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TPS Bau und Abstimmung

Throttle Position Sensor (TPS)

Die Idee

Inspiriert vom exzellenten Ansprechverhalten eines aktuellen Serieneinspritzmotorrades, habe ich mir Gedanken über mögliche Verbesserungen beim Ansprechverhalten eines Zweitakt-Vergasermotors gemacht. Um diesem Ziel näher zu kommen, ist eine exakt eingestellte Gasfabrik unabdingbar. Dadurch kann in jeder Laststellung und beim Übergang zu anderen Laststellungen der Kraftstoff korrekt dosiert werden. Dies ist allerdings nur ein Teil der Arbeit. Der Zündzeitpunkt sollte ebenfalls auf den Lastzustand zugeschnitten sein. Hierzu ist ein Zündungskennfeld notwendig. Dazu braucht es folgende Dinge:

  • Eine frei programmierbare Kennfeld-Zündung
  • Den notwendigen Drosselklappensensor
  • Die Abstimmung auf dem Leistungsprüfstand

Die Umsetzung

Eine noch bezahlbare Kennfeld-Zündung ist die IGNITECH „DC-CDI-P2race“. Mit dieser Kennfeldzündung ist es möglich, lastabhängige Zündkurven zu programmieren und somit ein Kennfeld zu erstellen. Der notwendige Sensor muss nun die Gasschieberstellung korrekt erfassen, um damit den Lastzustand in Form einer veränderlichen Spannung (0-5V) weiterzugeben. Es stehen verschiedene Möglichkeiten zur Verfügung, diesen Sensor ins System zu integrieren: ob nun Gasgriff, Bowdenzug oder Vergaser. Auch die Bewegungsrichtungen sind vielfältig, deshalb musste ich mich zwischen einem linearen Sensor oder einem Drehwinkelsensor entscheiden. Als bestmögliche Lösung stellte sich ein in den Bowdenzug integrierter Drehwinkelsensor mit integrierter Rückstellfeder heraus, weil:

  • Vergaserunabhängig
  • Gasgriffunabhängig
  • Geschützte Position
  • Geringes Ausfallrisiko
  • Geringe Klemmneigung
  • Simples Justieren

Mit diesen Eckpunkten ergab sich nach der Konstruktion das Bauteil auf der Abbildung. Es wiegt ganze 73g und funktioniert für Vergaser mit bis zu 38mm Schieberhub. Der verwendete Kontaktstecker vom Typ AMP MICRO Quadlock ist wasserdicht und hat eine zusätzliche Einrastsicherung.
BILDER 1-3 TPS Konstruktion

Konstruktion TPS1 Konstruktion TPS2 Konstruktion TPS3

Nachdem die Teile fertig gefräst waren, habe ich mich der Installation des Sensors und des neuen Gaszuges gewidmet. Mit folgendem Ergebnis:

 

Installation TPS1 Installation TPS2

Das Gas spricht sehr sauber an und muss nicht mehr oder weniger Gasspiel als vorher haben.


Die Anleitung zum Aufbau und zum Abstimmen gibt es <hier>.

Abstimmung auf dem Prüfstand

Bei der anschließenden Abstimmung der Zündung auf dem Prüfstand, habe ich mich zunächst auf die Vollast konzentriert und die Zündkurve für alle anderen Lastbereiche kopiert. Dann habe ich den Teillastbereich vermessen und jeden Bereich separat abgestimmt. Als letztes wurde im Übergang zwischen den lastabhängigen Kurven der Zündzeitpunkt angeglichen, um die maximale Leistung abrufen zu können. Das angehängte Bild zeigt die Hinteradleistungen vor und nach der Abstimmung.

Teillast-Leistungskurven

Dieses Bild zeigt das abgestimmte Zündkennfeld.

Zündkennfeld

Hier ist deutlich zu sehen, dass die Veränderungen einen erheblichen Effekt auf die Leistungsabgabe haben. Mit den nun zugeschnittenen Zündzeitpunkten ist so in jedem Lastzustand ein Optimum erreichbar, ohne einen anderen Lastzustand zu beeinflussen.

Auf der Rennstrecke

Auf der Rennstrecke habe ich selbst gemerkt, wie gefühlvoll sich das Gas beim gleichmäßigen Beschleunigen dosieren lässt. Die Verbesserung ist wirklich bemerkenswert.
Nach zwei Rennen mit dem TPS und der Teillastabstimmung habe ich aus dem Datenlogger die Abgastemperaturen ausgewertet. Das angehangene Bild zeigt drei verschiedene Abgastemperaturverläufe. Es ist deutlich zu sehen, dass die Mittelwerte der abgestimmten Rennrunden über 150°K höher liegen als der Mittelwert der Zündanlage ohne Zündkennfeld. Auf Grund dieser Tatsache lässt sich schlussfolgern, dass die Gasdynamik der abgestimmten Motoren wesentlich gesünder ist als die des Motors ohne Teillastabstimmung. Das liegt an den durchschnittlich höheren Abgastemperaturen in Teillast. Diese lassen zu die Maximalleistung nach Lastwechseln schneller wieder abzurufen. Da die Abgastemperatur während des Anbremsens geringer abfällt und die Teillastzündwinkel später getimt sind als die Vollastzündwinkel, ergibt sich beim Gas geben rascher wieder eine hohe Abgastemperatur und die damit verbundene Leistung.

Abgastemperaturen

Zusammenfassung und Ausblick

Hier kann ich nur betonen, dass es sich absolut gelohnt hat, „den Stier bei den Hörnern zu packen“. Mit der Teillastabstimmung ist man in der Lage Leistung abzurufen, die das System potentiell besitzt, weil der Zündzeitpunkt optimal auf den entsprechenden Lastzustand zugeschnitten werden kann.
In Ausblick auf eine Einspritzanlage konnte ich hiermit bereits die Weichen für ein stabiles und leistungsfähiges Zündsystem stellen. Die Applikation einer zuverlässigen Einspritzanlage rückt in greifbare Nähe.

 

Interessierte können gerne mit mir < Diese E-Mail-Adresse ist vor Spambots geschützt! Zur Anzeige muss JavaScript eingeschaltet sein! > aufnehmen.

 

Hier ist der Link zur < Einbauanleitung >.