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miguel-chacon
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- 15 -
Kapitel 1
ECD-V3
- 16 -
Kapitel 1 - Inhalt
1. Übersicht ................................................................................................... 172. Systemaufbau........................................................................................... 17
2-1. Aufbau der Einspritzpumpe .......................................................................................... 182-2. Systembauteile (Anordnungsbeispiel) .......................................................................... 19
3. Kraftstoff-Druckförderung und Einspritzung ...................................... 194. Steuerung der Einspritzmenge .............................................................. 20
4-1. Überblick der Einspritzmengensteuerung ..................................................................... 204-2. Systemkomponenten ................................................................................................... 214-3. Steuerung der Einspritzmenge ..................................................................................... 264-4. Beziehung zwischen Fahrbedingung (Motor) und Steuerung der Einspritzmenge .......... 304-5. Festlegen der End-Einspritzmenge .............................................................................. 314-6. Verschiedene Arten von Einspritzmengen-Korrekturen................................................. 314-7. Zusammenfassung der Einspritzmengensteuerung ...................................................... 34
5. Steuerung des Einspritzzeitpunkts ....................................................... 365-1. Überblick über die Einspritzzeitpunktsteuerung ............................................................ 365-2. Komponenten .............................................................................................................. 365-3. Steuerung des Einspritzzeitpunkts ............................................................................... 375-4. Festlegen des endgültigen Einspritzzeitpunkts ............................................................. 405-5. Korrektur des Einspritzzeitpunkts ................................................................................. 405-6. Steuerung des Spritzverstellerventils (TCV).................................................................. 425-7. Zusammenfassung der Einspritzzeitpunkt-Steuerung (repräsentative Beispiele) ........... 43
6. Leerlaufdrehzahlregelung ...................................................................... 456-1. Übersicht ..................................................................................................................... 456-2. Leerlaufdrehzahlregelung............................................................................................. 45
7. Saugrohr-Querschnittssteuerung ......................................................... 467-1. Funktion....................................................................................................................... 467-2. Aufbau ......................................................................................................................... 467-3. Arbeitsweise................................................................................................................ 47
8. Steuerung der Abgasrückführung (EGR) ............................................. 538-1. Aufbau und Arbeitsweise der Bauteile ......................................................................... 538-2. Bestimmen der rückgeführten Abgasmenge ................................................................ 548-3. EGR-Korrekturkoeffizient ............................................................................................. 54
9. Vorglühsteuerung.................................................................................... 559-1. Einschaltzeitsteuerung der Vorglühanzeige .................................................................. 559-2. Glühkerzenrelais-Steuerung......................................................................................... 55
10. Andere Steuerungsfunktionen ............................................................. 56 (die Funktionen sind vom Motortyp abhängig)11. Diagnosefunktion................................................................................... 5712. Notlauffunktion ....................................................................................... 57
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1. ÜbersichtDie elektronische Steuerung der Verteilereinspritzpumpen erfasst den Betriebszustand des Motorsüber die Signale der verschiedenen Sensoren (Motordrehzahl, Pedallast, Ansaugluftdruck,Wassertemperaturfühler, usw.), um die nachfolgenden Basis-Steuerparameter festzulegen:a. Einspritzmengenregelungb. Steuerung des Einspritzzeitpunktsc. Leerlaufdrehzahlregelungd. Drosselsteuerunge. EGR-Steuerungf. VorglühsteuerungZusätzlich beinhaltet das System noch die folgenden Hilfsfunktionen:g. Diagnosefunktionh. Notlauffunktion
2. SystemaufbauDas elektronisch gesteuerte Verteilerpumpen-Einspritzsystem kann grob in die drei folgendenFunktionsgruppen unterteilt werden: Sensoren, Mikrocomputer (ECU) und Stellglieder.
Sensoren Ermittelt die Betriebsbedingungen des Motors bzw. der Pumpe.
Stellglieder Regelt Einspritzmenge und Einspritzzeitpunkt entsprechend Signalen vomComputer.
Computer Errechnet optimale Einspritzmenge und optimalen Einspritzzeitpunkt fürLastbedingungen des Motors auf Basis der Sensorsignale.
PR0063
<Sensoren> <Computer> <Stellglieder>
Drehzahlsensor
Pedallastsensor
Kurbelwinkelsensor
Ansaugluft-Temperaturfühler
Kraftstoff-Temperaturfühler
Ladedrucksensor
Andere Signale:• Geschwindigkeitssignal• Klimaanlagen-Betriebssignal• Anlassersignal
Drehzahlsensor
Kraftstoff-Temperaturfühler
Mengenregelventil
ECU
Wasser-Temperaturfühler
Spritzverstelierventil
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PR0062
2-1. Aufbau der EinspritzpumpeDie elektronisch gesteuerte Verteilerkolben-Einspritz-pumpe beinhaltet die folgenden elektrischen Bautei-le:a. Stellglieder•Mengenregelventil (SPV) zur Steuerung derEinspritzmenge
•Spritzverstellerventil (TCV) zur Steuerung desEinspritzzeitpunkts
b. Sensoren•Drehzahlsensor•Kraftstoff-Temperaturfühlerc. ROM (bzw. herkömmlicher Korrektur-
widerstand)
CS0921
Mit herkömmlichem Korrekturwiderstand
Mit ROM
QN0003
Korrektur-widerstände
Kraftstoff-Temperaturfühler Motordrehzahlsensor (NE)
Mengen-regelventil
ROM oderKorrektur-widerstand Spritzverstellerventil
Kraftstoff-Temperaturfühler
Motordrehzahl-sensor (NE)
Motordrehzahlsensor (NE)
Mengenregelventil
Impulsgeber
Spritzverstellerventil
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Anordnung der Systembauteile
3. Kraftstoff-Druckförderung und EinspritzungDie Mechanismen der Kraftstoff-Druckförderung und der Kraftstoffverteilung unterscheiden sich nichtgrundlegend von der herkömmlichen, mechanisch gesteuerten Pumpe, obwohl aufgrund des Mengen-regelventils einige Unterschiede bestehen.Das Mengenregelventil sitzt in der Passage zwischen Pumpenkammer und der Druckkammer mitdem Verteilerkolben. Es schließt sich, wenn die Spule erregt wird. (Siehe Seite 28 hinsichtlich Einzel-heiten zum Mengenregelventil.)
Ansaughub PR0064
Einspritzhub PR0065
2-2. Systembauteile (Anordnungsbeispiel)
VSV Nr.1
Ansaugluft-Temperaturfühler
Wassertemperaturfühler
Kurbelwinkel-sensor
Pedallastsensor
Diagnose-steckverbinder
Motor-Computer
Einspritzpumpe
EGR-Ventil
Elektronisches Un-terdruck-Regel-ventil (EVRV)
DLC3
Elektronisches Unterdruck-Regelventil (EVRV)
6VSV Nr. 2
Ladedruckfühler
(1) AnsaugphaseWenn sich der Kolben nach hinten bewegt, wird Kraft-stoff in die Druckkammer angesaugt.•Ansaugöffnung: offen•Verteileröffnung: geschlossen•Mengenregelventil: geschlossen (erregt)
(2) EinspritzungZum Einspritzen von Kraftstoff bewegt sich derVerteilerkolben unter Drehung nach vorn.•Ansaugöffnung: geschlossen•Verteileröffnung: offen•Mengenregelventil: geschlossen (erregt)
Drosselklappen-sensor
A20062
Pumpenkammer
Mengenregel-ventil(geschlossen)
Ansaugöffnung
Druck-kammer
VerteilerkolbenVerteileröffnung
Hubscheibe
Einspritz-düse
Rolle
Mengenregel-ventil(geschlossen)
Hubscheibe
Rolle
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Einspritzende, Kraftstoffabschaltung
(3) EinspritzendeSobald der Stromfluss zum Mengenregelventil unter-brochen wird, öffnet sich das Ventil. Der im Verteiler-kolben hochkomprimierte Kraftstoff kann nun in diePumpenkammer entweichen, wodurch der Kraftstoff-druck abfällt und die Einspritzung endet.
(4) KraftstoffabschaltungZur Kraftstoffabschaltung wird die Stromzufuhr zumMengenregelventil unterbrochen, wodurch es offenbleibt. Folglich wird auch bei Hub des Verteilerkolbenskein Kraftstoff mehr gefördert. Andere Systeme set-zen zu diesem Zweck ein Kraftstoff-Abschaltventil ein.
4. Steuerung der Einspritzmenge4-1. Überblick der EinspritzmengensteuerungIm Computer sind Basis-Einspritzmengen gespeichert, die für verschiedene Motordrehzahlen undPedallasten berechnet wurden. Die Basis-Einspritzmenge wird dann anhand von Parametern wieAnsaugluftdruck, Kühltemperatur oder Ansauglufttemperatur auf die tatsächlichen Betriebs-bedingungen abgeglichen. Der Computer erregt das Mengenregelventil in der Pumpe entsprechend,um die optimale Kraftstoffmenge einzuspritzen. Das besondere Merkmal der ECD-V3-Pumpen (ROM)ist die phasenweise Korrektur, die auf Basis des ROM durchgeführt wird, das auf der Pumpe sitzt.
PR0066
PS0041
*bzw. herkömmliche Korrekturwiderstände ( θ Widerstände)
*
Mengenregel-ventil (offen)
Rolle
Hubscheibe
Drosselklappensensor
Ladedrucksensor
Anlassersignal
Zur Einspritzdüse
Drehzahlsensor
Pedallastsensor
Wassertemperaturfühler
Ansaugluft-Temperaturfühler
Kraftstoff-Temperaturfühler
Geschwindigkeitssignal
Computer Mengenregel-ventil
ROM
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(2) DrehzahlsensorDer Drehzahlsensor ist über den Zähnen des Impulsgebers (Zähne) angebracht, der drehfest auf derPumpenwelle sitzt. Der Sensor verwendet einen Magneten und eine Spule. Wenn sich der Impulsge-ber dreht, ändert sich die Magnetflussdichte in der Spule und induziert eine Wechselspannung. DerComputer erfasst die Anzahl dieser Spannungsimpulse, um die Motordrehzahl zu ermitteln. Der Im-pulsgeber hat 52 Zähne am Umfang. An 4 Stellen befinden sich Aussparungen von jeweils 3 Zähnen.Der Rotationswinkel des Impulsgeber wird folglich in Schritten von 11,25° CA (Kurbelwinkel) erfasst.
PR0068
SensorausgangssignalPR0070, PR0071
Ausgangskennlinie des Sensors ES0359
4-2. Systemkomponenten(1) LadedrucksensorDieser Sensor ermittelt den Ansaugluftdruck alsAbsolutdruck* und sendet ein Ansaugluftdrucksignalan den Computer.Der Drucksensor verwendet einen Halbleiter. Er nutztdie Eigenschaft des im Sensor eingeschweiβten Kri-stalls (Silikon), so dass sich der elektrische Wider-stand des Sensors bei Druckeinwirkung ändert.*Absolutdruck: a Druckunterschied zu 0 Unterdruck
Druck [kPa kgf/cm2]
Unterdruckkammer(mit Silikonchip)
Ladedruck
Ausg
angs
span
nung
[V]
Spule
Aussparung
Drehzahlsensor
Magnet
Rollenring
Impulsgeber Ausg
angs
span
nung
[V]
Zeït
360°CA11,25°CA
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(3) PedallastsensorDer Sensor zum Erfassen der Pedallast ist bei derherkömmlichen ECD-V3-Pumpe am Saugrohr an-montiert. Einige ECD-V3-Pumpen (ROM) erfassendie Pedallast jedoch direkt am Gaspedal. Bei bei-den Typen ändert sich die Ausgangsspannung desSensors proportional zum Gaspedalweg. DieLeerlaufstellung wird über das Ein-/Aus-Signal desLeerlaufschalters erfasst.Diese Zweifachanordnung im Sensor erhöht dieSteuerungspräzision und umfasst folgende Kompo-nenten:
a. Leerlaufschalter und Volllastschalter
b. VA und VAS.
(4) Saugrohr-Öffnungssensor(oder Drosselklappensensor)
Dieser Sensor sitzt auf der herkömmlichen oder unter-druckgesteuerten Drosselklappe, um den Saugrohr-querschnitt zu erfassen.Bei einigen Motortypen wird die Drosselklappen-steuerung über Signale des Pedallastsensors anstelledes Saugrohrsensors ausgeführt. (Siehe Seite 49 und50 hinsichtlich Einzelheiten zur Drosselklappen-steuerung.)
CS0926
Saugrohr-Öffnungssensor
Mit unterdruckgesteuerterDrosselklappe
CS0917
VS0511Stromkreis
Interner Schaltungsaufbau
Pedallastsensor
QT0111
Volllastschalter
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(6) Ansaugluft-TemperaturfühlerDieser Sensor verwendet einen Thermistor mit dengleichen Eigenschaften wie beim Wassertemperatur-fühler. Er sitzt auf dem Ansaugkrümmer des Motors,um die Temperatur der Ansaugluft zu ermitteln.
(7) Kraftstoff-TemperaturfühlerDieser Sensor verwendet einen Thermistor mit dengleichen Eigenschaften wie beim Wassertemperatur-fühler. Er ist in die Einspritzpumpe eingebaut, um dieKraftstofftemperatur zu erfassen.
(5) WassertemperaturfühlerDieser Sensor, der die Kühlwassertemperatur erfasst,verwendet einen Thermistor. Der Thermistor ist eineArt Halbleiter, dessen Widerstand sich proportionalzur Temperatur verhält. Dadurch kann die Kühlwasser-temperatur über die Widerstandsänderungen erfasstwerden..
PR0075Aufbau
B6202
PR0077
PR0078
Thermistor
Wid
erst
and
[kΩ
]
Thermistor
Thermistor
MerkmaleKühlwassertemperatur [°C]
- 24 -
(10) Computer (ECU)Der Computer bestimmt das Einspritzvolumen an-hand der Pedallast, der Motordrehzahl und der diver-sen Sensorsignale.
(8) Mengenregelventil (SPV)Das Mengenregelventil dient zur direkten Steuerungder Einspritzmenge. Es handelt sich hierbei um einMagnetventil, das die Abregelung einleitet. DiesesVentil zeichnet sich durch eine besonders dynami-sche Ansprechung und hohe Druckfestigkeit aus. Essetzt sich aus dem Abregelschieber und dem Abregel-ventil (Magnetventil) zusammen.Wenn sich das Abregelventil öffnet, kann der starkkomprimierte Kraftstoff von der Verteilerkolben-Druckkammer in die Pumpenkammer abfließen, wo-durch die Einspritzung abgebrochen wird. Neben her-kömmlichen Mengenregelventilen wurde einDirektregelungs-Magnetventil mit präziserer Ab-regelung und schnellerer Ansprechung (direkter Hoch-druck-Rücklauf von Verteilerkolben in die Pumpen-kammer) entwickelt. Arbeitsweise Spulenstrom EIN: Ventil geschlossen Spulenstrom AUS: Ventil offen* Siehe Seite 30 hinsichtlich Einzelheiten zum Mengen-
regelventil.
PR0080
PR0081
Herkömmliches Mengenregelventil
Direktabregelungsventil QT0281
(9) Korrekturwiderstände (θθθθθ, τττττ) oder ROMDer vom Computer errechnete End-Einspritzmengenwertwird durch die Widerstände am Einspritzpumpen-körper korrigiert. Während die Korrekturwiderständenur jeweils einen Wert zum Abgleich bieten, enthaltenROM-Speicher diverse Korrekturdaten und könnenohne Probleme überschrieben werden können.
PU0008
Verteilerkolben
Kraftstoffrücklauf
Abregelungs-passage
Abregelschieber
Spule
Abregelventil
Direktab-regelungsventil
Abregelungs-passage
Kraftstoffrücklauf(zur Pumpenkammer)Verteilerkolben
Druckkammer
Korrektur-widerstände
ROM
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Systemaufbau eines herkömmlichen ECD-V3-Einspritzsystems
Systemaufbau des ECD-V3-Einspritzsystems (ROM)[Beispiel am 3C-TE-Motor]
CS0924
PS0043
KorrekturwiderständeMotor-drehzahl-sensor
Mengen-regelventil
Ansaugluft-Temperatur-fühler
Drossel-klappe
EGR-Ventil
Kurbel-winkel-sensor
Wassertemperatur-fühler
Ladedruck-sensor
VSV
VSV
VCV
VSV
Gaspedal
Pedallast-sensor
Rückschaltsignal-SchalterPedallast
MotordrehzahlKraftstoff-Temperaturfühler
Mot
or-E
CU
Motor-ECU
Resonator Luftfilter
E-VRV (fürDrosselklappe)
Turbolader
Saugrohr-Öffnungssensor E-VRV (für EGR)Ladedrucksensor Ansaugkrümmer
Oxidationskatalysator
Auspuffkrümmer
EGR-VentilVSV
Ansaugluft-Temperaturfühler
AnsaugkrümmerWassertemperatur-fühler
Kurbelwinkelsensor
Mengen-regelventil
Spritzverstellerventil
Einspritzpumpe
Kraftstoff-Temperatur-fühler
VSV
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4-3. Steuerung der Einspritzmenge(1) Prinzip der EinspritzmengenregelungDer Beginn der Kraftstoffeinspritzung wird auf her-kömmliche Weise durch die Nockenposition der Hub-scheibe ausgelöst. Zur Regelung der Einspritzmengemuss die Einspritzdauer bzw. das Einspritzende ge-steuert werden. Anders ausgedrückt, sobald sich dasMengenregelventil öffnet, stoppt die Kraftstoff-einspritzung und der komprimierte Kraftstoff fließt indie Pumpenkammer ab.Der Öffnungszeitpunkt des Mengeneinspritzventilswird mit Hilfe eines Drehzahlsensors bestimmt, wäh-rend der zum Nockenhub proportionale Hubscheiben-winkel erfasst wird, um die Öffnungsdauer zu steu-
(2) Berechnung der EinspritzmengeDer Computer berechnet die für die jeweiligen Motorbedingungen optimale Einspritzmenge.Dazu werden die folgenden Berechnungen durchgeführt:a. Basis-Einspritzmenge
Die theoretisch notwendige Einspritzmenge wird auf Basis der Pedallast und der Motordrehzahlberechnet.
b. Maximale EinspritzmengeDie durch die Motordrehzahl bestimmte Einspritzmenge wird für den Ladedruck, die Lufttemperaturund die Kraftstofftemperatur kompensiert, um die Maximal-Einspritzmenge für die Betriebs-bedingungen zu berechnen.
Der End-Einspritzmengenwert wird durch den niedrigeren der beiden Einspritzmengenwerte oben -a. und b. - festgelegt.
PR0123Einspritzende
PR0082
Steuerung der Einspritzmenge
ern.Im Schaubild rechts wird das Verhältnis zwischenNockenhub, Öffnungsdauer des Mengenregelventilsund Einspritzmenge dargestellt.
Nockenhub
Pumpenkammer
Hubscheibe
Mengen-regelventil(offen)
EinspritzendeEinspritzbeginn
Nockenhub
Mengenregelventil
Zylinder A
Geschlossen GeschlossenOffen
Einsprit-zung
Erhöhung derEinspritzmenge
Geschlossen GeschlossenOffen
Mengen-regelventil
Zylinder A
Einspritzung
Hubscheiben-winkel
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[Anmerkung: Prinzip derEinspritzmengenregelung]Die Einspritzmenge muss durch das Steuern des Ein-spritzendes kontrolliert werden, d.h. durch denÖffnungszeitpunkt des Mengenregelventils.
Öffnungszeitpunkt des MengenregelventilsDer Öffnungszeitpunkt des Mengeneinspritzventilswird mit Hilfe eines Drehzahlsensors bestimmt, wäh-rend der Nockenhub über den Hubscheibenwinkelerfasst wird.Deshalb,a. Der Drehwinkel der Hubscheibe bestimmt den
Nockenhub. Die Hubscheibe dreht sich zusammenmit dem Zahnrad, das gegenüber dem Drehzahl-sensor angeordnet ist.
b. Der Drehwinkel der Hubscheibe kann folglich durchden Rotationswinkel des Zahnrads ermittelt werden,der durch das Ausgangssignal (alle 11,25° Kurbel-winkel ausgegeben) des Motordrehzahlsensors re-präsentiert wird.
c. Der Computer verwendet die Ausgangssignaledes Motordrehzahlsensors, um die Hubscheiben-stellung anhand der Aussparungen im Zahnrad zuerkennen und den Öffnungszeitpunkt des Mengen-regelventils (Einspritzende) und die Öffnungszeit-dauer zu bestimmen.
Hinweis: Das tatsächliche Einspritzende wird durch zusätzli-che Korrekturen aufgrund von Motordrehzahl, Pedal-last und von verschiedenen Sensorsignalen festge-legt.
Beispiel: 3C-TE-Motor
PR0058
PR0056Hubscheibenbetätigung
12 13 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
Endgültiger EinspritzwinkelGeschlossen
(EIN)
offen(AUS)
Mengenregelventil
Verteilerkolbenhub
PS0044
Zahnrad
Pumpenwelle
Hubscheibe
Motordrehzahl-sensor
Hubscheiben-winkel-Signal
Aussparung
Nockenhub
Einspritzbeginn Einspritzende
Geschlossen GeschlossenOffen
Mengenregel-ventil
Zylinder A
Ein-sprit-zung
HubscheibenwinkelAbregelungssteuerung
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[Anmerkung: Aufbau und Arbeitsweisedes Mengenregelventils (herkömmli-cher Typ)]Die Funktionen des Mengenregelventils, das aus ei-ner Zweifach-Anordnung mit dem eigentlichen Ab-regelventil und einem Abregelschieber besteht, wer-den unten dargestellt.Hinweis: Das Diagramm zeigt den grundlegenden Aufbau.
Funktion PR0084
Abregelschieberkammer Abregelventil(Mengenregelventil)
Abregelschieber(Automatikventil)
Vorlauf-Abregelung
Hauptab-regelung
Sitz
Drosselöffnung
Flussmenge Typ Funktion
Abregel-schieber
Groß
Schieber-ventil(hydrau-lisch)
Lässt stark komprimiertenKraftstoff aus der Verteiler-kolben-Druckkammer ab, umdie Einspritzung zu beenden.
Abregel-ventil
Klein Magnet-ventil
Durch den entstande-nen Druckunterschiedbewegt sich der Ab-regelschieber.
Arbeitsweise(1) Kraftstoff-Druckförderung und EinspritzungDer stark komprimierte Kraftstoff in der Verteilerkolben-Druckkammer fließt durch die Drosselöffnungin den Abregelschieber. Zu diesem Zeitpunkt erfolgt Kraftstoffeinspritzung über die Düse. In dieserPhase wirkt auf Seite B des Abregelschiebers ein höherer Druck als auf Seite A (siehe Schaubildunten), wodurch der Abregelschieber vollständig geschlossen bleibt.(2) Vorlauf-AbregelungWenn der Stromfluss zur Spule des Magnetventils unterbrochen wird, öffnet sich das Abregelventil,wodurch eine kleine Kraftstoffmenge aus der Abregelschieberkammer entweicht. Folglich nimmt derhydraulische Druck in der Abregelschieberkammer ab.(3) HauptabregelungAufgrund des hydraulischen Druckunterschieds öffnet sich der Abregelschieber und es läuft eine gro-ße Kraftstoffmenge über den Sitzbereich ab. Dadurch wiederum wird die Kraftstoffeinspritzung be-endet.
(1) Kraftstoff-Druckförderungund Einspritzung
(2) Vorlauf-Abregelung (3) Hauptabregelung
PR0085, PR0086, PR0087
[Nockenhub]Mengenregelventil Geschlossen
Offen Offen
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[Anmerkung: Aufbau und Arbeitsweise des Mengenregelventils (Direkt-regelungsventil)]
AufbauEin Direktregelungsventil bietet dank direkter Ansprechung eine bessere Dynamik für eine präzise-re Abregelung.
Abregelung
Arbeitsweise(1) Kraftstoff-Druckförderung und EinspritzungDurch Erregen der Spule wird der Tauchkolben in denSpulenkern gezogen. Folglich bewegt sich der Ventil-schieber gegen den Ventilkörper, um die Verteiler-kolben-Druckkammer zu verschließen. Durch denKolbenhub resultiert daraufhin ein Druckaufbau, dereine Druckförderung und die Einspritzung zur Folgehat.
QT0275
QT0272, QT0273Querschnitt Übersicht
Kraftstoff-Druckförderung und EinspritzungQT0274
(2) Abregelung und AnsaugphaseWenn der Stromfluss zur Spule unterbrochen wird, öff-net sich der Ventilschieber aufgrund der Federein-wirkung. Daraufhin kann der unter Druck stehendeKraftstoff über die Abregelöffnung im Ventilschieberabfließen und die Einspritzung endet. Wenn sich derKolben nun zurückbewegt, wird Kraftstoff über denSchieber angesaugt.
Ventilschieber
VentilkörperFeder
Spule
Ventilkörper Spulenkern Spule
Ventilschieber Feder Tauchkolben
Zur Verteiler-kolben-Druckkammer
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Erregung des MengenregelventilsDas Mengenregelventil muss eine direkte, dyna-mische Ansprechung bieten. Daher wird derSpulenwiderstand gering gehalten, um Strom-verluste zu minimieren. Eine Stromregelung ver-hindert Überhitzung.
PU0001Strom
4-4.Beziehung zwischen Fahrbedingung (Motor) und Steuerung derEinspritzmenge
(1) Motorlast und EinspritzmengenregelungDer Computer (ECU) ermittelt die optimale Einspritzmenge für die jeweilige Motorlast (Fahr-bedingungen) auf Basis der folgenden zwei Schemata. Eines repräsentiert die “Basis-Einspritzmenge”. Sie wird durch zusätzliche Korrekturen (aufgrund von Sensorsignalen) derEinspritzmenge, die auf Basis der Motordrehzahl und Pedallast errechnet wurde, bestimmt. Dasandere Schema ist die “Maximale Einspritzmenge”. Es beschreibt die maximale Einspritzmenge imVerhältnis zur aktuellen Ansaugluftmenge.
Pedallastsensor
Motordrehzahlsensor
Ladedrucksensor
Wassertemperaturfühler
Ansaugluft-Temperaturfühler
Kraftstoff-Temperaturfühler
Basis-Einspritzmenge
Maximale Basis-Einspritzmenge
Maximale Einspritzmenge
Korrektur
KleinereEinspritzmengeauswählen
Korrektur durchWiderstand (bzw.Daten)
Mengenregelventil
ECU
θ Korrekturwiderstand oder ROM
PU0002
Basis-Einspritzmodell (Beispiel) Maximale Einspritzmenge (Beispiel)
Volllast
Motordrehzahl (min-1)
Veränderungen nach erforderlicher Menge
Teillast
Motordrehzahl (min-1)
Leerlauf 20%
30%
50%
100%
10%
(2) Diagramm zur Errechnung der Einspritzmenge
PS0045
Ansaugluftvolumen..klein
Ansaugluftvolumen..groß
Eins
pritz
men
ge (m
m3 /H
ub)
Eins
pritz
men
ge (m
m3 /H
ub)
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4-5. Festlegen der End-Einspritzmenge
PS0046
(1) Außer AnlassenNach dem Vergleich von Basis-Einspritzmenge undmaximaler Einspritzmenge wird die Einspritzmengeanhand des Regelungsschemas mit der kleinerenEinspritzmenge bestimmt.(2) AnlassenZum Ermitteln der Starteinspritzmenge gleicht derComputer die Basis-Einspritzmenge auf die Signalevon Anlasser und Wassertemperaturfühler ab. Fallsdie Kühlwassertemperatur unter dem Schwellenwert(10 °C) liegt, simuliert der Computer eine Pedallast,um die Einspritzmenge zu berechnen.
4-6. Ve r s c h i e d e n e A r t e n v o nEinspritzmengen-Korrekturen
(1) LadedruckkorrekturDie Ansaugluftmenge wird anhand der Signale vomLadedruckfühler errechnet, damit die maximaleEinspritzmenge entsprechend der Aufladung erhöhtwerden kann. Bei gewissen Motoren verringert sichder Korrekturkoeffizient in der Übergangsphase, inder EGR- und IDL-Schalter (Leerlauf) von EIN zu AUSwechseln.
(2) Ansaugluft-TemperaturkorrekturBeim Ansaugen variiert die Luftdichte aufgrund vonTemperaturschwankungen. Dies beeinflusst das Luft-Kraftstoff-Verhältnis. Daher muss mit steigender An-sauglufttemperatur der Korrekturwert, der anhand derSignale vom Ansaugluft-Temperaturfühler errechnetwird, zur Verminderung der Einspritzmenge erhöhtwerden.
(3) Kraftstoff-TemperaturkorrekturWenn sich die Kraftstoff-Temperatur ändert, ändertsich auch das Kraftstoffvolumen sowie der Pump-verlust. Die daraus entstehende Änderung der tat-sächlichen Einspritzmenge bewirkt eine Abweichungdes Luft-Kraftstoffverhältnisses. Je höher dieKraftstofftemperatur, desto größer der Korrektur-koeffizient zur Erhöhung der Einspritzmenge.
Drehzahlabhängig
PU0004
PU0003
PU0005
Sim
ulie
rte P
edal
last
Kühlwassertemperatur
Korre
ktur
koef
fizie
nt
Ausgangsspannung (V) des Ladedrucksensors
Korre
ktur
koef
fizie
nt
Ansaugluft-Temperatur (°C)
Korre
ktur
koef
fizie
nt
Kraftstofftemperatur (°C)
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(4) Kaltlauf-TemperaturkorrekturZur Verbesserung der Kaltlaufeigenschaften des Mo-tors wird bei niedrigen Kühlwassertemperaturen dasLuft-Kraftstoffverhältnisses durch Anheben derEinspritzmenge korrigiert. Nach Korrekturbeginn wirddie Einspritzmenge in vorgegebenen Raten reduziert.
(5) VerzögerungskorrekturWenn die Geschwindigkeit aufgrund von plötzlichemBremsen schnell abnimmt, kann die abrupte Reduzie-rung der Motordrehzahl zum Absterben des Motors füh-ren bzw. dessen Ansprechung beeinträchtigen. Zur Ver-meidung solcher Phänomene wird die Einspritzmengedurch diese Korrektur angehoben, wodurch die Motor-drehzahl sanfter absinkt.
(6) Einspritzmengen-Korrekturwiderstände θθθθθ(oder ROM)
Einstellschraube (Mengenregelventil)Einstellschraube (Mengenregelventil)
* Die Punkte zeigen die ROM-Daten an
PU0009
PS0048
PU0007
PU0006
Korre
ktur
koef
fizie
nt
Kühlwassertemperatur
Betrag der Drehzahländerung (min-1)
θ W
ider
stan
d
VRP-Anschlussspannung (V)
θ Widerstand
Korre
ktur
koef
fizie
nt (°
CA)
Eins
pritz
men
genk
orre
ktur
(°C
A)Mit Hilfe dieser Widerstände bzw. der Daten im ROMwird der vom Computer errechnete Hubscheiben-winke l (°CA) kompensier t , um d ie End-Einspritzmenge auf die Pumpencharakteristik abzu-gleichen. Je größer der Widerstand der Korrektur-widerstände, desto höher fällt die Spannung an VRPaus, wodurch sich die Einspritzmenge entsprechenderhöht.Sollte die VRP-Anschlussspannung jedoch den Soll-bereich überschreiten, schaltet der Computer auf Not-lauf und führt die Korrektur auf Basis von Festwertendurch.Im Falle des ROMs sind genauere Daten für die Cha-rakteristika der individuellen Pumpe gespeichert, sodass präzisere und exaktere Korrekturen vorgenom-men werden können. Zudem können die ROM-Da-ten überschrieben werden, um Korrekturwerte nach-träglich fein einzustellen.
- 33 -
(7) Leerlauf-VibrationsreduzierungZur Verminderung der Leerlaufvibrationen des Motors vergleicht diese Steuerung die Hubzeit derZylinder und reguliert bei Auftritt von größeren Unterschieden die Einspritzmenge für die individuel-len Zylinder, wodurch eine gute Laufruhe sichergestellt wird.
(9) Beschleunigungs-/VerzögerungszeitkorrekturStatt die Einspritzmenge beim Drücken des Gaspedalsabrupt zu erhöhen, kompensiert diese Steuerung dieMengenerhöhung zeitlich, um für eine gleichmäßigereBeschleunigung zu sorgen. Dies verhindert die Bildungvon schwarzem Rauch und Laufschwankungen durchabrupte Zunahme der Einspritzmenge. Analog dazuwird die Einspritzmenge bei Verzögerung schrittweisereduziert, um Drehmomentsschwankungen zu minimie-ren.
(8) Einspritzmengen-DrehzahlkorrekturBei Zunahme der Einspritzpumpendrehzahl erhöht sich die Einspritzmenge aufgrund der verzöger-ten Ansprechung des Mengenregelventils. Diese Korrektur wird durchgeführt, weil sich trotz gleich-bleibenden Einspritzwinkels die Einspritzmenge aufgrund der Motordrehzahl ändert.
(10) ECT-Steuerung (bei Automatikgetriebemodellen)Diese Steuerung reduziert Schaltstöße durch Drehmomentsänderungen, die beim Gangwechsel imelektronisch gesteuerten Automatikgetriebe (ECT) entstehen. Dazu wird die Einspritzmenge unddamit das Drehmoment während des Schaltens kurzzeitig reduziert.
PU0010
PU0011
Keine Korrektur (gepunktete Linie)
Zylinder 3
Anst
ieg
Zeit
Zylinder 4 Zylinder 1
Peda
llast
(%) E
insp
ritzm
enge
- 34 -
PU0012
4-7. Zusammenfassung der Einspritzmengensteuerung
End-
Eins
pritz
men
ge
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Men
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Max
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Grö
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aus
wäh
len
Einspritzmenge
Reg
elsc
hem
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Verä
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Reg
elsc
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Einspritzmenge
Besc
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°C M
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ratu
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eine
re a
usw
ähle
n
- 35 -
[Anmerkung: Flussdiagramm für Berechnung der Maximal-Einspritzmenge]
PS0049
Erfassen der Motordrehzahl
Berechnen der maximalenBasis-Einspritzmenge
Erfassung des Ladedrucks
Regeln der Einspritzmenge
Erfassung der Ansaugluft-temperatur
Hohe Ansauglufttemperatur Reduzierung der Einspritzmenge
Erfassung der Kraftstoff-temperatur
Hohe Kraftstofftemperatur Einspritzmengen-Korrekturwerterhöhen
Bestimmung der Maximal-Einspritzmenge
JA
NEIN
JA
NEIN
- 36 -
5. Steuerung des Einspritzzeitpunkts5-1. Überblick über die EinspritzzeitpunktsteuerungDer Computer ermittelt die Betriebsbedingungen des Motors anhand der Signale von den diversenSensoren. Daraufhin berechnet er den für die Motorbedingungen optimalen Einspritzzeitpunkt. Ersteuert das Spritzverstellerventil dann zum entsprechenden Zeitpunkt an, um den Einspritzzeitpunktvorzurücken oder zu verzögern.
5-2. Komponenten(1) KurbelwinkelsensorDieser Sensor sitzt auf dem Motorblock und wird durch eine Impulsgebernase auf der Kurbelwelleerregt. Er gibt pro Motorumdrehung einen Impuls ab.Diese Impulse werden als Kurbelwinkelsignale an den Computer abgegeben.
(1) Anordnung
(2) Aufbau
(3) Ausgangssignal
PR0094, PR0088, PR0089
PS0050
Ladedruckfühler
Pedallastsensor
Drehzahlsensor
Kurbelwinkelsensor
Wassertemperaturfühler
Ansaugluft-Temperaturfühler
Geschwindigkeitssignal
Anlassersignal
Computer
ROM
Spritzverstellerkolben
Spritzverstellerventil
Nase Kurbelwinkelsensor
Zum ECU
Zylinderblock
Spule Magnet
360°CA
- 37 -
(2) Spritzverstellerventil (TCV)Das Spritzverstellerventil (im Folgenden als “TCV” bezeichnet) befindet sich auf der Einspritzpumpe.Es öffnet und schließt die Kraftstoffpassage zwischen der Hochdruck- und Niederdruckkammer desSpritzverstellerkolbens entsprechend den Signalen vom Computer.Wenn an die Ventilspule eine Spannung angelegt wird, entsteht ein Magnetfeld im Statorkern, dasden Tauchkolben anzieht, wodurch dieser die Feder zusammendrückt. Daraufhin öffnet sich dieKraftstoffpassage. Die Ventilöffnung wird vom Computer über das Ein-/Ausschaltverhältnis (Schalt-verhältnis) des Stroms gesteuert, der an die Spule angelegt wird. Je höher das Einschaltverhältnis,desto länger ist das Ventil geöffnet.
5-3. Steuerung des Einspritzzeitpunkts(1) Prinzip der Steuerung des EinspritzzeitpunktsDer Einspritzzeitpunkt wird durch die Öffnungsdauer des Spritzverstellerventils bestimmt, das diePosition des Spritzverstellerkolbens (durch den Pumpenkammerdruck) reguliert, um den Rollenringentsprechend zu bewegen.Je länger das Spritzverstellerventil geöffnet ist, um so größer ist die Kraftstoffmenge, die von der Hochdruck-seite des Spritzverstellerkolbens zur Niederdruckseite (Ansaugseite) fließt. Folglich verschiebt die Federden Spritzverstellerkolben in Verzögerungsrichtung. Bei Verkürzung des Einschaltverhältnisses desSpritzverstellerventils bewegt sich der Spritzverstellerkolben dagegen in Vorrückrichtung.
(1) Aufbau (2) Steuerung des EinschaltverhältnissesPS0051, PR0095
PR0091
Niederdruck-seite
HochdruckseiteSpule
Tauchkolben Feder
StatorkernSt
rom
Stro
m
Strommittelwert Groß
Strommittelwert Klein
Zeit
Niederdruckseite
Rollenring
Pumpen-kammerdruck
Computer
Vorrückrichtung Verzögerungs-richtung
Spritzverstellerkolben Spritzverstellerventil
- 38 -
(2) Berechnung des EinspritzzeitpunktsDer Computer gleicht den für einen gegebenen Kurbelwinkel vorgesehenen Soll-Einspritzzeitpunktanhand von Sensorsignalen auf die aktuellen Lastbedingungen ab, um den optimalen Einspritzzeitpunktfür die Betriebsbedingungen zu berechnen. Gleichzeitig erkennt der Computer anhand des Kurbel-winkelsignals (OT-Signal) vom Kurbelwinkelsensor den tatsächlichen Kurbelwinkel, der in der Be-rechnung als Bezug für den Soll-Einspritzzeitpunkt dient.a. Soll-Einspritzzeitpunkt
Der Soll-Einspritzzeitpunkt wird anhand der Pedallast und der Motordrehzahl festgelegt.b. Korrektur des Einspritzzeitpunkts
Der Einspritzzeitpunkt wird auf den Ladedruck und die Kühlmitteltemperatur abgeglichen.c. Start-Einspritzzeitpunkt
Beim Anlassen wird der Soll-Einspritzzeitpunkt auf Basis des Anlassersignals, der Kühlmittel-temperatur und der Motordrehzahl korrigiert.
Beispiel: 3C-TE-Motor
(OT)Kurbelwinkelsensorsignal
NE110 12 131012 13 8 97654321
t
Grundlegendes Soll-Einspritzzeitpunkts
TatsächlicherEinspritzzeitpunkt
Korrektur
Soll-Einspritzzeitpunkt Spritzverstellerventil
ECU
Pedallastsensor
Drehzahlsensor
Ladedrucksensor
Wassertemperaturfühler
Kurbelwinkelsensor
τWiderstand bzw. ROM
Vergleich undKorrektur
(3) Flussdiagramm für Berechnung des grundlegenden Soll-Einspritzzeitpunkts und desendgültigen Einspritzzeitpunkts
PS0052
PS0053
- 39 -
RückkopplungssteuerungWie aus dem Diagramm ersichtlich, steuert diese Funktion den Verstellwinkel θ zwischen dem OT imVerdichtungshub und dem Einspritzzeitpunkt. Allerdings können der OT im Verdichtungshub und dieEinspritzwellenform nicht in Form von Signalen ermittelt werden. Daher muss der tatsächlicheEinspritzzeitpunkt folgendermaßen berechnet werden.
[Anmerkung]
(1) Berechnung des tatsächlichen Einspritzzeitpunktsa. Im Motor besteht eine Beziehung zwischen dem
OT im Verdichtungshub und dem OT-Signal desKurbelwinkelsensors.
b. An der Pumpe besteht eine Beziehung zwischender Einspritzwellenform und dem Impuls desDrehzahlsensors.
c. Deshalb kann der tatsächliche Einspritzzeitpunktdurch Berechnen der Phasendifferenz θ1 zwischendem OT-Signal und dem Drehzahlsensorimpulsermittelt werden.
(2) RückkopplungssteuerungDiese Funktion korrigiert das Einschaltverhältnis desSpritzverstellerventils, um den tatsächlichenEinspritzzeitpunkt mit dem Soll-Einspritzzeitpunkt inÜbereinstimmung zu bringen.
Beziehung zwischen Einspritzzeitpunkt undEinspritzmenge
Der Einspritzzeitpunkt wird durch Verändern der Po-sition des Spritzverstellerkolbens gesteuert. Da derKolben mit dem Rollenring verbunden ist, wird dadurchder Beginn der Kraftstoff-Druckförderung bestimmt.Das Einspritzende wird dabei um den gleichen Be-trag wie der Einspritzbeginn vorgerückt. Folglich wirddie Einspritzmenge nicht vom Einspritzzeitpunktbeeinflusst.Die Positionsveränderungen des Rollenrings wirkensich nicht auf das Verhältnis zwischen Nockenhub undDrehzahlsensorimpuls aus, das zur Einspritzmengenregelung verwendet wird. Der Grunddafür liegt darin, dass sich der Drehzahlsensor aufdem Rollenring befindet und sich zusammen mit demRollenring bewegt.
PR0083
PR0092
Aktueller OT imVerdichtungs-hub
OT-Signal
Drehzahl-impuls
Einspritzwellenform
Motor
Pumpe
θ
θ1
Rollenring Drehzahlsensor
Impulsgeber(52 Zähne)
Aussparung
Spritzverstellerkolben
Pumpenwelle
- 40 -
5-4. Festlegen des endgültigenEinspritzzeitpunkts
(1) Außer AnlassenSoll-Einspritzung=Grundlegender Soll-Einspritzzeitpunkt+ Kaltkorrekturverstellung+ Ladedruck-Korrekturverstellung
(2) Starten
Soll-Einspritzung beim Starten=Start-Kurbelwinkelkorrektur+ Start-Kühlwasserkorrektur
Lade
druc
k-Ko
rrek
turv
erst
ellu
ng(°
CA
)
•iŠp“x
Pedallast(groß)
Pedallast(klein)
Grundlegender Soll-Einspritzzeitpunkt
(2) KaltkorrekturverstellungDer Verstellwinkel zur Kompensation der Kühlwasser-temperatur wird anhand der Signale desWassertemperatursensors (Kühlwassertemperatur)und der Motordrehzahl berechnet. Bei einigen Motor-typen wird die Berechnung durch Interpolation der imECU gespeicherten Daten berechnet.
Anmerkung: Weitere technische Daten:ECD-V3
4000 min-1 Minimum
3C-TEModell
0°CA Bedingung
ECD-V3
6°CA 5°CA
3200 min-1 Minimum
1KZ-TE
Maximaler Verstellwinkel zur Korrektur
Motor
5-5. Korrektur des Einspritzzeitpunkts(1) Ladedruck-KorrekturverstellungDer Verstellwinkel zur Kompensation des Ladedruckswird anhand der Signale des Ladedruck sensors (An-saugluftdruck) und der Motordrehzahl berechnet.
PS0054
PU0013
PS0055
4000 rpm3000 2000 1000 0
8
6
THW -40
THW 0
THW 20
THW 40
4
2
0
800THW(oC)
NE(rpm)1200 1600 2000 2400 2800 3200
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
4.2
1.4
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
0.0
8.0
4.6
0.2
0.0
0.0
0.0
1.0
0.0
0.0
0.0
12.0
10.6
5.8
3.6
1.2
0.2
0.0
0.0
0.0
0.0
14.4
14.0
11.0
10.0
9.0
8.0
6.4
5.0
3.8
0.0
13.8
13.6
12.6
8.6
7.4
6.4
6.2
4.8
3.8
0.0
13.0
12.0
12.0
7.0
5.8
4.4
3.2
3.0
2.8
0.0
-20
-10
0
10
20
30
40
50
60
70
Vers
tellw
inke
l (°C
A)
Motordrehzahl (min-1)
Datenschema im ECU
Kaltk
orre
ktur
vers
tellu
ng (°
CA)
(°CA)
Wassertemperatur -40
Wassertemperatur 0
Wassertemperatur 20Wassertemperatur 40
Drehzahl(min-1)Wassertem-
peratur (°C)
- 41 -
(3) Start-EinschaltverhältnisBei den geringen Drehzahlen direkt nach Anlassendes Motors wird das Spritzverstellerventil mit einemEinschaltverhältnis angesteuert, das durch die Kühl-mitteltemperatur bestimmt wird. Je niedriger dieKühlmitteltemperatur ist, desto kleiner ist das Ein-schaltverhältnis, um den Einspritzzeitpunkt vorzu-rücken. Sobald der Motor eine vorgegebene Dreh-zahl überschreitet, wird eine Korrektur aufgrund derKühlwassertemperatur am “Start-Einspritzzeitpunkt”vorgenommen.
(4) Kurbelwinkel beim StartWenn die Motordrehzahl nach dem Anlassen ein be-stimmtes Niveau erreicht hat, wird der Kurbelwinkel,der durch die Drehzahlen vorgegeben ist, als Steuer-parameter einbezogen.
(5) Kühlwassertemperatur-StartkorrekturWenn die Kühlmitteltemperatur niedrig ist, wird derStart-Einspritzzeitpunkt korrigiert.
(6) Kurbelwinkel-Korrekturwiderstand τ τ τ τ τ (oder ROM)Der vom Drehzahlsensor gelieferte Drehzahlimpuls(Hubscheibenwinkelsignal) wird zur Steuerung desEinspritzzeitpunkts verwendet. Eine Abweichung in derBeziehung zwischen Hubscheibenwinkel und Einspritz-Wellenform, die zwischen den einzelnen Pumpen be-steht, verursacht auch beim Einspritzzeitpunkt eine Ab-weichung. Diese Abweichung wird jedoch mit Hilfe desKorrekturwiderstandes τ bzw. der Korrekturdaten imROM kompensiert.
PS0056
PU0016
PU0015
PU0014Kühlwassertemperatur (°C)
Motordrehzahl (min-1)
Kühlwassertemperatur (°C)
Soll-
Kurb
elw
inke
l (°C
A)So
ll-Ku
rbel
win
kel (
°CA)
Eins
chal
tver
hältn
is (%
)
Einspritzwellenform
Drehzahl-sensor-impuls
Abweichung
Pumpe A
Pumpe B
- 42 -
(1) Steuerung mit festem EinschaltverhältnisBeim Anlassen des Motors (Anlasser eingeschaltetund Motordrehzahl niedrig), Absterben des Motors(Zündung eingeschaltet) bzw. bei defektem Kurbel-winkelsensor wird das Spritzverstellerventil mit einemfesten Einstellverhältnis angesteuert, das auf Basisder durchschnittlichen Erregungshäufigkeit für die je-weiligen Bedingungen festgelegt wurde.(2) Mengenregelventil-SynchronisationWenn das Spritzverstellerventil ein-/ausgeschaltetwird, kommt es zum Pulsieren des Kraftstoffdrucksin der Pumpe, das sich auf die Einspritzmenge undden Einspritzzeitpunkt auswirkt. Deshalb wird dieSteuerung des Spritzverstellerventils bei bestimmtenDrehzahlen mit der Ansteuerung des Mengenregel-ventils synchronisiert. Dadurch werden die Einflüssedurch Druckpulsierung minimiert.(3) Normale SteuerungDas Spritzverstellerventil wird durch Variieren desEinschaltverhältnisses entsprechend den Betriebs-bedingungen gesteuert. Ausnahme ist hier die Steue-rung mit festem Einschaltverhältnis sowie dieMengenregelventil-Synchronisation.
5-6. Steuerung des Spritzverstellerventils (TCV)
Steu
erun
g de
rSp
ritzv
erst
elle
rven
til-
Eins
chal
tfreq
uenz
(Hz)
FestesEinschalt-verhältnis
Mengenregelventil-Synchronisations-steuerung
Motordrehzahl (min-1)* Bei der ECD-V3 (ROM) wird die
Synchronisationssteuerung auch beiFrequenzen über 40 Hz durchgeführt.
*
PU0017
- 43 -
5-7. Zusammenfassung der Einspritzzeitpunkt-Steuerung(repräsentative Beispiele)
PU0018
Endgültiges Einschaltverhältnis
Spritzverstellerventil
Steuerung desEinschaltverhältnisses
Inte
gral
erKo
rrekt
urw
ert
Soll-Kurbelwinkel – Aktueller Kurbelwinkel
Integraler Betrag
Soll-Kurbelwinkel – Aktueller Kurbelwinkel
Prop
ortio
nale
Korre
ktur
men
ge
Proportionale Korrekturmenge
Unterschied
Soll-Einspritzzeitpunkt
TatsächlicherEinspritzzeitpunkt
Ladedruckkorrektur GrundlegenderEinspritzzeitpunkt
Drosselklappen-sensor
Kaltkorrektur-verstellung
Vers
tellw
inke
l für L
aded
ruck
Ausgangsspannung (V) des Ladedrucksensors
Kaltk
orre
ktur
vers
tellu
ng
Motordrehzahl (min-1)
Wassertem-peratur -24°C
Ladedrucksensor Drehzahl-korrektur
Drehzahl-sensor
Wassertemperatur-fühler
Kurbel-winkel-sensor
Drehzahl-sensor
- 44 -
[Anmerkung: Diagramm zur Berechnung des Einspritzzeitpunkts]
PS0057
Erfassen der Motordrehzahl
Erfassen der Einspritzmenge
GrundlegenderEinspritzzeitpunkt
Erfassung derWassertemperatur
Niedrige Wasser-temperatur
Verstellung des grundlegendenEinspritzzeitpunkts
Erfassung des Ladedrucks
NiedrigerLadedruck
Bestimmung desSoll-Einspritzzeitpunkts
Erfassung von Kurbelwinkelund Pumpenwellenposition
Erfassung des tatsächli-chen Einspritzzeitpunkts
Vorrückrichtung Verzögerung
Gleich
Spritzverstellerventil fürVerzögerung ansteuern
Spritzverstellerventil inPosition belassen
Spritzverstellerventil inVorrückrichtung ansteuern
Einspritzzeitpunkt
JA
JA
NEIN
Vergleich von Soll-Einspritzzeitpunktund aktuellemEinspritzzeitpunkt
NEIN
Verstellung des grundlegendenEinspritzzeitpunkts
- 45 -
6. Leerlaufdrehzahlregelung6-1. ÜbersichtDer Computer berechnet die Soll-Motordrehzahl entsprechend den Betriebsbedingungen des Motorsund bestimmt die Einspritzmenge, um die Leerlaufdrehzahl zu steuern.
6-2. Leerlaufdrehzahlregelung(1) RückkopplungssteuerungDer Computer vergleicht kontinuierlich die Soll-Leerlaufdrehzahl und die rückgemeldete Motordrehzahl(Drehzahlsensorsignal). Falls ein Unterschied besteht, verändert der Computer die Einspritzmenge,bis die Motordrehzahl mit der Soll-Leerlaufdrehzahl übereinstimmt.
Beispiel für Leerlaufdrehzahl (3C-TE Motor)Die EIN/AUS-Bedingungen (Klimaanlagensignale) der Klimaanlage werden erfasst, um die Leerlauf-drehzahl zu kompensieren.•Klimaanlage EIN: 850 min-1
•Klimaanlage AUS: 750 min-1
(2) WarmlaufsteuerungDiese Funktion schaltet entsprechend der Kühlmitteltemperatur auf eine Schnellleerlauf-Drehzahl,die für den Warmlauf des Motors optimal ist.Darüber hinaus führt der Computer eine “Vorsteuerung” durch, bei der die Leerlaufdrehzahl um be-stimmte Werte im Vorfeld geändert wird. Dadurch wird verhindert, dass die Leerlaufdrehzahl auf-grund von Motorlaständerungen wie beim Ein- bzw. Ausschalten der Klimaanlage usw. schwankt.Eine Leerlauf-Vibrationsreduzierung erfasst Drehzahlschwankungen zwischen den einzelnen Zylin-dern und korrigiert die Einspritzmenge in den einzelnen Zylindern.
PS0058
<Sensor> <Computer> <Stellglied>
Drehzahlsensor
Pedallastsensor
Wassertemperaturfühler
Geschwindigkeitssensor
Anlassersignal
Klimaanlagen-Betriebssignal
Anlasssperrschalter
Leerlauf-drehzahl-steuerung
Mengenregelventil
- 46 -
7-2. Aufbau(1) SaugrohrHerkömmliche Luftansaugtrakte weisen entwedereine Zweifachanordnung mit Haupt- und Neben-drosselklappe oder eine Einzelanordnung mit nur einerDrosselklappe auf. Bei der Zweifachanordnung ist einDrosselklappensensor mit der Hauptdrosselklappe ver-bunden, der den Winkel der Drosselklappe erfasst. (Beider Einzelanordnung sitzt der Sensor ebenso an derDrosselklappe.)
Saugrohr(Zweifachanordnung)
Drosselklappen-sensor
Membrandose
7. Saugrohr-QuerschnittssteuerungDiese Funktion steuert das Ansaugluftvolumen über die Nebendrosselklappe im Saugrohr in dreiStufen: ganz geöffnet, halb geöffnet und ganz geschlossen. Einige Pumpensysteme verwenden nureine Drosselklappe (wie hier die Hauptdrosselklappe), die entweder über Unterdruck oder bei elek-tronischer Einspritzsteuerung über einen Schrittmotor betätigt wird.7-1. Funktion
Drosselklappensensor(Saugrohr-Öffnungs-sensor)
Mit unterdruckgesteuerterDrosselklappe(Einzelanordnung)
(2) VSV (Unterdruckschaltventil)Legt entsprechend den Signalen vom Motorcomputer(ECU) einen Unterdruck oder Umgebungsdruck andie Membrandose an.
QN0017
PU0019, CS0917
VSV1 (Membrankammer A)VSV2 (Membrankammer B)
Um
gebu
ngsd
ruck
BauteilbezeichnungStellglied (Membrandose mit 2 Positionen)
FunktionÖffnet und schließt die Nebendrosselklappe.
VSV
Drosselklappensensor
MotordrehzahlsensorWassertemperaturfühler
Motor-Computer
Legt Unterdruck oder Umgebungsdruck an Membrandose an.
Erfasst die Pedallast.
Erfasst die Motordrehzahl.Erfasst die Kühlwassertemperatur.
Sendet Signale zum VSV, um die Nebendrosselklappe in drei Stufen zu öffnen bzw. zu schließen.
LuftpassageStutzen E Stutzen F Außenluft-
stutzen
EIN
AUS
Spezifikationen
- 47 -
7-3. Arbeitsweise(1) Kalt-, Leerlauf- und HochdrehzahlbetriebDer Motorcomputer ermittelt die Kühlmitteltemperatur über die Signale vom Wassertemperaturfühler.Bei kaltem Motor werden sowohl VSV1 als auch VSV2 ausgeschaltet. Da folglich Umgebungsluftdruckin den Kammern A und B der Membrandose anliegt, öffnet sich die Nebendrosselklappe vollständig.Dadurch wird das Ansaugluftvolumen im Leerlauf praktisch nicht begrenzt.
QN0018
QN0019
(2) Normalbetrieb (nach Warmlauf)Nachdem der Motor die normale Betriebstemperatur erreicht hat, legt der Motor-Computer einenStrom an VSV2 an, während VSV1 weiterhin ausgeschaltet bleibt. Damit wirkt in Kammer A derMembrandose noch Umgebungsluftdruck, während Kammer B von der Unterdruckpumpe mit Unter-druck beaufschlagt wird. Dadurch öffnet sich die Nebendrosselklappe etwa zur Hälfte.
Gaspedal
MembrandoseH
aupt
-dr
osse
lkla
ppe
Neb
en-
dros
selk
lapp
e
Kammer B Kammer A
Umgebungsluftdruck
Umgebungsluftdruck
VSV1VSV2
Unterdruckpumpe
KühlwassertemperaturMotor-Computer
PedallastMotordrehzahlZündschalter
Gaspedal
Membrandose
Hau
pt-
dros
selk
lapp
e
Neb
en-
dros
selk
lapp
e
Kammer B Kammer A
Umgebungsluftdruck
Umgebungsluftdruck
VSV1VSV2
Unterdruckpumpe
Kühlwassertemperatur
Motor-Computer
PedallastMotordrehzahlZündschalter
- 48 -
(3) Ausschalten des MotorsBeim Ausschalten der Zündung erregt der Motorcomputer VSV1 und VSV2. Dadurch legt die Unter-druckpumpe an Kammer A und B in der Membrandose einen Unterdruck an. Daraufhin schließt sichdie Nebendrosselklappe ganz.
QN0020
Gaspedal
MembrandoseH
aupt
-dr
osse
lkla
ppe
Neb
en-
dros
selk
lapp
e
Kammer A
Umgebungsluftdruck
Umgebungsluftdruck
VSV1VSV2
Unterdruckpumpe
KühlwassertemperaturMotor-Computer
PedallastMotordrehzahlZündschalter
Kammer B
- 49 -
[Anmerkung: Ansaugluft-Begrenzungssteuerung beim Einfach-Saugrohr(Beispiel: mit unterdruckgesteuerter Drosselklappe)]
Nebenmembrandose
Hauptmembrandose
Drosselklappen-hebel
ÜbersichtIm Gegensatz zur Zweifachanordnung mit einerHaupt- und einer Nebendrosselklappe wird bei die-sem Typ die Ansaugluftmenge über eine einzigeDrosselklappe (Hauptdrosselklappe) gesteuert.
Leerlauf ⇔Vollständig geöffnet
Drosselklappenstellung Stellglied Steuerventil
Grundlegende Steuerung
Vollständig geschlossen
Leerlauf
Leerlauf ⇔Vollständig geöffnet
Ganz geöffnet
Drosselklappenstellung und Betriebsbedingungen(1) Ganz geöffnet•Anlassen (Anlassersignal: EIN)•Während der Fahrt (ganz geöffnet bei Volllast undmaximaler Beschleunigung)
•Außenlufttemperatur maximal 10°C(2) Zwischen Leerlauf- und Volllaststellung (Teillast)•Beim Warmlaufen (Kühlwassertemperatur maximal59°C)
•Fahrbetrieb (nach dem Warmlaufen, Leerlaufschalter:AUS)
(3) Leerlauf•Leerlauf bei normaler Betriebstemperatur•Abstellen
(4) Ganz geschlossen•Motorstopp (Zündung: AUS) und sofort danach•Bei Erfassung einer ungewöhnlich hohen Motordrehzahl•Bei Defekt des Mengenregelventils•Bei Störung im Computer
PS0060
PS0059
PS0062
PS0061
Vollständig geschlossen
HauptmembrandoseHaupt- und
Nebenmembrandose
E-VRV
E-VRV, VSV
- 50 -
[Anmerkung: Ansaugluft-Begrenzungssteuerung beim Einfach-Saugrohr (Beispiel:elektronisch gesteuerte Drosselklappe (von einem anderen Hersteller)]
ÜbersichtDiese Drosselklappe wird statt durch Unterdruck voneinem elektronisch gesteuerten Schrittmotor stufen-los positioniert.(1) DrosselklappeDer neu entwickelte, elektronisch gesteuerte Ansaug-luft-Drosselmechanismus verwendet einen Schritt-motor, der von einer Treibereinheit gesteuert wird, umdie Drosselklappe entsprechend den Betriebs-bedingungen des Motors und der rückgeführten Ab-gasmenge optimal zu positionieren. Beim Abstellendes Motors schließt sich die Klappe vollständig, da-mit der Motor ohne Nachzünden direkt abgeregelt wird.Hinweis: Dieses Bauteil darf nicht zerlegt wer-
den, da anderenfalls Abweichungen inder Drosselklappenposition entstehenkönnen.
QT0363, QT0364
QT0365, QT0366
(2) SchrittmotorDie Motorspulen werden entsprechend den Signalenvom Motor-Computer erregt. Im Motor dreht sich da-durch der mit Magneten bestückte Läufer und die da-mit verbundene Drosselklappe um genau den vorge-sehenen Betrag.a. Technische Daten
Vollständig geschlossen
Ganz geöffnet
Stromkreis
4-phasig, 32-polig
2-phasige Erregung, 1 bis 2-phasige Erregung
2-phasige Erregung 1°1 bis 2-phasige Erregung 0.5°
1,2 A pro Phase Maximum20 ± 2 Ω pro Phase
10 M Ω Minimum
TypBetätigungssystem
Auflösungsvermögung
[1 Schritt]Amperezahl
Spulenwiderstand
Isolationswiderstand
Volllastschalter
Schrittmotor
Drosselklappe
Spule
Magnet(Permanent-magnet)Stator
- 51 -
b. AufbauDer Schrittmotor besteht aus zwei Lagen und verfügtüber zwei Spulen, vier Statoren und einem Magneten,der als Läufer funktioniert. Ein Stator hat acht Klauen,zwischen denen sich Spulen befinden, wodurch wech-selweise 16 Magnetpole entstehen.Die beiden Magnetlagen sind um 11,25° voneinan-der versetzt. Es resultieren also 32 Pole, die denLäufer betätigen.Jede Spule hat zwei Wicklungssätze, die in Gegen-richtung zueinander gewickelt sind. Das bedeutet,dass die beiden Spulen vier Phasen haben.Durch Wechseln der Richtung des Stroms, mit demdiese Spulen erregt werden, ändert sich die Polaritätdes Stators. Auf diese Weise kann die Dreh- undStoppposition des Läufers exakt gesteuert werden.
QT0367
QT0368
QT0369
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c. ArbeitsweiseBetriebsdiagramm 1:Wenn an die Spule A Strom angelegt wird, entstehtein magnetischer Nordpol am oberen Ende der Spu-le, während der Südpol des Magnetfelds an derenunterem Ende erzeugt wird. Folglich wird am Stator Aein Nordpol und am Stator A’ ein Südpol induziert. Wirddagegen Spule B erregt, wird aufgrund der entgegen-setzten Wicklung der Spule ein Südpol am oberenEnde der Spule und am unteren Ende ein Südpol er-zeugt. Dadurch wird Stator B zum Südpol und StatorB’ zum Nordpol. Zu diesem Zeitpunkt positioniert sichder Südpol des Läufers zwischen den Nordpolen vonStator A und Stator B’.
Läufer (Magnet)
StatorenSpule
Statoren
Erregt
Stator ASpule A
Spule A’Stator A’Stator BSpule BSpule B’Stator B’
Betriebsdiagramm 1
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Betriebsdiagramm 2:Wenn Strom an die Spule A’ angelegt wird, ohne denStrom an Spule B zu ändern, wird das obere Endeder Spule A’ zum Südpol und das untere Ende zumNordpol. Folglich induziert das Magnetfeld am StatorA einen Südpol und am Stator A’ einen Nordpol.Der Läufer dreht sich aufgrund der Polaritäts-änderungen des Stators aus der Position von Betriebs-diagramm 1.
QT0370
Polarität des Stators A
Spule A
Spule A’
Polarität des Stators A’
Arbeitsweise des
Läufers
Polarität des Stators B
Spule B
Spule B’
Polarität des Stators B’
Erregung 1
N
EIN
S
Erregung 2
S
EINN
Erregung 3
S
EINN
Erregung 4
NEIN
S
Erregung 5 (1)
N
EIN
S
SEIN
N
S
EIN
N
N
EINS
N
EINS
SEIN
N
← →11.25°Phase
QT0371
Spule A
Spule A’
Spule B
Spule B’
Betriebsdiagramm 2
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8. Steuerung der Abgasrückführung (EGR)Zur Reduzierung der Schadstoffemissionen wird ein Teil des Abgases zurückgeführt und mit der Ansaugluftvermischt. Die Menge des rückgeführten Abgases wird dabei den Motorbedingungen entsprechend ge-steuert. Da die Abgasrückführung die Verbrennung verlangsamt, wird der Stickoxid-Ausstoß reduziert.
Der Computer steuert die Abgas-Rückführmenge über das Einschaltverhältnis des E-VRV (elektri-sches Unterdruckregelventil). Als Steuerparameter zieht der Computer die Signale über Pedallast(Drosselklappensensor), Motordrehzahl, Kühlwassertemperatur, Ladeluftdruck und Ansaugluft-temperatur heran.
8-1. Aufbau und Arbeitsweise der Bauteile(1) E-VRVDiese englische Abkürzung bezeichnet ein elektri-sches Unterdruckregelventil. Dieses Schaltventil wirdelektrisch betätigt.Ab einer vom Computer gesteuerten Einschaltsignal-frequenz von 500Hz (Einschaltverhältnis) legt das E-VRV Unterdruck von der Unterdruckpumpe an dieMembrankammer des EGR-Ventils an.
Zum EGR-Ventil
Umgebungs-luftdruck
Von derUnter-druckpumpe
PU0021
Unterdruckpumpe
Unterdruckdämpfer
EGR-Ventil
AbgasMotor
Ansaugkrümmer
Motor-Computer
Drosselklappen-sensor
E-VRV
PU0020
LadedrucksensorWassertemperatur-fühlerMotordrehzahl-sensor
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(2) EGR-VentilDas EGR-Ventil besteht aus einer Membran, einerFeder und dem eigentlichen Ventil. Je mehr der in derMembrankammer anliegende Unterdruck steigt, destogrößer ist der Membranhub (wodurch die Federkomprimiert wird). Das Ventil öffnet sich proportionalzu dieser Bewegung, wodurch das Abgas vomAuspuffkrümmer zum Ansaugkrümmer geleitet wird.
Ansaug-krümmer
Auspuffkrümmer
Vom E-VRV
8-2. Bestimmen der rückgeführten Abgasmenge(1) Außer LeerlaufDas im Computer für eine Lastbedingung gespeicherte, grundlegende Einschaltverhältnis wird aufKühlwassertemperatur und Ladedruck abgeglichen, um das endgültige Einschaltverhältnis, mit demdas E-VRV angesteuert wird, zu bestimmen. Jedoch wird die Steuerung beendet, falls das endgülti-ge Einschaltverhältniswert zu klein bzw. die Pedallast zu groß ist.(2) LeerlaufDer endgültige Einschaltverhältniswert ändert sich entsprechend der Ein-/Ausschaltbedingung derKlimaanlage. Beim Starten, wenn die Motordrehzahl bzw. wenn die Kühlwassertemperatur zu niedrigist, wird die Abgasrückführung ausgesetzt.
8-3. EGR-KorrekturkoeffizientDas grundlegende Einschaltverhältnis wird über ei-nen Koeffizienten, der anhand der Signale vonWassertemperaturfühler und Ladedrucksensor er-rechnet wird, auf die vorliegenden Lastbedingungenabgeglichen. (Das Diagramm rechts gibt ein Beispielfür den Korrekturkoeffizienten.)
PU0022
PU0024
PU0023Kühlwassertemperatur (°C)
Ladedruck (mmHg)Korre
ktur
koef
fizie
ntKo
rrekt
urko
effiz
ient
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9-1. Einschaltzeitsteuerung der VorglühanzeigeBeim Einschalten der Zündung leuchtet dieVorglühanzeige für eine gewisse Zeitspanne auf, dievon der Kühlwassertemperatur abhängt. Die Anzeigeerlischt, wenn der Anlasser eingeschaltet wird.
9. VorglühsteuerungDiese Steuerung schaltet die Glühkerzen ein, damit die Luft in der Verbrennungskammer beim Kalt-start angewärmt wird. Dadurch leisten die Glühkerzen eine Zündhilfe, um das Anlassen zu erleichtern.Als Wärmequellen werden Glühkerzen aus Keramik verwendet, um das System zu vereinfachen.
Vorglühzeitdiagramm
PU0025
PU0026
PU0027
PU0028
9-2. Glühkerzenrelais-SteuerungBeim Einschalten der Zündung schließt diese Steue-rung das Glühkerzenrelais, damit das Vorglühen fürdie Zeitspanne stattfindet, die von der Kühlwasser-temperatur bestimmt wird. Beim Einschalten des An-lassers wird das Glühkerzenrelais gleichzeitig erregt.Nach dem Anspringen des Motors und Ausschaltendes Anlassers setzt die Nachglühsteuerung ein.
Was
serte
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ratu
r-fü
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Wär
meq
uelle
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mpe
ratu
r
Wärmeerzeugungszeit (Sekunden)
Leuc
htze
it(S
ekun
den)
Kühlwassertemperatur (°C)
Nac
hglü
hzei
t(S
ekun
den)
Vorg
lühz
eit
(Sek
unde
n)
Wassertemperatur (°C)
Leuchtzeit
Vorglühen Nachglühen
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10. Andere Steuerungsfunktionen (die Funktionen sind vom Motortyp abhängig)(1) HauptrelaissteuerungSteuert das Relais für die Hauptstromversorgung. (Diese Funktion steuert jedoch nicht denZündschalteranschluss des Computers, den Batterieanschluss und die Glühkerzen-Stromversorgung.)(2) Klimaanlagen-AbschaltsteuerungWenn die Geschwindigkeit und die Pedallast bei eingeschalteter Klimaanlage einen Festwert über-schreiten, erkennt der Computer, dass das Fahrzeug beschleunigt wird. Daraufhin schaltet er denKompressor für 3 Sekunden ab, um die Last zu verringern.(3) LadedruckanzeigesteuerungWenn das Ladedruck-Sensorsignal einen Schwellenwert übersteigt, erkennt diese Steuerung, dass derTurbolader arbeitet und schaltet die Turboanzeigenleuchte im Kombinationsinstrument ein.(4) MotorabschaltsteuerungWenn der Computer ein Abschalten des Motors erkennt, unterbricht er den Stromfluss zumMengeneinspritzventil. Gleichzeitig wird das Spritzverstellerventil mit einem festen Einschaltverhältnisbetätigt und die Nebendrosselklappe halb geöffnet.(5) Mengenregelventil-SteuerungWenn die Motordrehzahl einen bestimmten Wert überschreitet, öffnet diese Steuerung das Mengen-regelventilrelais und bringt die Nebendrosselklappe in Teillastposition, um ein Überdrehen des Mo-tors zu verhindern.(6) Kühlwassertemperaturbedingte ÜberbrückungssperreBei niedriger Kühlwassertemperatur und bei Geschwindigkeiten unter einem gewissen Wert, gibtdiese Steuerfunktion ein Überbrückungssperrsignal an den ECT-Computer (Getriebecomputer) ab.(7) Interaktive Steuerung mit TRC-Computer (Traktionssteuerung)Bei Ansprechung der Traktionskontrolle empfängt der Motorcomputer Signale vom TRC-Computer,um die Einspritzmenge und dadurch das Motordrehmoment zu reduzieren.(8) ÜberhitzungssteuerungWenn die Kühlwassertemperatur bei hohen Drehzahlen einen bestimmten Wert überschreitet, ver-mindert diese Steuerung die Einspritzmenge und verzögert den Einspritzzeitpunkt, damit der Motornicht überhitzt.
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11. DiagnosefunktionDas System verfügt über eine Selbstdiagnosefunktion. Falls die Sensoren eine abnormale Bedin-gung im Signalsystem der entsprechenden Steuerung melden, speichert der Computer die Störungs-daten ab. Den Systemen sind Codes zugeteilt, die vom Computer zur Identifikation der Störung ab-gespeichert werden. Der Computer kann dann den Störungscode für das entsprechende Systemüber einen Diagnosesteckverbinder im Fahrzeug ausgeben. Bei einigen Systemen blinkt eine Warn-anzeigenleuchte auf, um den Fahrer zu alarmieren. Bei der Fehlersuche kann man durch Lesen derüber den Diagnosestecker ausgegebenen Störungscodes die Störungsursache schnell identifizie-ren.
12. NotlauffunktionWenn ein Sensor abnormale Signale ausgibt und eine Motorstörung auftreten könnte, falls das Sy-stem weiterhin dieses Signal zur Steuerung verwendet, ersetzt der Computer den entsprechendenParameter durch gespeicherte Festwerte zur Steuerung. Abhängig vom Symptom kann diese Funk-tion auch den Motor stoppen.
Beispiel für Notlauffunktiona. Drehzahlsensor-SignalsystemFalls vom Drehzahlsensor kein Signal ausgegeben wird, schaltet diese Funktion die Stromzufuhrzum Mengenregelventil ab, damit die Kraftstoffeinspritzung beendet wird.b. Wassertemperaturfühler-SignalsystemWenn im Signalschaltkreis des Wassertemperaturfühlers eine Unterbrechung bzw. ein Kurzschlussbesteht, verwendet diese Funktion einen im Computer gespeicherten Festwert.
Beispiele für Störungscodes (Diagnosecodes)
Code 13: Drehzahlsensorsystem
Code 22: Wassertemperaturfühler
Beispiele für Ausgangssignale(1) Normal
Code 13:
(2) Abnormal
PR0097
Code 22: