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Verbrauchsmessung mit der Benzinpumpe

Die Benzinpumpe der Fazer fördert das Benzin nicht kontinuierlich sondern nur schubweise und nach Bedarf. Bei jedem Pumpenhub wird eine kleine, relativ konstante Menge befördert. Durch Messung der gefahrenen Wegstrecke zwischen 2 Pumpenhüben kann man den Verbrauch pro Kilometer bestimmen.

Benzinpumpe Kawasaki ZXR750

Zum Experimentieren habe ich die Pumpe einer Kawasaki ZXR750 (vermutlich) benutzt. Die Bauart ist sehr ähnlich zur originalen FZS1000-Pumpe, insbesondere der Aufbau des Unterbrecherschalters ist identisch.
Zur Funktion: Sobald Strom durch die Wicklung fliesst wird ein Anker gezogen der
1. eine Membranpumpe aktiviert die eine kleine Menge Benzin ansaugt und weiter pumpt
2. einen Unterbrecher betätigt wodurch der Stromfluss unterbrochen wird.
Der Unterbrecher sitzt am Ende des Ankers der sich bewegt. Sobald der Strom unterbrochen wurde bewegt sich der Anker durch Federkraft zurück zur Ausgangsposition. Dann kann wieder Strom fliessen und der Vorgang wiederholt sich, solange bis der Druck an der Membran grösser ist als die Federkraft (ca 0.2 Bar).
Ein sehr primitives aber robustes Funktionsprinzip. Ein Nachteil ist dass beim Abschalten ein kräftiger Funke entsteht der mit der Zeit zum Abbrand der Kontakte führt.

Eine schöne Beschreibung wie solch eine Pumpe funktioniert ist hier zu finden.

Benzinpumpe Benzinpumpe
Übersicht der Einzelteile. Die schwarze Kappe sitzt als Schutz über dem Unterbrecherschalter. Der schwarze Ring im oberen Teil ist aus Gummi und dient als Halterung und mechanische Entkopplung zum Rahmen.

Benzinpumpe
Detail des Unterbrecherschalters. Das rote Kabel kommt vom Pluspol der Batterie und ist direkt mit der Magnetspule verbunden, das schwarze Kabel geht an den Massekontakt des Gehäuses.

Benzinpumpe Benzinpumpe Benzinpumpe

Benzinpumpe Benzinpumpe
Der Kontakt des Unterbrecher schaltet den zweiten Anschluss der Magnetspule nach Masse.
Die obere Brücke des Unterbrechers (blau unterlegt) ist durch Isolatoren elektrisch vom Gehäuse getrennt. Dort ist über ein Lötöse die zweite Verbindung zur Magnetspule, es ist das kurze, schwarze Kabel dass im Metallkörper verschwindet.

Dieses Kabel wird angezapft und an die Ganganzeige angeschlossen. Im Ruhezustand (Schalter geöffnet) liegen dort 12V an, im geschlossenen Zustand wird der Anschluss auf Masse gezogen (0V). In der Ganganzeige folgen noch einige Bauteile zur Impulsformung. Das Signal geht zum Interrupt-Eingang des Prozessors.

Benzinpumpe Benzinpumpe Benzinpumpe

Beim Abschalten erzeugt die Benzinpumpe, wie zu erwarten, enorme Spikes. Die Filterschaltung begrenzt die Spannungen auf ungefährliche Werte.

Bei dieser Messung lief die Pumpe im Dauerbetrieb ohne Flüssigkeit direkt an einer Batterie. Dabei stellte sich eine Frequenz von ca. 50Hz ein. Im realen Betrieb wird dieser hohe Takt nur sehr selten und kurzzeitig erreicht wenn die Vergaser nach langer Standzeit leer sind. Die Masse der zu pumpenden Flüssigkeit wird die Frequenz weiter verringern.

Kleine Zwischenrechnung mit geschätzten Werten:
Die Benzinpumpe benötigt 670 Klicks bis 1 Liter Benzin gefördert wurde. Bei Autobahn-Vollgas (250Kmh) liegt der Verbrauch bei 15Liter/100Km
-> ergibt eine Förderleistung von 37.5 Liter/Stunde oder 25125 Klicks/Stunde
-> entspricht 25125 Klicks/3600 Sekunden
= 6.98 Klicks/Sekunde.
Der Motor läuft dabei unter Vollast. Höhere Verbrauchswerte pro Zeit sollten eigentlich nicht auftreten.
Die Stromaufnahme der Pumpe im geschalteten Betrieb liegt bei 3..4A, gemittelt liegt die Leistungsaufnahme damit bei ca 20Watt.

Modifizieren der Fazer-Benzinpumpe

Die Benzinpumpe der Fazer sitzt im rechten Rahmendreieck. Um an die elektrischen Kontakte zu gelangen muss die schwarze Abdeckung entfernt werden. Dazu die "gelbe" Schraube lösen. Die beiden Zuleitungskabel müssen durch die Gummitülle zurückgeschoben werden um die Kappe abheben zu können. Dies ist nur möglich wenn die Schutzhülle ebenfalls verschoben wird, sie ist (offensichtlich zu diesem Zweck) zweigeteilt.
An den Massekontakt der Pumpe wird das neue Kabel angelötet (im Bild Blau). Es wird gemeinsam mit den beiden anderen Kabeln durch die Gummitülle geführt und im weiteren Verlauf bis zur Ganganzeige verlegt.
Benzinpumpe Benzinpumpe
Benzinpumpe

Software und Darstellung

Die gezählten Pumpenimpulse werden regelmässig im EEPROM des Prozessors gespeichert, zusammen mit den gefahrenen Kilometern.

Zum Benzinverbrauch gibt es neue Anzeigebildschirme.

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