Verwendung von Bioethanol e85 im BMW 525i E34

modifizierung zur verwendung von bioethanol E85 ohne zumischung von benzin.

erstellt 22. Mai 2008

bearbeitet: 20. Juni 2008

ausgangsbedingungen:
bmw E34 ; 525i ; 24V ; M50B25TÜ ; Vanos ; 6 zylinder ; 141kw / 192ps ; 198000 km ;

zum betrieb mit e85 gibt es mehrere möglichkeiten:: separates (zusatz)steuergerät
größere einspritzdüsen: höherer benzindruck
kombination aus größeren einspritzdüsen und höheren kraftstoffdruck
zielstellung meinerseits war/ist es, der technischen herausforderung des betriebs mit reinem e85 zu erfahren.: gleichzeitig sollte aber auch die sache im finanziellen rahmen bleiben.
weiterhin sollte die möglichkeit ohne größere einstell-, umsteck-, montage-, oder justierarbeiten gegeben sein,: mit gewöhnlichem benzin/super (e5/e10) sollte zu fahren sein, wenn z.b. auf längerer fahrt kein e85 erreichbar ist, da das tankstellennetz doch (noch) recht dünn ist.
als lösung kam für mich nur die erhöhung des benzidruckes in frage, da ein satz größerer einspritzdüsen teuer ist und auch die zusatzsteuergeräte finanziell den rahmen sprengen.
größere einspritzdüsen ist in meinen augen der forderung nach benzinbetrieb nicht gewachsen, da die mal eben nicht wechselbar sind.: sollte das netz der e85 tankstellen allerdings früher oder später deutlich dichter werden, wäre die einspritzdüsenvariante wieder in nähere erwägung zu ziehen.
ausgangslage ist der serienmotor, siehe oben.: er ist im grunde serienmäßig, lediglich ein K&N filter ist drin, und modifizierte zündkerzen.
beides ist aber schon seit jeher drin..: die modifizierung der zündkerzen beruht auf langjähriger guter (und eigener) erfahrung.
es handelt sich um ngk bkr6ek.
das gemisch hat hier absolut freien zugang zum funken . der funke ist länger, ohne jedoch den zündspannungsbedarf nennenswert zu erhöhen,: erreicht durch die hauptsächliche einbindung des isolators als gleitfunkenstrecke.
gleichzeitig mit dem "kürzen" der elektroden steigt die wärmewert-kennzahl denn die kerze wird kälter.: der wärmeeintrag ist geringer durch die reduzierte oberfläche der elektroden, die wärmeableitung demgegenüber bleibt natürlich gleich.
ähnliche designs gibt es von Bosch, speziell diePlatinum+2, Brisk Premium LGS, und NGK mehrmassenelektroden.: allerdings haben diese einen weit höherem preis..; der "selbstbau" bietet hier eine gute alternative zu konkurenzlos günstigen preis.
allerdings ist bei der fertigung eine hohe sorgfalt geboten, und sollte mit bedacht erfolgen !
die hier zu sehende und derzeit verwendete kerze ist schon recht lange in betrieb, wie an der funkenerosion der mittelelektrode unschwer zu sehen..: die laufleistung beträgt schon ca. 35000 km benzin + 5000 km e85.
(anklickbar): ..hab also den benzindruck erhöht...
original verbaut ist ein benzindruckregler von Bosch 0 280 160 504 , welcher 3,5 bar hat und direkt in der einspritzleiste sitzt.: mit diesem "geringen" druck ist aber kein sauberer E85 pur betrieb möglich.; mischungen von ~50% E85 und ~50% benzin sind jedoch so ganz gut zu verwenden.
e85 hat deutlich weniger heizwert als benzin/super pro volumen.: rechnerisch für die ideallösung e85 pur wäre ~36% mehr einspritzvolumen.
damit hat die motronic quasi wieder den ausgangszustand (heizwert/volumen).
nötig wäre dann in meinem fall ein druck von 6,5 bar. (3,5 bar --> 6,5 bar = 36,2%): berechnet sich zu
wunschdruck geteielt:durch originaldruck = --> wurzelzeichen = x: 3,5 bar = 100,0% (original, ausgangszustand)
3,6 bar = 101,4%: 3,8 bar = 104,1%
4,0 bar = 106,9%: 4,5 bar = 113,4%
5,0 bar = 119,5%: 5,5 bar = 125,4%
6,0 bar = 130,9%: 6,5 bar = 136,2%
7,0 bar = 141,4%
noch in unkenntnis der richtigen berechnungsformel hab ich nen 4 bar kraftstoffdruckregler besorgt.: Bosch 0 280 160 575 = VAG 078 133 534 C = Pierburg 7.22017.52.0 ; ( Bosch 0280160575 = VAG 078133534C = Pierburg 7.22017.52.0 )
den vorderen zapfen hab ich auf 7,0 mm abgedreht, nähere infos hier:: http://www.auto-treff.com/bmw/vb/showthread.php?postid=1107062#post1107062
(vielen dank an Linksbremser, unbekannterweise)
zu beachten ist noch, das der kraftstoffdruckregler möglichst zentrisch gespannt wird und "rund" läuft.: dazu verwendete ich ein dreibacken-futter und musste unter eine backe mehrere papierlagen beilegen, um nen guten rundlauf zu erhalten.

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4 bar.. m'naja.. eingentlich noch zu wenig druck, lediglich ein plus von 6,9% mehr einspritzvolumen.: teils ruckeliger motorlauf, speziell im lastwechsel, keine leistung zum zügigen überholen bzw. schnell fahren.. :(
motronic kann wohl nicht in ausreichendem maße nachregeln...: 5 bar war also das nächste ziel.. 3,5 bar --> 5 bar = 19,5 % mehr durchfluss.
der "vorteil" oder besser gesagt kompromiss hierbei wäre, das der durchfluss so ziemlich in der mitte läge.: für benzin 19,5% zuviel und für e85 16% zu wenig.
das scheint die ideallösung für den bivalenten betrieb bzw. alle mischungen dazwischen, wenn mal keine e85 tankstelle verfügbar ist, z.b. auf längeren fahrten.
es gibt einen 5 bar regler von www.bosch-motorsport.de (mini50), der aber böse teuer ist und nicht mal beim hiesigen boschdienst bestellbar war.: ich fand wärend meiner fortschreitenden autodidaktischen wissensbildung per netz ne lösung den 4er in einen 5 bar zu verwandeln.; ( crushed fuel pressure regulator )
google --> 4barC.jpg: also, den 4er hergenommen und in einer kleinen messreihe hab ich mich an die 5 bar herangetastet.; dazu verwendete ich eine kugel, welche mittels schraubstock den deckel/boden/hinteren teil..? des kraftstoffdruckreglers eindrückte.
dadurch bekommt die feder mehr vorspannung, drückt kräftiger auf die membrane.. der kraftstoffdruck erhöht sich.: das vordere ende des kraftstoffdruckreglers sitzt in einem ring mit ø 25,5mm bohrung, der die kräfte verteielt.
der vordere zapfen mit den o-ringen darf keinem druck ausgesetzt werden, die bohrung muss also mindstens 22 mm tief sein.: die werte die ich ermittelt hab, sollten aber nur als ganz grobe orientierung gelten, und sind absolut vom kugeldurchmesser abhängig.
Kugel: ø 14,25 mm (kugellager): werte nach jewaligem einbau ins kraftstoffsystem und per manometer abgelesen.. is nen bissl nen gedultsspiel... aber ausbeulen geht halt nicht mehr..
51mm = 3,95 bar (original, ausgangszustand): 49,8 mm = 4,25 bar
49,0 mm = 4,55 bar: 48,0 mm = 4,85 bar
47,5 mm = 4,95 bar (anklickbar)
(anklickbar): scheinbar macht auch bosch das ähnlich, gibt wohl nur federn für ganze bar-werte.
denn mein originaler 3,5er ist hinten auch leicht eingedrückt, der 4er jedoch gar nicht.: vermutlich ist der 3,5er ein eingedrückter 3er, aber direkt ab werk.
denn die werte sind aufgedru(ü)ckt.: zwischen drin, wärend der erkennungsgewinnung und vor der 5-bar modifikation, fuhr ich "sehr erfolgreich" ne schlauchklemme in der rücklaufleitung.
per zwei M3er schrauben ließ sich der druck recht fein justieren.
dazu drehte ich die schrauben synchron zu, (1/4 umdrehung = 0,125 mm quetschung).
(anklickbar): in fahrversuchen fand ich eine gute einstellung, welche ich mit etlichen tests, speziell auf der A5 KA <---> BAD "erfuhr"
nach einigen tagen montierte ich dann das manometer vor die einspritzleiste, um den für gut befundenen eingestellten schlauchklemmedruck festzustellen, es zeigte ~6,5 bar.: sehr erstaunlich für mich .. wie sich theorie und praxis deckte, quasi im blindtest ermittelt.
was ich am e85 so liebe ist der durchzug bei vollgas und das Vmax-vermögen :) bestens ging auch das mit dieser einstellung (~6,5bar).: mit benzin@3,5bar erreiche ich nicht so "spielend" die höchstgeschwindigkeit.
allerdings ist das kein dauerzustand, die kraftstoffanlage wird hoch belastet, die schläuche instpizierte ich vorher und zog auch vorsorglich alle druckbelasteten schlauchschellen nach (8 stück).

das spritzbild, wie's oft im netz gemunkelt wird, verändert sich zumindest bei mir nicht wirklich (oberes video).: habs getestet, mit 4 bar und mit abgeknicktem kraftstoffrücklauf bei ca.8bar.. augenscheinlich kein unterschied zu sehen, trotz der recht hohen druckdifferenz.
auch sind die 4-loch-düsen selbst bei 8 bar absolut dicht und tropfen nicht.: das untere video zeigt den kraftstoffdruck mit noch unmodifiziertem 4 bar regler wärend des abknickens des rücklaufschlauches. es werden ca. 8 bar erreicht.
zu beachten ist, das die batteriespannung hier lediglich ~12,0 volt beträgt, im fahrbetrieb also ~ 2v mehr anliegen, welche den druck + fördermenge) noch etwas erhöhen dürfte.
(video, anklickbar)
(video, anklickbar)
: relativ unabhängig vom eingestellten benzindruck ist :
das kaltstartverhalten (nach mindestens 6 stündigem stand), je nach temperatur, mehr oder weniger anhaltendes georgel, allerdings stabil und vorhersehbar/berechenbar.: nachts steht mein mobil in der tiefgarage, die nicht so wirklich kalt wird. zumal auch hier im rheintal kaum frostiges wetter zu verzeichnen ist..
je kälter, desto startdauer.: danach auch etwas kraftloser betrieb (runder leerlauf, aber unrunder fahrbetrieb), ca. eine minute lang, schnell bessernd..
ist aber das "normale" start/warmlauf prozedere, das andere mit purem e85 auch haben..: das verhalten scheint so lange anzudauern, bis die (beheizte) lamdasonde ihre betriebstemperatur von ~350°C ( = abgastemperatur von ~200°C) hat und korrekturwerte zulässt.
jetzt allerdings, bei temperaturen von 25°c und mehr, sind diese symptome total verschwunden, er spring benzinmäßig an und läuft... kein unterschied feststellbar. die motronic besitzt zwei kennfelder, ein grundkennfeld und ein korrekturkennfeld (vorsteuerungskennfeld).: das grundkennfeld ist werksseitig programmiert auf den idealzustand aller bauteile.
das grundkennfeld ist dauerhaft im speicher hinterlegt.: es bleibt auch bestehen, wenn das steuergerät von jeglicher spannungsquelle getrennt ist.
dieses grundkennfeld wird im fahrbetrieb jedoch von einem korrekturkennfeld überlagert.: das korrekturkennfeld bleibt auch bei motorstillstand erhalten, jedoch nicht bei abklemmen der batterie bzw. abstecken des steuergerätes.
das korrekturkennfeld wird wärend des motorbetriebes gebildet und ständig korrigiert in form einer gewissen "lernfähigkeit".: hier fließen z.b. ein: bauteiltoleranzen, bauteilalterung, motortoleranzen, motorverschleiß, etc.. wie auch änderungen des kraftstoffes (qualität,dichte), jedoch alles nur in bestimmtem rahmen.
ändert man nun z.b. die kraftstoffqualität durch zumischen von e85 wird das gemisch zu mager, denn die motronic geht noch vom reinen benzin aus.: die lamdasonde meldet "zu mager" und die motronic regelt nach.
die einspritzzeit wird also verlängert um das gemisch anzufetten für lambda1.: ist nun mehr oder weniger viel e85 zugemischt worden, muss die motronic immer wieder die gleiche ausregelung vornehmen bis lambda1 wieder erreicht ist.
hier setzt nun der lernprozess ein und die neue verlängerte einspritzzeit wird im korrekturkennfeld als vorsteuerung abgelegt, als neues ausgangsmaß.: so kann bereits bein nächsten start, noch vor einsetzen der lambda-regelung, mit den neuen (korrigierten) werten gearbeitet werden.
gleiches gild auch für den vollgasbetrieb. hier ist die lambda-regelung außer betrieb, da mit etwas fetterem gemisch (leichter luftmangel) die höchste leistung erreicht wird.: der lambda-wert entpricht für diesen zustand ~0,85 und wird auf grundlage des im vorfeld abgelegten korrektur-kennfeldes berechnet.
doch dieser adaptionprozess braucht einige zeit und fast unendlich viele lastzustände aus gaspedalstellung, angesaugter luftmasse, drehzahl, temperatur, etc...: daraus folgt, das nach umbauten wie erhöhung des kraftstoffdruckes, oder selbst simples zutanken von z.b. e85 die motronic erst etwas braucht bis das korrektrukennfeld zunemend komplett abgelegt ist.
also GEDULD !!!
man sollte also nicht gleich nach dem ersten kilometer urteilen ob der mod funzt oder nicht..: zum bilden des korrekturkennfeldes reicht es also das auto normal zu bewegen was auch mindestens zwei kaltstarts beinhaltet.
also nach rund zwei tagen bzw. rund 50 km kann man sich dann ein gutes bild machen...: sind zumindest meine erfahrungen hier...
z.b. wärend der erfahrungsgewinnung war dieser lernprozess gut zu sehen.: mit 4bar kraftstoffdruck und der schlauchklemme gedreht auf meine individuelle "viertel-einstellung" (~6,5 bar) hielt der betriebswarme motor nach dem starten kein standgas.
er sprang zwar direkt an, konnte das standgas aber nicht halten. man merkte wie die elektronik nachregeln wollte, aber die drehzahl war dann schon zu arg im keller --> aus.: bin also direkt losgefahren und schon nach 500 metern wieder ins standgas lief er kugelrund..
beim demontieren der klemme ähnliches verhalten.: große änderungen (2,5 bar = +/- 29%) machen sich eben groß bemerkbar..
noch ein wort zum zündzeitpunkt:: aufgrund der 104 oktan die e85 hat ,könnte man auch den zündzeitpunkt etwas in richtung früh setzten:; bei der motonic wird ja auch die zündung per elektronischem kennfeld gesteuert.
ohne hier einzugreifen besteht eigentlich zur zündungsverstellung nur die möglichkeit den drehzahlsensor gegenüber der zahnscheibe zu versetzen: dabei wird natürlich auch der einspritzbeginn etc. verändert, aber sollte sich bei wenigen grad auch nicht schlimm auswirken.; die zahnscheibe sitzt auf der kurbelwelle mit platz für 60 zähne, wobei 2 zähne augelassen sind (als bezugsmarke).
leider ist ein versatz von drehzahlsensor und zahnscheibe beim e34 nicht möglich, da der drehszahlsensor in einem ring sitzt, welcher direkt aus kurbelwellengehäuse besteht.
das zu ändern wäre sicher ein riesiger aufwand, zumal es mir nichtmal gelang den geber aus dem auge zu ziehen.: (vermutlich zusätzlich zur halteschraube noch eingeklebt); beim e28 525 eta den ich mal hatte, ging sowas noch ganz gut. hier wurde der geber mittels einer halteklaue fixiert.
diese klaue konnte man aber so bearbeiten, das danach ein schwenken in richtung früh möglich wurde.: schade eigentlich, das es hier nicht funktioniert..
würde bestimmt noch einiges an effizienz bringen, da hier das klopffeste potenzial vom e85 brach liegenbleibt..
: (stand: 22. Mai 2008); aktueller druck ist also 5 bar (+19,5%):
die sache sieht nun schon ganz ok aus. der motor läuft zu 90% in allen lastzuständen rund, hat ne "taugliche" beschleunigung und top-speed wird auch erreicht, aber bis dahin ists.. "gefühlt zäh".: es fehlt also etwas der "biss".
mit schlauchklemme = 6,5 bar kann von zäh nicht wirklich die rede sein.. :): verbrauch bin ich am testen, grob über den daumen 14,5 liter, für meine fahrweise durchaus im rahmen..

hier noch ne kleine sammlung, die wärend meiner recherchen entstand (mit bestem gewissen, aber ohne gewähr..)
Bosch-Regler mit 3,5 bar:: Bosch 0 280 160 504 = BMW 13531726385 = pierburg 7.21548.51.0 = (BMW 13 53 1 729 319) = (BMW 13 53 1 731 615)
Bosch 0 280 160 592 =
Bosch-Regler mit 3,8 bar:: Bosch 0 280 160 616 = Porsche 993 110 199 01 = VW 034 133 534 P
Genaral Motors / Opel = 9198822: Bosch-Regler mit 4,0 bar:
alt --> Bosch 0 280 160 516 = VAG 078 133 534 C = Pierburg 7.22017.50.0 = Pierburg alt 7.21605.01: alt --> Bosch 0 280 160 517 = VAG 078 133 534 A = Pierburg 7.22017.50.0 = Pierburg alt 7.21605.01
Bosch 0 280 160 575 = VAG 078 133 534 C = Pierburg 7.22017.52.0
Bosch-Regler mit 5,0 bar:: Bosch B 280 550 113 mini50; Bosch-Regler einstellbar von3,5 bar - 5,0 bar:
Bosch B 280 550 341
doppelter o-ring für vorderen zapfen 5x1,5 am abgedrehter Bosch 0 280 160 575 :: BMW 13 53 1 720252
Brammer 5x1,5 00156305 Viton: hier noch einige interessante links zum thema:

technische daten zu e85 (bioethanol) wie heizwert, dichte, oktanzahl, etc.. (pdf)

Bosch elektronischer katalog

Bosch vehicle component applications (pdf)

hier was zum schwelgen... Bosch motorsport (pdf)

interessante seite zu einspritzdüsen

sehr empfehlenswerte literatur zum thema einspritzung, motronic, zündung, etc.. ist:; Bosch "Autoelektrik Autoelektronik am Ottomotor"
ISBN 3-18-419117-6