Motorsteuerung

Themen:

Motormanagement mit Eigendiagnose
Steuerfunktionen und Steuerung des Motormanagements
VE- und AFR-Tabellen zur Ermittlung der benötigten Kraftstoffmenge
Adaptives Lerngedächtnis
Das Auftreten eines Fehlercodes
Anpassen der Software

Motormanagement mit Eigendiagnose:
Jedes moderne Auto verfügt über ein Motormanagement. Dies ist die Bezeichnung für die Software, die in der ECU (Electronic Control Unit) integriert ist. Alle Sensoren und Aktoren am Motor sind über Kabelbäume mit dem Steuergerät verbunden. Klicken Sie hier für weitere Informationen zu den Steuergeräten und Netzwerken im Auto. Die Hauptfunktionen des Steuergeräts bestehen darin, die Zündung und Einspritzung zu steuern, um möglichst geringe Emissionen zu erreichen. Damit sind viele weitere Funktionen verbunden, die sich alle gegenseitig beeinflussen. Diese werden im Folgenden besprochen.

Das Steuergerät verarbeitet die eingehenden Daten (von den Sensoren), verarbeitet diese und steuert dann die Aktoren an. Ein Beispiel für einen Sensor ist der Lambdasensor. Misst die Lambdasonde einen zu hohen Sauerstoffgehalt in den Abgasen, leitet sie diesen an das Steuergerät weiter. Das Steuergerät weiß dann, dass das Gemisch zu mager ist (zu wenig Kraftstoff = zu viel Sauerstoff in den Abgasen = zu mager). Das Steuergerät passt dann die Einspritzung und Zündung an, bis die Lambdasonde ein korrektes Signal sendet.

Wenn ein Sensor einen unmöglichen Messwert übermittelt (dass der Kühlmittelsensor einen nicht messbaren Wert anzeigt) oder erkennt, dass die Verkabelung einen Kurzschluss nach Plus oder Masse hat, speichert das Steuergerät dies automatisch als Fehlercode. Der Vorteil der umfangreichen Software besteht darin, dass das falsche Signal intern blockiert wird. Beispielsweise werden Zündung und Einspritzung nicht auf die falsche Temperatur eingestellt, da das Steuergerät bereits erkannt hat, dass dieses Signal falsch ist.
Allerdings übernimmt das Steuergerät die volle Steuerung des Kühlgebläses, da die korrekte Temperatur nicht mehr gemessen werden kann. Als Vorsichtsmaßnahme ist für zusätzliche Kühlung gesorgt. Auf dem Armaturenbrett leuchtet dann eine gelbe Motorleuchte auf. Anschließend muss das Auto ausgelesen werden. Klicken Sie hier, um zur OBD-Seite zu gelangen Hier werden ausführliche Erläuterungen zum Auslesen von Fehlern und anderen Möglichkeiten der Diagnosegeräte gegeben.

Ein weiteres Beispiel ist eine defekte Zündspule. Der Kraftstoff gelangt unverbrannt in den Katalysator und kann aufgrund zu hoher Temperaturen dennoch verbrannt werden. Der Kurbelwellensensor registriert eine Drehzahlschwankung aufgrund der fehlenden Verbrennung. Die Position der Zylinderübergabe wird erkannt. Dadurch wird die Einspritzdüse des Zylinders, dessen Zündspule defekt ist, nicht mehr aktiviert. Der Motor befindet sich nun im Notbetrieb und läuft mit 1 Zylinder weniger. Die Motorfehlerleuchte leuchtet auf. Wenn Sie es lesen, wird klar, welcher Zylinder eine Fehlzündung hat.

Zum Auslesen wird der Diagnosestecker des Computers (im Bild) mit dem OBD-Stecker verbunden. Dieser OBD-Stecker befindet sich normalerweise unten am Armaturenbrett in der Nähe des Fußraums (in der Nähe der Pedale). Der Stecker kann auch an anderen Stellen im Armaturenbrett oder hinter Aschenbechern versteckt sein. Durch den Anschluss des Steckers an den Ausleserechner werden die Fehlercodes an den Rechner weitergeleitet.

Beim Auslesen des Fahrzeugs übermittelt das Steuergerät einen Fehlercode an den Auslesecomputer. Dieser Fehlercode (OBD-Fehlercode) ist oft bei jeder Marke gleich. Diese Codes können mit einem Lesegerät angezeigt werden. Der Fehlercode wird vom Steuergerät gespeichert und speichert außerdem die folgenden Informationen:

Wann der Fehler zuerst und zuletzt auftrat.
Wie oft ist der Fehler aufgetreten?
Ob es sich um einen dauerhaften oder (manchmal) wiederkehrenden Fehler handelt.

Fehlercodes sind nicht immer für jede Marke gleich. Manchmal sind die Codes markenspezifisch. Durch die Suche nach dem Fehlercode in Google lässt sich häufig die Bedeutung ermitteln.

Umfangreiche Lesegeräte verknüpfen einen Text mit diesem Fehlercode. Der Code wird dann tatsächlich in Text übersetzt. Beispielsweise wird der Code P0267 mit dem Text verknüpft: „Unplausibles Signal des Kühlmitteltemperatursensors; Kurzschluss mit Plus.“ Tritt erstmals bei Kilometerstand ……km auf, Häufigkeit 120, trat sporadisch auf. Es ist nun klar, dass entweder der Sensor einen internen Defekt hat oder das Signalkabel des Sensors einen Kurzschluss mit einem Pluskabel hat. Dies ist insgesamt 120 Mal vorgekommen und nicht dauerhaft vorhanden. Dies könnte bedeuten, dass durch das Verschieben der Kabel der Kurzschluss 120 Mal auftrat und dann wieder verschwand. Es ist Sache des Technikers herauszufinden, wo der Fehler liegt.

Wenn der Fehler behoben ist (z. B. nach einer Reparatur des Kabels), kann der Fehler gelöscht werden. Das Testgerät sendet dann einen Code an das Steuergerät, das dann versteht, dass der Fehler aus dem Speicher geschrieben werden muss. Wird das Kabel nicht repariert, sondern nur der Fehler gelöscht, tritt dieser Fehler sofort wieder auf. Nach dem Löschen ist der erste Kilometerstand der aktuelle und die Frequenz beginnt wieder bei 1.

Steuerfunktionen und Steuerung des Motormanagements:
Aufgabe des Motormanagements ist es, unter anderem folgende Funktionen zu überwachen bzw. zu steuern:

Motordrehzahl
Geschwindigkeit
Gaspedal-/Bremspedal-/Kupplungspedalstellung
Entzündung
Einspritzung
Variable Ventilsteuerung
Variabler Ansaugkrümmer
Dynamosteuerung (DF-Signal)
Signal des Luftmassenmessers
Drosselklappenstellung
Position des AGR-Ventils
Kurbelwellen-/Nockenwellenposition
Temperaturregelung über den kennfeldgesteuerten Thermostat
Ping-Kontrolle
Lambda-Regelung
Elektronische Kühlmittelpumpe
Tankentlüftung
Kraftstoffpumpe (Booster und Hochdruck)
Tempomat
Heizung der Kurbelgehäuseentlüftung
Ölstandskontrolle
Turbodruck
Ansaugkrümmerdruck
Energiemanagement (Batterieladezustandssensor)
Kommunikation mit dem Getriebe (Erhaltung der Motorleistung beim Schalten mit einem Automatikgetriebe)
Eigendiagnose (u.a. zur Speicherung von Fehlercodes)

Die eingehenden Signale werden alle in einem Kennfeld verarbeitet (siehe Bild oben). Das Kennfeld verarbeitet die Eingangssignale (von den Sensoren) unter anderem basierend auf der Motordrehzahl und -last, den Außenluft-, Kühlmittel-, Motoröl- und Abgastemperaturen. Anhand dieser Daten wird bestimmt, wie der Output aussehen wird, also wie beispielsweise ein Aktor angesteuert wird. Beispielsweise muss bei kaltem Motor mehr Kraftstoff eingespritzt werden (Kaltstartanreicherung), um den Motor am Laufen zu halten. Früher passierte das mit dem manuellen Choke, aber mit dem Motormanagement wird alles automatisch über den gesteuert VE- und AFR-Tabellen. Diese Tabellen geben die Füllhöhe und Mischungsverhältnisse wieder.
Die Außentemperatur und die Kühlmitteltemperatur werden gemessen und bei laufendem Motor wird über die Klopfsensoren der Zündzeitpunkt ermittelt und über die Drehzahlsensoren ermittelt, ob der Motor rund läuft. Auch die Drosselklappe wird „offener“ angesteuert. Nach Ablauf einer gewissen Zeit ist die Temperatur im Brennraum so hoch, dass auf normale Einspritzung umgeschaltet werden kann.

Wenn sich der Motor wie eben beschrieben in der Aufwärmphase befindet, spricht man von „Open Loop“. Die Rückmeldung der Lambdasonde wird dann nicht berücksichtigt. Dieser misst ein viel zu fettes Gemisch (bei der Kaltstartanreicherung) und möchte daher eigentlich, dass der Motor magerer läuft. Da die Anreicherung aber notwendig ist, werden die Daten der Lambdasonde ignoriert. Wenn der Motor eine ausreichende Temperatur erreicht hat, werden die eingehenden Signale der Lambdasonde erneut verwendet. Man spricht dann von „Closed Loop“. Kurz gesagt: Das Steuergerät bestimmt, welche Signale verwendet werden und welche nicht.

Die verschiedenen Felder werden auf der Seite angezeigt Einspritzsystem beschrieben.

Adaptives Gedächtnis:
Die Motormanagement-Software enthält ein sogenanntes „adaptives Lerngedächtnis“. Die Steuerung der Aktoren erfolgt auf Basis der zuvor von den Sensoren empfangenen Daten. Dies berücksichtigt einen gewissen Verschleiß und eine gewisse Verschmutzung des Motors. Berücksichtigen Sie bei Verschleiß beispielsweise einen geringeren Kompressionsenddruck, der dazu führt, dass die Leerlaufdrehzahl geringer ausfällt als bei einem Neumotor. Darauf muss die Motormanagementsoftware mit einer Anpassung reagieren Kraftstoffverkleidungen.
Der adaptive Speicher speichert unter anderem die Daten zum Öffnen und Schließen der Drosselklappe. Mit der Zeit verschmutzt die Drosselklappe durch den Einfluss der AGR- und Kurbelgehäuseentlüftungsdämpfe. Das Öffnen und Schließen des Ventils ist etwas schwieriger und bei Verschmutzung muss sich das Ventil etwas weiter öffnen, da sonst die Kohlenstoffrückstände die Atemwege verstopfen. Daher wird die Anpassung bei einem älteren Motor anders ausfallen als bei einem neuen Motor. Ohne das adaptive Gedächtnis müsste die Steuerung bei jedem Motorstart erneut nach den richtigen Werten suchen. Mit dem adaptiven Speicher berücksichtigt die Motormanagement-Software dies.
Nach der Reinigung beispielsweise der Drosselklappe oder des AGR-Ventils muss dieses oft neu angelernt werden. Beim Einlernen wird der adaptive Speicher zurückgesetzt. Nach dem Einlernen prüft und speichert das Motormanagement erneut die Werte der Sensoren. Nach dem Einlernen kann es vorkommen, dass der Motor etwas unregelmäßig läuft und schüttelt.

Ein Lambdasonde wird mit zunehmendem Alter langsamer. Die Daten gelangen zwar ins Motormanagement, aber durch den adaptiven Speicher berücksichtigt das Motormanagement die Alterung der Lambdasonde. Daher ist es wichtig, die Adaptionswerte nach dem Tausch der Lambdasonde zu löschen.

Das Automatikgetriebe enthält Kupplungen, die durch Öldruck gesteuert werden, um die Gänge zu schalten. Älteres Getriebeöl ist oft etwas verunreinigt und dickflüssiger als neues Öl. Die Drehzahlen und Schaltpunkte werden daher bei neuem Öl andere sein als bei altem Öl. Das Automatikgetriebe enthält außerdem ein Steuergerät mit adaptivem Speicher, das die Schaltpunkte im Laufe der Zeit möglichst ideal angepasst hat. Nach einem Ölwechsel kann das Schaltverhalten sehr unterschiedlich sein. Erwägen Sie falsche Geschwindigkeiten beim Schalten in niedrigere oder höhere Gänge oder ein abruptes Einschalten der Gänge, was zu einem Klopfen im Antrieb führt. Deshalb müssen nach dem Ölwechsel auch die Adaptionswerte des Getriebes gelöscht werden.

Oft muss nach dem Löschen der Adaptionswerte eine Adaptionsfahrt durchgeführt werden. Sie müssen dann möglichst mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten und Geschwindigkeiten fahren, damit das System die Möglichkeit hat, die Adaptionswerte richtig zu berechnen und zu speichern.

Der Ursprung eines Fehlercodes:
Möglicherweise ist ein Sensor defekt. Auch die Verkabelung oder Steckverbindung des Sensors kann defekt sein und die Verbindung zwischen Sensor und Steuergerät unterbrechen. Das Steuergerät erhält daher falsche Werte vom Sensor. Bisher konnte dies den Betrieb des Motors beeinträchtigen; Ein defekter Temperatursensor könnte dazu führen, dass viel zu viel Kraftstoff eingespritzt wird und der Motor „überflutet“ wird. Diese Chance ist heutzutage viel geringer. Das Motormanagement kann erkennen, dass der Wert des Sensors falsch ist.

In diesem Beispiel ist der Spannungsverlauf von a Temperatursensor gezeigt. Der Temperaturregler arbeitet mit Spannungen zwischen 0,5 und 4,5 Volt. Spannungen unter 0,5 Volt und über 4,5 Volt liegen im verbotenen Bereich. Die Spannungen sind in der Grafik unten zu sehen. Ist der Sensor defekt oder hat ein Kabel einen Kurzschluss mit Masse, wird eine Spannung von 0 Volt übertragen. Dies ist im verbotenen Bereich. Das Steuergerät erkennt dies und speichert einen Fehlercode.

Es wird nicht nur der Fehlercode gespeichert, sondern das Signal wird auch nicht verwendet. Das Steuergerät wechselt in eine Notlaufsituation; Aus anderen vom Steuergerät empfangenen Daten wird ein Ersatzwert berechnet. Der Wiederbeschaffungswert liegt nahe am tatsächlichen Wert, Sie können also problemlos weiter zur Werkstatt fahren. Natürlich soll die Störung nicht ignoriert werden, da beispielsweise der Kraftstoffverbrauch deutlich ansteigen kann.

Anpassen der Software:
Die Software im Steuergerät kann mit geeigneten Geräten angepasst werden. Und natürlich das Wissen, denn eine falsche Programmierung kann zu schwerwiegenden Motordefekten führen. Das Umschreiben der Software kann durch ein Software-Update des Herstellers (durch Behebung nachträglich entdeckter Fehler) oder durch Tuning erfolgen. Dies bedeutet, dass durch Anpassung des Kennlinienfeldes im Steuergerät eine höhere Leistung erzielt wird. Auf der Seite Chiptuning dazu gibt es weitere Informationen.