Steuerungssystem Motor: Die verschiedenen Teile, die es gibt

Hier bekommst du einen Überblick darüber, wie ein Steuergerät (ECU) funktioniert und welche Teile damit verbunden sind.

Die verschiedenen Teile sind in Überschriften unterteilt, die unten angezeigt werden. Diese Überschriften geben zusammen ein Bild davon, welche Sensoren, Spulen und Zündteile usw. verwendet werden können.

Die verschiedenen Teile des Motorsteuerungssystems.

Throttle Position Sensor (TPS)
Elektronisches Gaspedal / Drosselklappe
Leerlaufsteller
Temperatursensor (IAT)
Kühlmitteltemperatursensor (CLT)
Abgastemperatursensor (EGT)
Ethanolsensor
Drucksensor
Klopfsensor
Lambdasonde (Breitbandlambda)
Triggergeber
Zündung (Zündspule / Zündkerze)
Kraftstoffeinspritzdüse
Kraftstoffpumpe
Kühlventilator
Geschwindigkeitssensor
Kraftstoffstandsensor
Relais
Sonstiges elektrisches System (Stromeinheit)

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Throttle Position Sensor (TPS)

TPS-Sensoren werden an Drosselklappen montiert, die seilbetätigt sind.

Der Drosselklappensensor ist auf einer Seite der Drosselklappenachse montiert und gibt dem Steuergerät an, in welchem Zustand sich die Drosselklappe befindet. Dies wird meistens in % von 0-100 gemessen.

Der Teil der TPS, der gegen die Drosselklappenachse montiert wird, ist D-förmig und wird als Drehpotentiometer bezeichnet. Es ist das D-Design, das es ermöglicht, dass es sich festsetzen kann. Die meisten Drosselklappen haben diese Art der Befestigung. Manchmal kann eine eigene Halterung für die Löcher, die die Drosselklappensensor selbst halten, erforderlich sein, da die Bohrung nicht immer übereinstimmt.

Ein TPS-Sensor hat oft 3 Stifte:

Masse gegen ECU
+5 Volt von der ECU
Signal zur ECU (0-5V)

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Elektronisches Gaspedal / Drosselklappe

Wenn ein elektronisches Drosselklappenmodul verwendet wird, ist kein externer Positionssensor erforderlich. Dieser ist im Drosselklappenmodul integriert. Viele E-Drosselklappen haben zudem zwei TPS-Sensoren und E-Gaspedale haben zwei Potentiometer. Einen Hauptsensor und einen Backup. Denk daran bei der Verdrahtung / Einstellung!

Elektronische Drosselklappen funktionieren nicht ohne ein elektronisches Gaspedal, das verbunden wird.

E-Gaspedale haben oft 6 Stifte

Motor +
Motor -
TPS 1 (0-5V-Signal zur ECU)
TPS 2 (0-5V-Signal zur ECU)
+5V von der ECU
Masse gegen ECU

E-Gaspedale haben oft 6 Stifte. Überprüfe, wie jeder Stift für dein Pedal angeschlossen werden soll. Das Gaspedal hat zwei Potentiometer für TPS, die an analoge Eingänge an der ECU angeschlossen werden. Wenn einer dieser jedoch PWM-gesteuert ist, wird dieser an einen digitalen Eingang der ECU angeschlossen.

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Leerlaufsteller

Ein Leerlaufsteller hat einen Eingang für die Luft und einen Ausgang für die Luft, die jeweils an den Seiten des Drosselklappenmoduls angeschlossen sind. Auf diese Weise kann dieser die Leerlaufdrehzahl steuern, indem er Luft in den Motor lässt, obwohl die Drosselklappe geschlossen ist. Die Alternative besteht darin, eine Einstellschraube zu verwenden, die verhindert, dass die Drosselklappe vollständig schließt. Dies geschieht intern in elektronischen Drosselklappen.

Um den Luftstrom in einem Leerlaufsteller zu steuern, wird dieser mit einem Steuergerät (ECU) verbunden. Im Folgenden sind einige Beispiele aufgeführt:

Es gibt Leerlaufsteller mit 2, 3, 4, 5 und 6 Stiften.

2-Pin wird mit einem Pin an +12V Zündspannung und dem anderen an den ECU-Ausgang angeschlossen. Die Polarität kann an den Pins oder durch die Software geändert werden.
3-Pin kann je nach Art des Leerlaufstellers unterschiedlich angeschlossen werden.
Option 1 ist +12V Zündspannung, Masse und ECU-Ausgang.
Option 2 ist, wenn du einen Leerlaufsteller mit Doppelspule verwendest. Dann wird +12V Zündspannung wie gewohnt angeschlossen und die anderen Pins werden jeweils an einen ECU-Ausgang angeschlossen. (einer für jede Spule)
Weitere Leerlaufsteller sind sogenannte "Stepper"-Motoren, und ein Beispiel für den Anschluss kann im Bild gesehen werden.

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Ansaugtemperatursensor (IAT)

Ansaugtemperatur wird im Ansaugrohr oder in der Plenumkammer gemessen, indem ein Sensor einige Millimeter hineingesteckt wird. Die Ansaugtemperatur ist ein wichtiger Parameter, den das Motorsteuergerät berücksichtigen muss, um sich an die gegebenen Umgebungsbedingungen anzupassen. Auch wenn es möglich ist, ohne IAT-Sensor zu fahren, wird dies nicht empfohlen.

Ansaugtemperatursensoren haben zwei Pins und sind nicht polaritätsempfindlich.

IAT wird wie folgt angeschlossen:

Masse zur ECU (Sensor-Masse)
Signal zur ECU (spezifische Temperatur)

Manchmal können die Werte von Temperatur- und Drucksensoren "flackern". Versuche dann, eventuelle integrierte Filter in der Software zu aktivieren und erhöhe den Wert langsam, bis er sich stabilisiert. Wenn du den Wert stark erhöhen musst, könnte der Sensor an einer ungünstigen Stelle montiert sein.

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Kühlmitteltemperatursensor (CLT)

Kühlmitteltemperatur wird verwendet, um elektronisch einen Kühlerlüfter zu aktivieren oder eine Sicherheitsfunktion auszulösen. Der Kühlmitteltemperatursensor wird am Motor vor dem Thermostat montiert, aber wenn zwei Temperatursensoren vorhanden sind, wird der andere nach dem Thermostat an der "kalten Seite" montiert.

Kühlmitteltemperatursensoren haben, wie der Ansaugtemperatursensor, nur zwei Pins und sind nicht polaritätsempfindlich.

CLT wird wie folgt angeschlossen:

Masse zur ECU (Sensor-Masse)
Signal zur ECU (spezifische Temperatur)

Beachte, dass Sensoren nicht zu fest angezogen werden, da sie empfindlich sind. Der Sensorsensor kann die Werte negativ beeinflussen oder ganz beschädigt werden.

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Abgastemperatursensor (EGT)

Abgastemperatur wird im Krümmer und im Abgassystem gemessen. Mehrere EGT-Sensoren können verwendet werden, um beispielsweise die Temperatur an einzelnen Zylindern zu protokollieren. Diese Art von Sensor misst bis zu etwa MAX 1300 Grad und wird als Typ K im Aftermarket bezeichnet, da dieser am häufigsten vorkommt, obwohl es Variationen gibt.

Ein EGT-Verstärker muss verwendet werden, um diesen Typ von Sensor mit einem Steuergerät zu verbinden. Einige ECUs haben dies integriert, sodass kein Verstärker benötigt wird.

Anschluss des EGT-Verstärkers:

Masse zur ECU
Signal zur ECU (0-5V)
Masse zur Karosserie
+12V Zündspannung

Anschluss des EGT:

Masse zur ECU
Signal zur ECU (0-5V)

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Ethanolsensor

Die Ethanolsensor wird verwendet, um den Ethanolgehalt im Kraftstoff zu messen, damit das Steuergerät die Menge an Ethanol anpassen kann. Auch die Kraftstofftemperatur kann in der Regel durch diese Sensoren gemessen werden.

Der Sensor wird an der Rücklaufleitung montiert, da diese in der Regel einen kleinen Innendurchmesser haben und eine Einschränkung darstellen können, wenn sie auf der Druckseite (Kraftstoffzufuhr zum Motor) montiert werden.

Der Sensor verwendet ein digitales Signal mit variierender Pulsbreite und wird an einen digitalen Eingang angeschlossen.

Signal zur ECU (digital)
Masse zur ECU
+12V Zündspannung

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Drucksensor

Drucksensoren werden in verschiedenen Bereichen eingesetzt und messen den Druck von Luft, Öl, Wasser, Kraftstoff und anderen flüssigen Medien.

Ein Drucksensor für Luft wird als MAP-Sensor bezeichnet. Diese werden oft anstelle von Luftmassenmessern verwendet, wobei der Druck anstelle des Luftstroms gemessen wird und genauere Ergebnisse liefert.

Ein Luftmassenmesser misst sowohl die Luftmenge als auch die Ansaugtemperatur. Wenn du den Luftmassenmesser zugunsten eines MAP-Sensors entfernen möchtest, musst du auch einen Ansaugtemperatursensor kaufen. Alternativ kannst du den Luftmassenmesser angeschlossen lassen und nur das Signal für die Ansaugtemperatur verwenden.

Masse zur ECU
+5V von der ECU
Signal zur ECU (0-5V)

Ein Drucksensor sollte idealerweise nicht direkt am Motor montiert werden, da sie nicht mit bestimmten Frequenzen/Vibrationen umgehen können, die einige Motoren erzeugen. Verwende stattdessen einen Schlauch und montiere ihn extern an der Seite des Motors.

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Klopfsensor

Ein Klopfsensor erkennt "Klopfen" / "Ping", oder besser gesagt - eine vorzeitige Detonation des Luft-/Kraftstoffgemisches, die durch Wärme und nicht durch die Zündkerze entzündet wird.

Der Sensor wird direkt am Motorblock verschraubt, um diese Pings zu erkennen. Oft werden zwei Sensoren verwendet, um ein größeres Gebiet abzudecken und verdächtige Klopfgeräusche besser zu erkennen.

Dieser hat zwei Pins, ist nicht polaritätsempfindlich und wird an dedizierte Eingänge im Steuergerät angeschlossen. Das ECU muss also Unterstützung für Klopfregelung / Sensoren haben.

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Lambdasonde (Breitbandlambda)

Eine Lambdasonde misst den Lambda-Wert in den Abgasen, wie effizient die Verbrennung des Luft-/Kraftstoffgemisches war. Ein stöchiometrisches Gemisch hat Lambda 1. Man kann dies auch im AFR messen. Original wird eine schmale Bandlambda verwendet, die nur erkennt, wenn der Wert über oder unter Lambda 1 liegt. Eine Breitbandlambda hingegen kann einen Wert in einem großen Bereich um Lambda 1 herum lesen, z.B. Lambda 0,6-1,4.

Breitbandlambdasensoren werden ausschließlich bei Nachrüstinstallationen verwendet, da dieser Wert genau gemessen werden muss, wenn die Software des Motorsteuergeräts eingestellt wird. Dies ist die Grundlage dafür, wie gut eine solche Einstellung (Mapping) werden kann.

Zwei gängige Typen von Breitbandlambdasensoren sind LSU 4.2 und LSU 4.9.

LSU 4.2

Dieser Sensor misst besser bei kraftstoffreicher Mischung (unter Lambda 1). Wird oft zusammen mit Aftermarket-Steuergeräten (ECU) verwendet.

Bosch Art.-Nr.: 0258007057

LSU 4.9

Dieser Sensor misst besser bei kraftstoffarmer Mischung (über Lambda 1). Wird oft zusammen mit separaten Lambdamessgeräten verwendet.

Bosch Art.-Nr.: 0258017025

Die Montage der Lambdasonde sollte so erfolgen, dass die Messsonde leicht nach unten zeigt. Dies verhindert, dass sich Feuchtigkeit ansammelt und den Lambdasensor beschädigt.

Die Montage sollte idealerweise 30+ cm von der Turbine / dem Motor entfernt erfolgen, um sich von der stärksten Hitze fernzuhalten.

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Triggergeber

Triggergeber werden an Kurbelwelle und Nockenwelle verwendet, um zu bestimmen, wo sich der Motor befindet, damit Zündung und Kraftstoffeinspritzung optimal eingestellt werden können. Diese Sensoren messen an einem Triggerrad, das einen "Zahn" fehlt. Auf diese Weise weiß das ECU, wann eine Umdrehung stattgefunden hat. Wenn dieser Trigger sowohl an der Kurbelwelle als auch an der Nockenwelle verwendet wird, weiß das ECU genau, wo sich die Nockenwelle im Verhältnis zur Kurbelwelle befindet und kann die Zündung / Kraftstoffeinspritzung "sequentiell" steuern, was effizienter ist. Es gibt viel zu lesen über Trigger-signale.

Triggerräder, die an der Kurbelwelle montiert sind, haben meist 60-2 oder 36-1 Muster. Die Nockenwelle (Home-Signal) benötigt nur 1 Signal pro Umdrehung, um zu funktionieren.

Hallgeber / Optogebere (Digital, 3 Pins)

+5V/+12V (je nach Sensor)
Masse zur ECU
Triggersignal zur ECU

VR-Sensoren (Analog, 2 Pins)

Masse zur ECU
Triggersignal zur ECU

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Zündung

Das Zündsystem liefert Energie an die Zündkerzen, die das Luft/Kraftstoffgemisch im Brennraum entzünden. Bessere Zündsysteme bieten bessere Voraussetzungen, um ein fettes (reichhaltiges) Luft/Kraftstoffgemisch zu entzünden.

Zündspulen benötigen eine Energiequelle direkt von der Batterie. Das Steuergerät kann diese nicht "ansteuern". Daher sagt man, dass eine Zündstufe / Treibstufe benötigt wird. Dies kann separat oder in die Zündspule integriert sein. Kurz gesagt, es handelt sich um ein Gerät, das eine separate Stromversorgung ermöglicht, da das ECU dies nicht bewältigen kann.

Spulen sind in der Regel mit 15 Ampere abgesichert und werden aus der gleichen Stromversorgung wie das ECU gespeist.

Waste Spark

Der Motor hat nur einen Kurbelwellentrigger und weiß nicht, in welchem Arbeitstakt er sich befindet. Die Zündkerzen zünden 2 Mal pro Umdrehung (360 Grad). Die Zündspule muss daher zwei Mal pro Umdrehung entladen / aufgeladen werden.

Sekundärzündung

Wenn auch der Trigger an der Nockenwelle (Home-Signal) verwendet wird, weiß der Motor, in welchem Arbeitstakt er sich befindet. Die Zündkerzen zünden dann nur 1 Mal pro Umdrehung (360 Grad). Die Zündspule muss dabei nur einmal pro Umdrehung entladen / aufgeladen werden, was nicht so hohe Anforderungen an die Spule stellt, und separate Zündspulen können verwendet werden, wodurch das System effizienter wird.

Reiches Kraftstoffgemisch / niedriger Lambda-Wert ist schwieriger zu entzünden. Daher werden bei einem getunten Motor höhere Anforderungen an das Zündsystem gestellt.

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Kraftstoffeinspritzdüse

Einspritzdüsen spritzen Kraftstoff in den Motor. Die Kraftstoffpumpe versorgt die Düsen mit Kraftstoff, die sich mithilfe von Signalen von der ECU-Box öffnen und schließen. Der obere Teil der Düsen ist in einer Kraftstoffschiene (Fuel Rail) montiert. Der untere Teil der Düsen ist gegen das Ansaugrohr montiert. Der elektrische Anschluss ist zweipolig und nicht polaritätsempfindlich. Dieser ist mit dem Steuergerät verbunden, das die Düsen je nach Motorlast mehr oder weniger öffnet und schließt.

Die Düsen werden an die Zündspannung angeschlossen und sind hier oft mit etwa 15 Ampere abgesichert.

Es gibt verschiedene Typen von Düsen, wie z.B. oben eingespritzte, seitlich eingespritzte, Hochohm- und Niederohrdüsen usw. Weitere Informationen dazu sind separat verfügbar.

Die beiden Pins werden wie folgt angeschlossen:

+12V Zündspannung
Ausgang der Einspritzdüse an der ECU (Signal)

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Kraftstoffpumpe

Eine Kraftstoffpumpe versorgt die Einspritzdüsen mit Kraftstoff durch Kraftstoffleitungen bis zur Kraftstoffschiene, wo die Injektoren montiert sind. Ein Kraftstoffdruckregler hält den Druck für die Einspritzdüsen aufrecht.

Es gibt Kraftstoffpumpen für die Montage im Kraftstofftank (interne Kraftstoffpumpe) und solche für die Montage außerhalb des Kraftstofftanks (externe Kraftstoffpumpe). Unabhängig vom Modell sollten diese in einer geeigneten Halterung montiert werden, damit sie fest sitzen. Der Eingang wird an einen Vorfilter oder direkt an den Kraftstofftank angeschlossen. Der Ausgang wird an einen Kraftstofffilter angeschlossen, der dann weiter zur Kraftstoffschiene und zu den Einspritzdüsen führt.

Die Kraftstoffpumpe wird von der ECU über ein Relais (sogenanntes Kraftstoffpumpenrelais) gesteuert. Beachte die Kabeldimensionierung zur Kraftstoffpumpe / Verbraucher. Der elektrische Anschluss hat zwei Pole. Einer wird an +12V angeschlossen und der andere an die Karosseriemasse.

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Kühlventilator

Das Steuergerät kann auch den Kühlventilator steuern, sodass dieser je nach anderen Faktoren ein- und ausgeschaltet wird. Auf die gleiche Weise wie eine Kraftstoffpumpe wird der Ventilator über ein Relais mit der ECU verbunden.

Der Ventilator wird am häufigsten an wassergekühlten Motoren montiert und über ein Relais mit der ECU verbunden.

Es gibt auch eine andere Variante des Ventilators, die über eine sogenannte Viskoskopplung mit dem Motor verbunden ist. Diese wird im Bereich der Performance normalerweise nicht verwendet.

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Geschwindigkeitssensor

Puls
Ein original Geschwindigkeitssensor kann an das Steuergerät angeschlossen werden, wenn dieser pulsgesteuert ist. Das bedeutet, dass ein Puls von der ECU an den Sensor gesendet wird und die Frequenz mit der Geschwindigkeit steigt. Wenn das originale Instrument dieses Signal benötigt, kann es entsprechend angeschlossen werden.

Dies wird überprüft, indem gemessen wird, ob ein Puls von der OEM-Steuerung zum Geschwindigkeitssensor / Instrument kommt.

Anschließend wird dies in der Software angepasst, indem die Frequenz des Pulses in Richtung eines GPS- oder anderen Geschwindigkeitssignals erhöht oder verringert wird.

Dieser wird an einen digitalen Eingang des Steuergeräts angeschlossen.

ABS
Die Alternative, wenn ein pulsgesteuertes Geschwindigkeitssignal nicht verfügbar ist, besteht darin, ein Geschwindigkeitssignal von einem ABS-Sensor zu verwenden.

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Kraftstoffstandsensor

Diese misst einfach den Kraftstoffstand.

Es gibt viele Varianten von OEM, die verwendet werden können. Die einfachste und häufigste auf dem Aftermarket ist jedoch die Verwendung eines 0-90 Ohm Sensors, der ein nahezu standardisiertes Bolzenmuster mit 5 Löchern und einem Lochkreis von 53 mm hat.

Der Pegelsensor hat zwei Pins ACHTUNG Diese sind polaritätsempfindlich!

Masse zur ECU
Signal zur ECU (analog)

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Relais

Ein Relais wird verwendet, wenn man einen Verbraucher hat, der einen hohen Strom benötigt, während man beispielsweise in einem Auto diesen mit einem kleinen Strom (ECU) steuern möchte.

Man kann es sich wie einen Schalter vorstellen. Wenn das Steuergerät einen Ventilator oder eine Kraftstoffpumpe aktivieren möchte, wird ein Signal (geringer Strom) an ein Relais gesendet, das wie ein Schalter aktiviert wird und den Verbraucher mit einem hohen Strom versorgt.

Es gibt auch Solid-State-Relais. Die Funktion ist dieselbe, jedoch haben sie keine beweglichen Teile.

Es ist möglich, sowohl +12V (Plus gesteuert) als auch Masse (Masse gesteuert) an ein Relais zu senden.

Der Anschluss erfolgt gemäß den Bildern.

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Sonstiges elektrisches System (Stromeinheit)

Es gibt weitere Teile, die mit einem Steuergerät verbunden sind, wie z.B. die Stromeinheit (PDM), PWM-Boxen, Tastaturen, CAN-Steuerung, EGT-Sensoren, G-Sensoren usw. Die Grundlagen sind jedoch dieselben. Sie werden an einen digitalen oder analogen Eingang angeschlossen. Dann wird die Funktion in der Software des Steuergeräts eingestellt. Dadurch kann man auch das Signal, das eingespeist wurde, verwenden, um dasselbe Signal auszugeben oder das Signal zu manipulieren.