Von der Digitalen Motorelektronik werden folgende Funktionen übernommen:
Beim Einschalten der Zündung wird zunächst bei allen Zylindern einmal kurz eingespritzt. Ab der Einleitung des Startvorganges, wird dann zylinderselektiv 1 x pro Arbeitszyklus (2 Kurbelwellenumdrehungen) eingespritzt.
Die Einspritzzeit (ti) ergibt sich aus der programmierten Start-Grundeinspritzmenge und den Korrekturgrößen aus den Eiongangssignalen der Kühlmittel- und Ansauglufttemperatur. Die Ansteuerung der Zylinder ergibt sich aus der Stellung des Bezugsmarkengebersignals.
Nach wenigen Motorumdrehungen (abhängig von der Stellung der Nockenwelle und der Startdrehzahl) erhält das DME Steuergerät das Nockenwellen-Positionsgeber-Signal.
Bis die Nockenwellenposition erkannt ist, erfolgt grundsätzlich eine Doppelzündung (eine Zündung bei jeder Kurbelwellenumdrehung). Jetzt stellt sich heraus, ob die Zylinderzuordnung korrigiert werden muß.
Wird auch bei laufendem Motor das Nockenwellen-Positionsgeber-Signal nicht erkannt, bleibt die Doppelzündung bestehen. In diesem Fall ist jedoch nicht gewährleistet, daß der Einspritzzeitpunkt im Arbeitstakt erfolgt.
Die Beschleunigungsanreicherung wird immer dann aktiviert, wenn der Lastwunsch des Fahrers (Drosselklappen-Potentiometer-Signal) und die Motordrehzahl dies erforderlich machen. Dabei erfolgt bei den Zylindern, die ihre Einspritzzeit bereits beendet haben, ein Zwischenspritzer. Für die folgenden Zylinder verlängert sich die normale Einspritzzeit (ti) zur Kraftstoffanreicherung.
Die DME M3.3 hat eine Cylinder-Individual-Fuel-Injection CIFI. Unter CIFI versteht man eine individuelle Ansteuerung eines jeden Zylinders. Es ist gewährleistet, daß die Einspritzung eines jeden Zylinders beendet ist, bevor das Einlaßventil öffnet. Damit wird ein optimales Kraftstoff-Luftgemisch und dadurch beste Verbrennung mit niedrigem Kraftstoffverbrauch erreicht.
Wenn ein Fehler im Zünd- oder Einspritzsystem vorliegt, kann die Endstufe eines jeden Zylinders individuell abgeschaltet werden. Diese Fehler sind dann auch im Fehlerspeicher abgelegt.
Für jeden Zylinder ist eine eigene endstufengesteuerte Zündspule vorhanden, welche die Hochspannung (bis zu 32 kV) über den Zündkerzenstecker weiterleitet. Dadurch können Zündwinkeländerungen schnell und unabhängig gesteuert werden.
Durch den Entfall der rotierenden Teile erhöht sich der Nutzbereich für die Zündwinkelsteuerung. Zur Einhaltung der richtigen Zündfolge wird der Nockenwellensensor eingesetzt.
Aufgrund der Drehzahl- und Lastsignale wird vom DME Steuergerät der Zündwinkel (Zündzeitpunkt) ermittelt und über die Zündendstufen ausgegeben. Hierbei werden auch andere Eingangssignale, wie die Motortemperatur, die Temperatur der Ansaugluft, die Stellung der Drosselklappe, die Signale der Klopfregelung und Signale der Adaptiven Getriebe Steuerung berücksichtigt.
Bei Ausfall des Zylinder-Erkennungsgebers (Nockenwellengeber) wird auf Parallelzündung umgeschaltet, d.h. die Zündspulen der einzelnen Zylinder werden mit zugehörigen festen Zündzeitpunkten bei jeder Kurbelwellenumdrehung angesteuert.
Durch die Zündkreisüberwachung werden Zündaussetzer zylinderselektiv erkannt (Eigendiagnose) und Katalysatorschäden verhindert. Die Abgasemissionen können sich nicht verschlechtern, weil die Einspritzung des betroffenen Zylinders abgeschaltet wird.
Die Sekundärkreisüberwachung arbeitet mit einem "shunt" (Widerstand in der gemeinsamen Sekundärmasseleitung der 8 Zündspulen). Bei jeder Zündung wird der Spannungsverlauf am shunt an das Steuergerät übermittelt.
Wird nach erfolgreicher Zündung (zylinderselektive Primärkreisüberwachung i.O.) die Schwellspannung für die Zündaussetzer-Erkennung (5V) nicht erreicht, so wird der Fehler gesetzt, die Fehlerlampe aktiviert (nur US-Modelle) und die zugehörige Einspritzendstufe abgeschaltet.
Im M60 Motor wird ein neuer verschleißfreier Zweiwicklungsdrehsteller als Leerlaufsteller verbaut. Der Drehschieber im Leerlaufsteller darf nur durch eine Ansteuerung über ein Testgerät bzw. durch eine Schüttelbewegung geprüft werden. Es ist nicht erlaubt, den Drehschieber mit dem Finger oder einem Hilfswerkzeug, wie z.B. einem Schraubendreher zu bewegen. Eine einwandfreie Funktion wäre dadurch nicht mehr gewährleistet.
Der Leerlaufsteller übernimmt mehrere Aufgaben und ist somit ein wesentliches Bauteil im Ansaugluftkreislauf des Motors.
Geringe Leckluftmengen, die z.B. bei undichten Faltenbälgen/Flanschen oder unterschiedlichem Spalt der Drosselklappe auftreten, können über den Leerlaufsteller kompensiert werden.
In der Schiebephase des Motors öffnet der Leerlaufsteller ganz und schließt erst kurz vor Erreichen der Leerlaufdrehzahl. Dadurch wird ein hoher Saugrohrunterdruck und ein Blaurauchen (Öldampfabsaugung über Ventilschaftdichtungen) verhindert.
Der Leerlaufsteller gibt beim Motorstart einen Öffnungsquerschnitt frei, der über dem der Leerlaufdrehzahl liegt. Der Motor springt dadurch besser an.
Der Leerlaufsteller hat einen Notlauf-Öffnungsspalt, der bei Ausfall der Stromversorgung bestimmte Notlaufeigenschaften gewährleistet.
Bei Fahrzeugen mit ASC oder ASC + T wird das Motorschleppmoment über den Leerlaufsteller geregelt (Funktion MSR). Der Leerlaufsteller öffnet, wenn die Gefahr besteht, daß die Antriebsräder zum Stillstand kommen. Die Drehzahl wird dadurch erhöht und das Motorschleppmoment reduziert.
Längerer Betrieb eines Motors mit klopfender Verbrennung kann zu gravierenden Schäden führen. Klopfen wird begünstigt durch:
Das Verdichtungsverhältnis kann auch durch ablagerungs- oder fertigungsbedingte Streuungen zu hohe Werte errreichen.
Bei Motoren ohne Klopfregelung müssen diese ungünstigen Einflüsse bei der Zündauslegung durch einen Sicherheitsabstand zur Klopfgrenze berücksichtigt werden. Damit sind im oberen Lastbereich Wirkungsgradeinbußen unvermeidlich.
Die Klopfregelung kann den klopfenden Motorbetrieb verhindern. Sie stellt dazu nur bei tatsächlicher Klopfgefahr den Zündzeitpunkt des bzw. der betroffenen Zylinder (zylinderselektiv) so weit wie nötig in Richtung spät. Dadurch kann das Zündkennfeld auf die verbrauchsoptimalen Werte ausgelegt werden, ohne Rücksicht auf die Klopfgrenze. Ein Sicherheitsabstand ist nicht mehr nötig.
Die Klopfregelung übernimmt alle klopfbedingten Korrekturen am Zündzeitpunkt und ermöglicht auch mit Normalkraftstoff (Minimum ROZ 91) einen einwandfreien Fahrbetrieb.
Die Klopfregelung bietet:
Der M60 ist mit einem zylinderselektiven, adaptiven Klopfregelsystem ausgestattet. Vier Klopfsensoren erkennen die klopfende Verbrennung. Die Sensorsignale werden im DME Steuergerät ausgewertet.
Der Klopfsensor ist ein piezoelektrisches Körperschallmikrophon. Er nimmt den Körperschall auf und wandelt ihn in Spannungssignale um.
Beim Auftreten von Klopfen wird die Zündung für eine bestimmte Anzahl von Zyklen nach spät verstellt und nähert sich dann wieder allmählich dem ursprünglichen Wert. Die Spätverstellung kann für jeden Zylinder einzeln geregelt werden (zylinderselektiv). Es wird also nur der tatsächlich klopfende Zylinder beeinflußt.
Bei einem Ausfall des Klopfsensors erfolgt ein Eintrag im Fehlerspeicher des DME Steuergeräts. Im Fehlerfall wird der Motor durch eine konstante Spätverstellung des Zündwinkels geschützt.
Die 4 Klopfsensoren sind mit 8mm-Schrauben am Wassermantel des Motorblocks zwischen den beiden Zylinderreihen befestigt. Sie sind so angeordnet, daß je ein Sensor die beiden benachbarten Zylinder überwacht.
Als Schraubensicherung ist nur Sicherungsmittel zulässig. Unterleg-, Feder- oder Zahnscheiben dürfen unter keinen Umständen verwendet werden.
Die Eigendiagnose der Klopfregelung umfaßt folgende Prüfungen:
Wird bei einer dieser Prüfungen ein Fehler festgestellt, wird die Klopfregelung abgeschaltet. Ein Notprogramm übernimmt die Zündwinkelsteuerung. Gleichzeitig erfolgt ein Eintrag in den Fehlerspeicher. Das Notprogramm gewährleistet schadenfreien Betrieb ab Minimum ROZ 91. Es ist abhängig von der Last, der Drehzahl und der Temperatur des Motors.
Durch die Diagnose kann man nicht erkennen, ob die Stecker der Sensoren vertauscht wurden. Ein Vertauschen der Sensoren führt zu Motorschaden. Bei Service-Arbeiten ist unbedingt darauf zu achten, daß die Sensoren richtig angeschlossen werden (siehe Reparaturanleitung).
Um den optimalen Wirkungsgrad der Katalysatoren aufrecht zu erhalten, wird für die Verbrennung das ideale Luft-Kraftstoff-Verhältnis (Lambda = 1) angestrebt. Als Sensor dienen 2 beheizte Lambdasonden (je 1 für jede Zylinderbank mit zugehörigem Abgasstrang = Stereo-Lambdaregelung), die den Restsauerstoff im Abgas messen und entsprechende Spannungswerte an das Steuergerät weiterleiten. Dort wird die Gemischzusammensetzung, falls notwendig, entsprechend korrigiert, indem die Einspritzzeiten verändert werden. Bei Ausfall der Lambdasonde erfolgt die Steuerung vom DME Steuergerät aus mit einem festprogrammierten Ersatzwert (0,45 V).
Da für die Betriebsbereitschaft der Lambdasonden eine Temperatur von ca. 300 Grad Celsius notwendig ist, werden über ein Relais die Heizwiderstände in den Lambdasonden mit Spannung versorgt. Die Relais Ansteuerung wird vom DME Steuergerät übernommen.
Eine beheizte Fläche des Heißfilmsensors im Ansaugluftstrom wird auf eine konstante Übertemperatur von 180 o C zur angesaugten Luft geregelt. Die vorbeiströmende Ansaugluft kühlt die beheizte Fläche und verändert dadurch ihren Widerstand. Der Heizstrom, der notwendig ist, um die Übertemperatur konstant zu halten, ist die Meßgröße für die angesaugte Luftmasse. Daraus errechnet das DME-Steuergerät die Einspritzzeit.
Wesentliche Vorteile:
Durch den Heißfilm-Luftmassenmesser erübrigt sich ein Freibrennen des Sensors nach dem Motorstillstand. Eventuelle Schmutzablagerungen auf der Oberfläche beeinflussen das Sensorsignal nicht direkt, da sich die Schutzfolie durch die konstante Übertemperatur selbst reinigt.
Die Entlüftungsleitung des Kraftstofftanks ist mit einem Aktivkohlefilter verbunden, in welchem die im Tank entstehenden Kraftstoffdämpfe gesammelt werden. Der Aktivkohlefilter ist über eine weitere leitung mit dem Luftsammler verbunden. In dieser Leitung befindet sich ein Tankentlüftungsventil.
Ist das tankentlüftungsventil geöffnet, so wird durch den im Luftsammler herrschenden Unterdruck über den Aktivkohlefilter Frischluft angesaugt. Die Frischluft spült den im Filter gesammelten Kraftstoff aus und führt ihn dem Motor zur Verbrennung zu.
Da dieses zusätzlich zugeführte Gemisch die Verbrennung in starkem Maße beeinflußt, besteht das Tankentlüftungsventil aus einem Rückschlagventil und einem elektrisch steuerbaren Ventil. Im stromlosen Zustand ist das Tankentlüftungsventil, aufgrund des Rückschlagventils geschlossen. Das Rückschlagventil verhindert die Ansammlung von Kraftstoff im Luftsammler bei abgestelltem Fahrzeug. Bei steigendem Unterdruck im Luftsammler wird das Rückschlagventil geöffnet.
Die elektrische Ansteuerung (Taktung) erfolgt drehzahl- und lastabhängig. Ein Entlüftungszyklus (Spülphase) beginnt, sobald die Lambdaregelung aktiv ist. Nach Ablauf eines Zyklus erfolgt die Schließung des Ventils für ca. 1 min. (Ruhephase).
Die Korrektur kann durch Verändern eines Abgleichwertes im DME Steuergerät durchgeführt werden. Dieser CO-Abgleich kann ausschließlich über das zugehörige Diagnoseprogramm erfolgen.
Das im Ansaugtrakt gebildete Gemisch benötigt einige Zeit, bis es als Abgas die Lambdasonde erreicht. Diese Zeit nimmt mit steigender Last und Drehzahl ab. Aus diesem Grund ist auch die Reaktionszeit der Lambdaregelung last- und drehzahlabhängig. Von der Lambdasonde erkannte Gemischabweichungen führen auch zur Abspeicherung von Adaptionswerten (gelernte Korrekturwerte). Durch die Adaptionen kann die Einspritzung schon vorher in Sollwertnähe gebracht werden. Dadurch wird eine Verkürzung der Reaktionszeit erreicht.
Sind zum Beispiel im Leerlauf die Grundeinspritzwerte des DME Kennfeldes zu niedrig, um das ideale Kraftstoff-Luft-Gemisch einzuhalten, so müßte die Lambda-Regelung ständig die Einspritzzeit erhöhen. In diesem Fall wird ein Adaptionswert gelernt, der bereits den Grundeinspritzwert korrigiert. Die Lambda-Regelung übernimmmt dann nur noch die Feinabstimmung.
Folgende Adaptionen werden bei Motorbetrieb durchgeführt:
Ist das Tankentlüftungsventil offen, so wird dem Motor vom Aktivkohlefilter zusätzlich brennbares Gemisch zugeführt. Die von der Lambdasonde erkannte Gemischverschiebung wird fast vollständig über den Tankentlüftungs-Adaptionswert ausgeglichen.
Die Leerlauf-Luftadaption wird vom Leerlaufsteller übernommen. Er sorgt über die Luftmenge für eine konstante Leerlaufdrehzahl.
Wird in der Ruhephase der Tankentlüftung anhand der Drosselklappenstellung Leerlauf erkannt, so wird in gewissen Abständen eine Leerlauf-Gemischadaption vorgenommen.
Auch im Teillastbereich wird in gewissen Abständen eine Gemisch-Adaption durchgeführt. Der ermittlete Adaptionswert wird in allen Teillastbereichen berücksichtigt.
Der Temperaturfühler Ansaugluft ist im Luftsammler eingeschraubt. Zur Umwandlung der "Temperatur" in einen für das DME Steuergerät elektrisch auswertbaren Meßwert "Widerstand" wird ein Präzisions-Heißleiter (NTC-Widerstand) verwendet.
Der Temperaturfühler Ansaugluft wird nicht für die Korrektur der Einspritzzeit benötigt, da die Ansauglufttemperatur bei der Luftmassenmessung automatisch berücksichtigt wird. Der Temperaturfühler Ansaugluft (NTC-I) wird beim Startvorgang in Verbindung mit dem Temperaturfühler Kühlmittel (NTC-II) benötigt. Die Widerstandswerte der beiden Sensoren liefern die genaue Information für die Bildung der Einspritzzeit. Somit werden speziell Heißstartprobleme vermieden.
Während des Startvorganges kann die Luftsäule im Luftmassenmesser schwingen. Dadurch kann der Ausgabewert des Luftmassenmessers nicht als korrekter Wert für die Einspritzzeit verwendet werden.
Während des Startvorganges werden deshalb bis zu einer frei programmierbaren Drehzahlschwelle die Temperaturfühler als Meßgröße herangezogen.
Der Eingang des Fahrgeschwindigkeitssignals (V-Signal) wird im DME Steuergerät für mehrere Funktionen benötigt.
Bei Fahrzeugen mit ASC ist zusätzlich ein Vordrosselklappe mit Stellmotor und ein ADS Steuergerät (Autarke Drosselklappensteuerung) verbaut.
Die ASC/MSR Regelung (Motor Schleppmoment Regelung) wird über folgende Funktionen realisiert:
Zur Ansteuerung der benötigten ASC-Funktionen innerhalb der DME M3.3 bzw. der Auswertung der Motordrehzahl wird folgende ASC-DME Schnittstelle benötigt:
Bezeichnung |
DME Steuergerät |
ABS/ASC Steuergerät |
|---|---|---|
Zündwinkelverstellung |
Pin 82 |
Pin 77 |
Zündausblendung |
Pin 83 |
Pin 81 |
Leerlaufdrehzahlanhebung |
Pin 62 |
Pin 18 |
Drehzahlsignal |
Pin 20 |
Pin 47 |
Drosselklappen-Istwert |
Pin 11 |
Pin 20 |
Je nach Schlupfgröße erhält das DME Steuergerät die Informationen vom ABS/ASC Steuergerät. Welche Regelung oder Regelungskombinationen vom DME Steuergerät ausgeführt werden, bestimmt das ABS/ASC Steuergerät. Die maximale Zeit der Signaleingänge an den Schnittstellen liegt unter 2 Sekunden. Liegt einer oder mehrere Eingänge länger als 2 Sekunden an, wird ein Fehler im Fehlerspeicher abgelegt und das ASC abgeschaltet.
Die ZA-Funktion für DME M3.3 entspricht der bereits bestehenden Funktion innerhalb der DME M1.1, M1.2 und 1.7 für M30 und M70 Motoren.
Werden die Leerlaufdrehzahlanhebung und die Zündausblendung gleichzeitig aktiviert, erfolgt neben der Drosselklappenverstellung eine Zündausblendung und Einspritzunterbrechung. Die Zündausblendung erfolgt für maximal 2 Sekunden.
Analog zur Funktion der DME M1.7 wird bei ASC Anforderung eine Zündzeitpunkt-Verstellung in Richtung spät durchgeführt.
Über die Öffnung des Leerlaufstellers wird im Schubbetrieb über die DME die MSR Funktion (Motor-Schleppmoment-Regelung) durchgeführt. Bei Anliegen des Signals wird der Leerlaufsteller weiter geöffnet, um das Schleppmoment des Motors zu senken und ein Ausbrechen der Hinterräder zu verhindern. Zusätzlich hebt die DME die Schubabschaltung auf, damit der Motor nicht ausgeht.
Wenn ein Fahrzeug mit ASC in den Regelbereich kommt, gibt das ABS/ASC Steuergerät entsprechende Signale an das DME Steuergerät (siehe ASC Funktionen). Neben der Zündwinkelverstellung oder Zündausblendung des DME Steuergerätes kann das ADS Steuergerät zur Reduzierung der Motordrehzahl die Vordrosselklappe schließen. Um entscheiden zu können wie groß die notwendige Verstellung der Vordrosselklappe sein muß, erhält das ADS Steuergerät den Drosselklappen-Istwert der DME Drosselklappe. Über den ADS Stellmotor wird dann gegebenenfalls die Vordrosselklappe entgegen dem Fahrerwunsch (Gaspedal) verstellt.
Durch den Eingang DWA ist das Fahrzeug diebstahlgesichert. Der Eingang ist mit angelegtem High-Signal aktiv.
Die Diebstahlsicherung ist bis zu einer bestimmten Drehzahlschwelle aktiv. Durch das Abfragen der Drehzahl wird verhindert, daß das Fahrzeug bei einem Defekt im Multi-Informations-Display MID oder in der DWA zum Stehen gebracht wird.
Unterhalb dieser Drehzahlschwelle wird bei anliegendem High-Signal die Diebstahlsicherung ausgelöst. In diesem Fall verhindert die DME M3.3 das Starten des Motors. Ein Anschleppen des Motors ist in diesem Zustand nicht möglich.
Zur Abagsnachbehandlung wird eine Luftpumpe verwendet. Diese Flügelzellenpumpe wird über einen Keilriemen mechanisch angetrieben. Der Träger für die Luftpumpe ist am Klimakompressor befestigt.
Die Einblasung erfolgt über Schläuche und Leitungen in einen Längskanal im Zylinderkopf und von dort in die Auslaßkanäle.
Zwei Rückschlagventile und ein Absperrventil vermeiden, daß Abgas zur Luftpumpe zurückströmt. Das pneumatisch betätigte Absperrventil wird mit einem Elektro-Umschaltventil angesteuert. Die Anlage wird bedarfsabhängig über eine Magnetkupplung geschaltet.
Der CAN-Bus (Controller Area Network) ist ein serielles Bussystem, bei dem alle angeschlossenen Stationen gleichberechtigt sind, d.h. jedes Steuergerät senden als auch empfangen kann. Einfach ausgedrückt können sich die angeschlossenen Steuergeräte über die Leitungen "unterhalten" und gegenseitig Informationen austauschen.
Durch die lineare Struktur des Netzwerks ist das Bussystem bei Ausfall einer Station für alle anderen Stationen weiterhin voll verfügbar. Die Verbindung besteht aus zwei Datenleitungen (CAN_L und CAN_H), die mittels einer Abschirmung (CAN_S) vor Störungen geschützt werden.
Momentan sind mit diesem System die Steuergeräte AGS und DME miteinander verbunden. Die Einbindung weiterer Steuergeräte soll folgen.
Die angeschlossenen Geräte müssen alle über den gleichen CAN-Stand verfügen. Eine Überprüfung des CAN-Stands ist über die Diagnoseschnittstelle möglich. In der Identifikations-Seite des jeweiligen, am CAN-Bus angeschlossenen Steuergeräts, wird der CAN-Stand (Bus-Index) ausgegeben.
Folgende Informationen werden über CAN mit der Adaptiven Elektronischen Getriebesteuerung AGS ausgetauscht: