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Motorsteuerung

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Eine moderne Motorsteuerung (auch Motorsteuergerät bzw. Engine Control Unit) ist ein eigens entwickelter Computer (Steuergerät), der die Steuerung der Zündung und elektronischer Einspritzanlagen übernimmt. Bei moderneren Verbrennungsmotoren werden außerdem mit der elektronischen Drosselklappe und dem Luftmassensensor die Luftmasse, das Gemischverhältnis (Luft zu Kraftstoff) und die katalytische Abgasreinigung sowie die Abgasrückführung und mit einem variablen Ventiltrieb die Öffnungs- und Schließ(kurbelwellen)winkel der Ein- und Auslassventile den momentanen Erfordernissen entsprechend eingestellt. Bei Motoren mit geeignetem Turbolader kann auch der Ladedruck geregelt werden.

Genaugenommen handelt es sich dabei meistens nicht um eine offene Steuerung, sondern um eine geschlossene Regelung, weil der mit einem Sensor gemessene IST-Zustand mit einem berechneten SOLL-Zustand verglichen wird (Rückkopplung) und über einen Aktuator dann die Abweichung im geschlossenen Regelkreis minimiert wird. Um dieses Missverständnis zu vermeiden, wird bei der Software in der Motorsteuerung auch vom elektronischen Motormanagement gesprochen.

Moderne Motoren werden mit 32-Bit-Prozessoren ausgestattet, um die in Echtzeit benötigten Rechenoperationen genügend schnell und genau zu verarbeiten. Vorteilhaft kann aber auch sein, Motorsteuerungen mit FPGAs auszuführen, da diese bei Bedarf interne Mikroprozessoren per Programm enthalten können, aber gleichzeitig auch die Möglichkeit bieten, digitale Funktionen schneller auszuführen. Soweit die Stückzahlen es erlauben, findet man auch in ASICs integrierte Mikrocontroller.

Charakteristisch für einen Motorsteuerungscomputer ist das integrierte Interface für analoge und digitale Eingangssignale von Sensoren und Ausgangssignale für Aktoren. Typische Eingangssignale sind unter anderem die Motordrehzahl, der Drosselklappenwinkel, die Luftmasse, verschiedene Temperaturen und Drücke sowie das Klopfsensorsignal. Typische Ausgangssignale aktivieren die Zündung und die Einspritzventile sowie bei modernen Motoren unter anderem den Drosselklappensteller, das Abgasrückführungsventil, den Turbolader und die Nockenwellenverstellung.

Hersteller von Motorsteuerungen sind unter anderen:

Funktionsübersicht

Das Motorsteuergerät ist eines der wichtigsten Steuergeräte eines Kraftfahrzeuges. Es übernimmt die notwendigen Berechnungen zum Betrieb des Motors im Fahrzeug, wie z. B.

  • Steuerung der Basismotorfunktionen Einspritzung und Zündung
  • Ansteuerung und Regelung der Drosselklappe, (auch E-Gas) genannt.
  • Regelung der Aufladung
  • Regelung der Leerlaufdrehzahl (IDLE)
  • Lambdaregelung
  • OBD Eigendiagnose

Ein Motorsteuergerät besteht elektronisch prinzipiell aus:

  • µProzessor
  • RAM, ROM und Flash Speicher
  • analogen und digitalen I/O-Schnittstellen

Motorsteuergeräte können bis über 100 Anschlüsse aufweisen.

Das Motorsteuergerät weist gegenüber anderen Steuergeräten die Besonderheit auf, dass die darauf zyklisch ablaufenden Programme nicht nur zu festen Zeitintervallen ablaufen, sondern auch synchron zur Motordrehzahl.

Für die Regelungs- und Steueraufgaben verarbeitet das Motorsteuergerät Sensordaten wie z. B.

  • angesaugter Luftmassenstrom
  • Winkel/Drehlzahlgeber von Kurbel- und Nockenwelle
  • Winkelgeber der Drosselklappe
  • barometrischer Umgebungs-Luftdruck
  • Signal der Lambdasonde
  • Kraftstoffdrucksignal
  • Temperatur der Motorkühlflüssigkeit
  • Temperatur der angesaugten Luft
  • Klopfsensor

und Bediener-Signale wie z. B.

  • Gaspedalwinkel
  • Bremssignal

und kann mit den Eingangssignalen unter Berücksichtigung hinterlegter Kennfelder Ausgangssignale errechnen bzw. den entsprechenden Stellgliedern Sollgrößen vorgeben:

  • Zündzeitpunkt und Zündenergie
  • Einspritzzeitpunkt und Einspitzmenge
  • Drosselklappenstellung
  • Ladunsbewegungsklappen
  • Nockenwellenverstellung
  • Abgasrückführventil
  • Tankentlüftungsventil
  • Kompressoransteuerung
  • Turbolader Waste-Gate Ansteuerung

Das Motorsteuergerät ist oft mit weiteren Steuergeräten (z. B. Getriebesteuergerät, ESP, ABS-Steuergerät) über einen Fahrzeugbus (z. B. CAN-Bus) vernetzt.

Das Motorsteuergerät ist zumeist an geschützter Stelle an der Motorspritzwand bzw. oftmals zum Innenraum eingebaut (unterm Armaturenbrett). Ein Motorsteuergerät gehört (hinter Austauschmotor und -getriebe) meist zu den teuersten Ersatzteilen eines Autos.

Weblinks

Wikipedia
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