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. Man bezeichnet die Software in der Motorsteuerung auch als elektronisches Motormanagement.

Moderne Motorsteuerungen werden mit 32-Bit-Mikrocontrollern wie zum Beispiel Infineon TriCore ausgestattet, um die in Echtzeit benötigten Rechenoperationen genügend schnell und genau zu verarbeiten. Vorteilhaft kann aber auch sein, Motorsteuerungen mit FPGAs zu ergänzen, da diese digitale Funktionen schneller ausführen. Soweit die Stückzahlen es erlauben, findet man auch in ASICs integrierte Mikrocontroller.

Charakteristisch für einen Motorsteuerungscomputer ist die integrierte Schnittstelle 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.

[Bearbeiten] 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 über 200 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 Einspritzmenge
Drosselklappenstellung
Ladungsbewegungsklappen
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 und kann oft auch im Austausch geliefert bzw. repariert werden.