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Wie ein Motor funktioniert, kann Otto Normalverbraucher meist noch einigermaßen nachvollziehen, spätestens bei der elektronischen Motorsteuerung setzt man aber aus. Und so kommt es nicht von ungefähr, dass wir in unserer Werkstatt oft genug Aufklärungsarbeit leisten müssen, wenn wieder einmal eine Warnleuchte am Armaturenbrett brennt, um auf einen möglichen Defekt hinzuweisen.
In vielen Fällen, das sei hier vorweggenommen, brennt die Warnleuchte, weil eines der elektronischen Steuergeräte nicht richtig funktioniert. Das ist nichts Gravierendes, trotzdem verlangt es oft einige Überzeugungsarbeit, um auch den Kunden entsprechend zu beruhigen. Deshalb geben wir hier einmal einen kurzen Einblick in das elektronische Innenleben eines Motors.
Was ist eine elektronische Motorsteuerung?
Die Motorsteuerung, im Englischen „Engine Control Unit“ oder kurz: ECU, ist ein elektronisches Steuergerät, ein kleiner Computer also, der die Motorfunktionen steuert, regelt und überwacht. Dazu nutzt er eine Reihe von Sensoren, die die wichtigsten Parameter kontrollieren, aufzeichnen und dann Alarm schlagen, wenn diese aus der Reihe tanzen. Einige der überwachten Parameter sind
- die Temperatur des Motors,
- die Geschwindigkeit des Fahrzeugs,
- der Umgebungs-Luftdruck,
- die Phasen,
- der Ladedruck,
- der Kraftstoffdruck,
- die Temperatur der angesaugten Luft,
- die Öffnungs- und Schließwinkel der Ein- und Auslassventile,
- Temperatur und Druck des Motoröls,
- das Verbrennungsluftverhältnis,
- der Zündzeitpunkt.
Wie funktioniert die Motorsteuerung?
Das Netz an Sensoren bildet eines der wichtigsten Steuergeräte eines Autos. Es ermöglicht die Sammlung und Verarbeitung einer Unmenge von Daten in Echtzeit. Auf der Grundlage dieser Daten werden wiederum die grundlegenden Abläufe in einem Motor gesteuert, etwa die Kraftstoffeinspritzung.
Diese wird heute nicht mehr wie in den Anfangszeiten durch eine direkte mechanische Verbindung zwischen Gaspedal und Treibstoffzufuhr geregelt. Vielmehr ist das Gaspedal mit einem Sensor verbunden, der dessen Neigungswinkel erkennen kann und diese Information an die Motorsteuerung weitergibt. Dort wird sie mit all den anderen gemessenen Parametern verglichen und verarbeitet. Am Ende dieses in Nanosekunden ablaufenden Prozesses stehen dann die Befehle an zentrale Bestandteile des Motors, etwa die Einspritzventile.
So wird die ideale Kraftstoffeinspritzung heute also elektronisch geregelt, und zwar so, dass der Motor imstande ist, seine optimale Leistung zu bringen. Gleichzeitig achtet die Motorsteuerung darauf, dass der Kraftstoff bestmöglich verbrannt wird, sodass möglichst wenige Abgase entstehen und auch der Treibstoffverbrauch optimiert wird.
Und ganz ähnlich funktionieren auch andere zentrale Abläufe im Motor: die Regelung des optimalen Zünd-Zeitpunkts etwa, oder die Reinigung der Abgasanlage.
Heikel und essentiell
Schon allein diese kurze Beschreibung genügt, um sich eine Vorstellung von der Komplexität einer Motorsteuerung zu machen. Es dürfte deshalb nicht verwundern, dass sie manchmal kleinere Probleme verursacht. Trotzdem ist und bleibt sie ein essentieller Bestandteil eines Motors.
Und folgt man dem so genannten Mooreschen Gesetz, mit dem nachgewiesen wird, dass sich die Komplexität von Schaltkreisen regelmäßig verdoppelt, so kann man davon ausgehen, dass Motorsteuerungen künftig immer mehr Daten immer zuverlässiger verarbeiten können und damit die Leistung der Motoren noch weiter optimieren.
