Die K-Jetronic ist ein Saugrohreinspritzsystem für Ottomotoren. Die Entwicklung der Robert Bosch GmbH ist ein mechanisch-hydraulisch gesteuertes, antriebsloses Einzel-Einspritzsystem, bei dem der Kraftstoff in das Saugrohr eingespritzt wird (indirekte Einspritzung). Die Höhe der Kraftstoffzumessung ist ohne Rücksicht auf die Stellung der Einlassventile nur von der angesaugten Luftmenge abhängig und erfolgt kontinuierlich (daher K-Jetronic). Die später entwickelte KE-Jetronic ergänzt diese Regelung um eine elektronische Komponente, um die bei Fahrzeugen mit geregeltem Katalysator nötige Gemischregelung über Lambdasonde realisieren zu können.
Geschichte Der Begriff „Jetronic“ wurde von der Robert Bosch GmbH 1967 als Wortmarke angemeldet und vom Deutschen Patent- und Markenamt eingetragen.Registerauskunft des Deutschen Patent- und Markenamtes Zunächst wurde die Marke für die D-Jetronic mit elektronischer Steuerung benutzt. Ab 1970 entwickelte Bosch dann die mechanische K-Jetronic in enger Zusammenarbeit mit Porsche, wo das System 1972 wegen der verschärften US-Abgasbestimmungen zunächst nur in den für den US-Export bestimmten 911 des Modelljahres 1973 (F-Serie) verwendet wurde. Außerhalb der USA kam die K-Jetronic ab Mitte 1973 in den neuen 911 „G-Modellen“ (911, 911 S und Turbo) zum Einsatz. Ab 1975 wurde das System generell in den neuen Porsche 924 eingebaut. Lediglich der bis Mitte 1975 gebaute 911 Carrera RS 2.7 behielt die mechanische Bosch-Sechsstempel-Einspritzpumpe.
Ab Mitte der 1970er Jahre verwendeten auch andere Hersteller das System –1974 Volvo 144 GL 1975: Mercedes 450 SEL 6.9, Saab 99 EMS und Audi 80 GTE, 1976: Ford Granada 2,8 i, VW Scirocco GTI/GLI, VW Golf GTI und Audi 100 5 E, 1978 Saab 99 Turbo. Ford rüstete ab den 1980er Jahren viele weitere seiner Fahrzeuge mit K-Jetronic aus, wie z. B. Capri 2.8i, Escort RS 1600 i, XR3i und RS Turbo. Auch der Ferrari 512 BB wurde ab 1981 als BBi mit K-Jetronic ausgestattet.
Mitte der 1990er Jahre verschwand die K-Jetronic nach und nach aus den Serien-Pkw, selbst die KE-Jetronic mit ihrer elektronischen Steuerung war nicht mehr in der Lage, allen damals aktuellen Abgasvorschriften gerecht zu werden. Die rein elektronischen Einspritzsysteme waren mittlerweile günstiger, zuverlässiger und vor allem wesentlich leistungsfähiger geworden.
Eigenschaften der K-Jetronic Das Grundsystem ist rein mechanisch. Die Kraftstoffzumessung wird von einem Luftmengenmesser über einen Mengenteiler realisiert (ist eine Einheit). Eine Lambdaregelung ist möglich (KA- bzw. KE-Jetronic). Das System ist einfach aufgebaut und daher nicht sehr anfällig. Die Kraftstoffeinspritzung erfolgt kontinuierlich.
Aufbau und Bauteile der K-Jetronic Kraftstoffpumpe Die Kraftstoffpumpe besteht aus einem Elektromotor, einem Überdruckventil, einem Rückschlagventil und der eigentlichen Pumpe, einer Rollenzellenpumpe. Der Elektromotor treibt die Rollenzellenpumpe an und diese saugt den Kraftstoff aus dem Tank. Die nur geführten Rollen legen sich aufgrund der hohen Drehzahl und der daraus resultierenden Fliehkraft, die auf die Rollen wirkt, an die Pumpen-Außenwand an. Durch die exzentrische Anordnung der Pumpenwelle vergrößert sich an der Saugseite der Pumpe der Raum zwischen zwei Rollen, und Kraftstoff kann einströmen. Durch die Rollen wird der Kraftstoff auf die andere Seite der Pumpe gefördert, wo sich der Raum verkleinert und der Kraftstoff hinausgefördert wird. Der Elektromotor wird zur Kühlung von Kraftstoff durchströmt. Die Förderleistung der Pumpe liegt bei etwa 120 l/h gegen 5 bar Systemdruck. Pumpen für den Rennsport haben eine Förderleistung von bis zu 200 l/h bei einem Gegendruck von 6 bar. Das Überdruckventil dient dem Schutz der Pumpe und des Systems und öffnet bei einem Druck von etwa 7 bis 8 bar. Der Kraftstoff wird dann teilweise in den Tank zurückgefördert. Das Rückschlagventil hat die Aufgabe, ein Rückströmen des Kraftstoffs aus der Anlage zu verhindern. Da die Pumpe bei einem Unfall und einer dadurch beschädigten Kraftstoffleitung möglichst keinen Kraftstoff auf die Straße fördern soll, ist das Kraftstoffpumpenrelais mit einer Sicherheitsschaltung versehen. Dabei wird innerhalb des Relais oder im Steuergerät eine Drehzahl-Information des Motors benötigt, sonst schaltet das Relais nicht durch. Die Pumpe wird meist in der Nähe des Tanks eingebaut und am Unterboden befestigt.
Kraftstoffspeicher mini|Kraftstoffdruckspeicher Der Kraftstoffspeicher ist normalerweise unter dem Tank und in der Nähe der Kraftstoffpumpe angebracht. Er hat folgende Aufgaben: Speichert eine bestimmte Kraftstoffmenge (ca. 20 cm³), Hält nach dem Motorstop den Systemdruck in der Anlage, gewährleistet somit ein gutes Heißstartverhalten und gleicht natürliche Leckagen kurzfristig aus. Verzögert den Systemdruckaufbau, um einen Steuerdruckaufbau zu ermöglichen. Mindert die Fördergeräusche der Kraftstoffpumpe. Gleicht Druckschwankungen im Kraftstoffsystem aus.
Kraftstoffmengenteiler mini|Kraftstoffmengenteiler mit Kraftstoffleitungen Ford Escort XR3i
Der Kraftstoffmengenteiler dient zusammen mit dem Stauscheiben-Luftmengenmesser zur Dosierung der benötigten Kraftstoffmenge.
In den Mengenteiler ist ein Druckregler mit Aufstoßventil integriert, der den Systemdruck, je nach Modell des Fahrzeugs, zwischen 4,7 und 5,6 bar konstant hält. Der zu viel geförderte Kraftstoff wird über eine Rücklaufleitung zurück in den Tank geleitet. Der Systemdruck steht auch in den Unterkammern der Differenzdruckventile an. Diese dienen zusammen mit den Steuerschlitzen der Kraftstoffmengenbemessung und bilden mit dem Steuerkolben, der die Steuerschlitze mehr oder weniger freigibt, das Herzstück des Kraftstoffmengenteilers.
Für jeden Zylinder des Motors gibt es ein Differenzdruckventil und einen Steuerschlitz, durch den der Kraftstoff von der Unter- zur Oberkammer des Differenzdruckventils strömen kann. Die beiden Kammern sind durch eine Stahlmembran getrennt, die von oben durch eine Feder belastet wird. In der Oberkammer befindet sich ein Abströmnippel, durch den der Kraftstoff zu den Einspritzdüsen strömt. Je weiter die Membran sich nach oben bewegt, umso kleiner ist der Abströmquerschnitt am Nippel, und umso weniger Kraftstoff wird eingespritzt. Dadurch wird die Druckdifferenz zwischen Unter- und Oberkammer auf 0,1 bar geregelt: bei zu hohem Oberkammerdruck bewegt sich die Membran nach unten und lässt mehr Kraftstoff abströmen, und umgekehrt.
Am Steuerschlitz liegt immer diese Druckdifferenz von 0,1 bar an. Die durch den Schlitz strömende Kraftstoffmenge ist auch die, die eingespritzt wird, denn die Oberkammer hat nur einen Eingang (Steuerschlitz) und einen Ausgang (Abströmnippel). Die Steuerung der eingespritzten Menge erfolgt also über den freigegebenen Querschnitt des Steuerschlitzes und somit über den Hub des Steuerkolbens. Störgrößen, wie etwa der Verschleiß des Einspritzventils (sinkender Öffnungsdruck) werden ausgeregelt und haben keinen Einfluss auf die Kraftstoffdosierung.
Ein Problem bei älteren Anlagen ist oft, dass sich im Laufe der Zeit die Stahlmembran in die Abströmnippel einarbeitet und regelrechte Abdrücke hinterlässt. Dadurch stimmt der Differenzdruck zwischen Unter- und Oberkammer nicht mehr und damit auch die zugeteilte Kraftstoffmenge des betreffenden Zylinders. Da dieser Verschleiß aber nicht bei allen Kammern gleich auftritt, teilt der Mengenteiler nicht allen Zylindern gleich viel Kraftstoff zu. Das macht sich vor allem an schlechtem Leerlauf, fehlender Leistung und einem kaum noch korrekt einstellbaren CO-Wert bemerkbar.
Kraftstoffmengenteiler gab es für 4-, 5-, 6- und 8-Zylinder-Motoren. In Fahrzeugen mit 12-Zylinder-Motoren wie dem Ferrari 512 BBi, dem Ferrari Testarossa oder dem US-Modell des Lamborghini Coutach LP 5000 S Quattrovalvole wurden zwei K-Jetronic verbaut. Jeweils eine autarke Anlage mit Luftmengenmesser, Kraftstoffmengenteiler, Kraftstoffförderpumpe, Warmlaufregler, Zusatzluftschieber und Kaltstartventil versorgte die sechs Zylinder einer Zylinderbank.
Luftmengenmesser mini|Unterseite Luftmengenmesser Escort XR3i
Bei der K-Jetronic kommt ein sogenannter Stauscheiben-Luftmengenmesser zum Einsatz. Er funktioniert nach dem Schwebekörper-Prinzip. Dieses besagt, dass bei gleichbleibendem Kegelwinkel die Luftmenge und der Stauscheibenhub immer im gleichen Verhältnis stehen. Das bedeutet: Die Höhe der Stauscheibe ist ein Maß für die angesaugte Luftmenge.
Die Stauscheibe ist an einem drehbar gelagerten Hebel befestigt. Dieser drückt auf den Steuerkolben des Mengenteilers und überträgt so die Information über die angesaugte Luftmenge. Der kegelige Trichter des Luftmengenmessers ist in drei Bereiche unterteilt. Je steiler der Winkel, desto mehr Kraftstoff wird zugemessen, wenn die Drosselklappe weiter geöffnet wird. Diese Winkel dienen zur Korrektur in bestimmten Lastbereichen: das untere Ende des Trichters ist etwas steiler (leichte Anfettung für einen glatten Leerlauf), der mittlere Teil etwas flacher (Abmagerung im mittleren Lastbereich für optimalen Kraftstoffverbrauch), und der obere Teil wieder steiler (Anfettung unter Volllast, zur Innenkühlung der Verbrennungsräume und zum schnelleren Durchbrennen des Gemisches).
Die Stauscheibe schwingt bei schnellem Öffnen der Drosselklappe ein wenig über. Das gleicht den im Leerlauf vorhandenen Unterdruck aus und hat denselben Effekt wie die Beschleunigungspumpe am Vergaser: Das Gemisch wird bei einem Gasstoß kurzfristig angefettet.
Die Schmierung des Hebels erfolgt durch die Öldämpfe, die im Motor entstehen. Die Kurbelgehäuseentlüftung ist dazu über einen Schlauch mit dem Oberteil des Luftfilterkastens verbunden. Die restlichen Dämpfe werden, wie vom Gesetzgeber vorgeschrieben, angesaugt und im Motor mit verbrannt.
Bei Anlagen mit elektronischer Erweiterung (KE-Jetronic) ist am Luftmengenmesser noch ein Stauscheibenpotentiometer verbaut. Dieses misst die Lage der Stauscheibe und gibt per Widerstandswert die Lage der Scheibe an das Steuergerät. Es verschleißt mit zunehmender Laufleistung des Motors und ist als Ersatzteil einzeln meist nicht mehr lieferbar.
Systemdruckregler mit Aufstoßventil Der Systemdruckregler regelt den Systemdruck der K-Jetronic auf 4,7 bis 5,6 bar. In ihm ist ein Aufstoßventil integriert, das dem Steuerdruck die Möglichkeit gibt, sich in den Tank zu entspannen.
Warmlaufregler mini|Warmlaufregler mit (rechts) und ohne (links) Unterdruckanschluss zur Volllastanreicherung Der Warmlaufregler dient zur Gemischanreicherung in der Warmlaufphase. Bei kaltem Motor kondensiert der Kraftstoff an den Saugrohrwänden und geht damit der Verbrennung verloren, das Gemisch wird zu mager. Der Warmlaufregler besteht aus einer Bimetallfeder, die durch einen Heizdraht beheizt wird. Die Bimetallfeder wirkt auf eine Membran, die den Durchfluss des Steuerdrucks beeinflusst und somit auch dessen Höhe. Sinkt nun der Steuerdruck durch eine weit geöffnete Membran, so kann der Steuerkolben vom Luftmengenmesser weiter angehoben werden, und die Kraftstoffmenge steigt an.
In manchen Fahrzeugen beinhaltet der Warmlaufregler eine Volllastanreicherung, die neben dem steilen Winkel des Lufttrichters im Luftmengenmesser das Gemisch weiter anreichert. Dabei wird der Warmlaufregler in zwei Kammern unterteilt. In der Oberkammer herrscht der Saugrohrunterdruck, in der Unterkammer der normale Atmosphärendruck. Wird die Drosselklappe nun voll geöffnet, so bricht der Unterdruck zusammen. Im Warmlaufregler sind die Drücke nun gleich; die Volllastmembran wird durch eine Feder nach unten bewegt und wirkt somit auf den Querschnitt der Steuerdruckleitung. Der Steuerdruck sinkt, und es wird mehr Kraftstoff eingespritzt.
Mechanisches Einspritzventil mini|Einspritzventil