gilt für die SOW Kurve. Etwas Tückisch ist, dass ADW und SOW sich gegenseitig beeinflussen. Man kann sich die beiden Größen wie zwei Federn vorstellen, die ein Pendel in der Nullage stabilisieren. Wenn ich die eine Seite (z.B. ADW) verändere, verändert sich damit in geringem Maße auch der korrespondierende SOW Wert. Du bist auf einem guten Weg, wenn bei mittlerer Drehzahl beim Wechsel zwischen Vollgas und "Leerlauf" (Fuß fast vom Gas) der Lambdawert kaum schwankt und Du keine Überschwinger ins "fette" oder "magere" Gemisch hast.
• Anschließend solltest Du versuchen, die Form der Kurven anzupassen. Die erreichst Du, indem Du durch geringe Veränderung der Gaspedalstellung die Stützstellen der ADW und SOW Kurve "abfährst". Die Diagramme rechts können dabei als Anhaltspunkt dienen, wie sowas zum Schluss aussehen kann.
• Mit zunehmendem Fortschritt kann man dann auch testen, wie sich der Motor bzw. Abgaswert bei kurzen Gasstößen und Lupfen des Gaspedals verhält.
• Anschließend, im Leerlauf, gilt es die beiden RPM Korrekturkurven anzupassen. Ziel muss es sein, dass der Motor bei kurzen Gasstößen gut Gas annimmt, aber zugleich beim Loslassen des Gaspedals nicht abstirbt. Denke immer an die Grundsätze, die eingangs erklärt wurden: Bei niedrigen Drehzahlen sammelt sich mehr Kraftstoff an den Wänden, weniger Kraftstoff wird mitgenommen.
• Zu guter Letzt ist es Zeit für eine Beschleunigung unter Vollgas bin in den Begrenzer. Stelle sicher, dass auch bei hoher Motorlast und hohen Drehzahlen die Lambda/AFR Werte im Rahmen bleiben. Die Werte sollten sich immer nur wenig und langsam ändern
• Bei Schwierigkeiten mit schneller Gasannahme versuche auf die Lag Compensation zurückzugreifen, oder setzte die Standard AE zum Beispiel TPS Basiert auf eine Treshold von z.B. 50%/sec. Damit unterstützt die Standard Beschleunigungsanreicherung die EAE bei heftigen Lastwechseln.
• Wenn sonstwie Probleme mit EAE auftreten, stelle EAE Signalquelle unter den "General settings" von "Use Algorithm" auf "TPS" um und probiere, wie hiermit die Gasannahme ist. Falls dies besser funktioniert, ist möglicherweise dein MAP Signal nicht sauber und ändert sich somit nicht schnell genug.

Für alle die, die an der Mathematik interessiert sind, die sich dahinter verbirgt (ähnlich wie bei X-tau der Mathematik): Im Code der ms2_extra_main.c in Release 1.0.0 liegt EAE ab Zeile Nummer 1643, und in ms2_extra_ign_in.c, ab Zeile 732.