VKM 2 Kapitel 10: Motorelektronik

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Author:
toebber
ID:
278072
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VKM 2 Kapitel 10: Motorelektronik
Updated:
2014-07-07 03:34:22
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VKM
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VKM 2 Kapitel 10: Motorelektronik
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  1. Was ist die Aufgabe der OBD und welche Bereiche werden diagnostiziert?
    Überwachung abgasrelevanter Komponenten (welche bei Ausfall zu höheren Emissionen führen), Prüfung der Sensorsignale untereinander auf Plausibilität, Speicherung von Fehlern, Komponentenschutz (Notlauffunktion), Information des Fahrers
  2. Wie erfolgt die Lambdaregelung bei Einsatz einer binären Sonde? Skizzieren sie den Verlauf der Sondenspannung im Vergleich zum t_i-Verlauf.
    • Sprungsonde:
    • Sondenspannung weist Sprung bei Lambda=1 auf. Regelung unterliegt zyklischer Schwankung zwischen magerem und fettem Gemisch.
  3. Welche Komponenten werden durch die OBD überwacht? Wie erfolgt die jeweilige Funktionsprüfung?
    Gesetzlich vorgeschrieben ist die Überwachung aller abgasrelevanten Komponenten, bei deren Ausfall sich erhöhte Emissionen ergeben würden.

    • Luftmassenmesser (LMM):
    • Überwachung der Vergleichsfüllung, ermittelt aus Drehzahl und Drosselklappenwinkel, gegenseitige Überprüfung der Signale auf Plausibilität

    • Verbrennungsaussetzer:
    • Überwachung auf Laufruhe der Kurbelwelle mittels hochgenauem Sensor, aufwendige Rechenverfahren zur Unterscheidung von Verbrennungsaussetzern von Störgrößen

    • Kat:
    • Eine Lambdasonde vor Kat und eine nach Kat. Durch die Sauerstoffspeicherfähigkeit glättet der Kat die Regelschwingungen der ersten Sonde. Gleichen sich die Sondenverläufe an, ist das ein Zeichen für einen Nachlass der Katwirkung (geringere Sauerstoffspeicherfähigkeit = geringere Glättung)

    • Lambdasonde:
    • Überwachung der Regelfrequenz durch einen Vergleich mit dem ursprünglichen Lambdasollwert. Der Heizkreislauf wird über eine Widerstandsmessung überwacht (Messung von Strom und Spannung).

    • Kraftstoffversorgung:
    • Abweichungen vom stöchiometrischen Betrieb werden durch Gemischadaption berücksichtigt. Bei Überschreiten vorher festgelegter Grenzen ist ein Defekt der Kraftstoffversorgung und Kraftstoffzumessung vorhanden.

    • Sekundärlufteinblassung:
    • Bei aktiver Sekundärlufteinblassung kann auf Basis des Lambdasondensognals die Funktionalität geprüft werden. Auch mit einer im Leerlauf aktivierbaren Testfunktion kann das Sekundärluftsystem eingeschaltet und das Lambdasondensignal betrachtet werden.

    • Abgasrückführung (AGR):
    • Messung der Temperatur im Abgas an der Stelle wo AGR stattfindet bei aktiver AGR, oder Öffnung des AGR-Ventils im Schubbetrieb (Druckerhöhung im Saugrohr)

    • Tanksystem:
    • Regenerierventil und Unrichtigkeiten müssen überprüft werden. Überprüfung durch Verschließen des Regenerierventils im Leerlauf, anschließendes Öffnen -> Saugrohrdruck muss sich im System fortpflanzen. Überwachung des Druckverlaufs -> Schluss auf Undichtigkeit

    • Klimaanlage:
    • Erkennung von Leckage im Kühlmittelkreislauf mittels geeignetem Sensor

    • weitere Systeme:
    • Inspektionsintervalle, Werkstattwartung, usw
  4. Welche Hauptfunktionen übernimmt ein modernes Motormanagement? Welches sind die Unterfunktionen jeder Hauptfunktion?
  5. Skizzieren sie den Verlauf der Lambdasondenspannung in Abhängigkeit vom Luftverhältnis, geben sie Zahlenwerte an.
  6. Welche Sensoren/Aktuatoren eines modernen Motormanagementsystems kennen sie?
    • Sensoren:
    • Klopfsensor, Luftmassenmesser, Lambdasonde vor Kat, Lambdasonde nach Kat, Drehzahlgeber, Ansaugdrucksensor, Kühlmitteltemperatursensor, Öltemperatursensor, Ansauglufttemperatursensor, Drosselklappenpotentiometer, Gaspedallstellungssensor, Fahrzeuggeschwindigkeitsmesser, Batteriespannungsmesser, Umgebungsdrucksensor, Nedelbewegungssensor (Injektor), AGR-Ventilpositionsmesser

    • Aktuatoren:
    • Drosselklappensteller, Zündspulle, Phasensteller Nockenwelle, Kraftstoffpumpe, Lambdasondenheizung, AGR-Ventil, Tankentlüftungsventil, Sekundärluftpumpe, Saugrohrumschalter, Wastegate
  7. Erläutern sie schematisch die Funktionsweise der Lambdaregelung.
    Durch das HFM-Signal erfolgt mit der gemessenen Luftmasse eine Vorsteuern auf den Vorgegebenen Lambdasollwert. Durch die LSU-Breitbandsonde vor Kat werden eventuelle Abweichungen vom Sollwert ausgekegelt. Die LFS-Sprungsonde nach Kat übernimmt eine Führungsregelung, da aufgrund des steilen Signalsprungs um Lambda=1 die Identifikation dieser Zustände mit großer Empfindlichkeit gegeben ist.
  8. Skizzieren sie das Prinzip eine Otto-Einspritzsystem.
  9. Wie funktioniert eine Lambdasonde?
    Die Lambdasonde misst den Sauerstoffgehalt im Abgas. Bei stöchiometrischer Abgaszusammensetzung erfolgt ein Sprung in der Sondenspannung (Sauerstoff im Abgas/kein Sauerstoff im Abgas), sodass erkannt wird, ob ein mageres oder fettes Gemisch vorliegt. Zur Messung des Sauerstoffgehalts wird der Sauerstoffpartialdruck des Abgases mit dem der Umgebung verglichen. Dabei werden je nach Abgaszusammensetzung Sauerstoffionen zur Luft oder zum Abgas geleitet -> Sondenspannung
  10. Skizzieren sie anhand eines Flussdiagramms die wesentlichen Einflüsse der Karrekturen bei der t_i-Berechnung.
  11. Welche Stellgrößen stehen der momentenbasierten Motorelektronik für die Umsetzung des Fahrerwunsches zur Verfügung?
    Zündzeitpunkt (ZZP)/ Zündwinkel, Einspritzzeit, Drosselklappenstellung, Wastegate
  12. Welche Größen fließen in die Erfassung der relativen Luftfüllung (Luftmasse pro Zylinder) ein?
    Luftmasse, Saugroohrdruck, Drehzahl und Drosselklappenwinkel
  13. Skizzieren und erläutern sie den Auswertpfad der HFM-basierten Füllungserfassung (Luftmasse pro Zyklus).
    • Abgleich der Luftmasse aus HFM mit Füllungsberechnung aus Motordrehzahl und Drosselklappenwinkel. Zur Kraftstoffbemessung fließen noch Korrekturfaktoren und die Lambdaregelung mit ein.
  14. Welche Aufgabe hat beim Modell der HFM-basierten Füllungserfassung das Saugrohrmodell?
    Nachbildung der Gasträgheit bei Saugrohr- und Zylinderfüllung.
  15. Welche äußeren und inneren Störgrößen beeinflussen die Regelung des Luftverhältnisses in einem modernen Motormanagmentsystem?
    • Äußere:
    • Lufttemperatur, Luftdichte, Kraftstofftemperatur, Kraftstoffzusammensetzung, Heizwert, Oktanzahl

    • Innere:
    • Klimakompressor, Lichtmaschine, Servopumpe, Eigenreibung, Brennraumablagerungen, Saugrohrzustand, Oberflächentemperatur, Benetzung, Batteriespannung

    • Fehler:
    • Undichtigkeiten, Abgasgegendruck zu hoch, Funktion des Kats, Ausfall von Sonden, Aussetzerbetrieb
  16. Welche Größen bzw. Funktionen wirken auf die Lambdakoordination bei einer modernen Motorelektronik? Berücksichtigen sie auch den Schichtbetrieb.
  17. Welche Funktion verbirgt sich hinter der Bezeigung "Katausräumen"?
    Das Gemisch wird kurzzeitig im fetten Bereich betrieben (Lambda < 1), um den im Kat eingespeicherten Sauerstoff zu reduzieren (z.B. nach Schubphasen).
  18. Welche Basisgrößen fließen im Rahmen der drehmomentorientierten Funktionsstruktur in das Modell zur Momentenberechnung einer Motronic ein? Welches sind die für die Umsetzung verfügbaren Stellgrößen?
  19. Welche Größen muss die ECU bei der Einstellung der minimalen Leerlaufdrehzahl berücksichtigen?
    • Anforderung an den Fahrkomfort
    • Beachtung der niedrigen Batteriespannung
    • Geregelter Grundwert = minimal notwendiges - Motormoment zur Kompensation bekannter Verluste
    • Ausregelung unvorhergesehener Abweichungen (z.B. Lastaufschaltung) -> Momentenreserve
  20. Skizzieren sie den Verlauf von Zündwinkel, Luftmasse, Einspritzmenge, Lambda und Drehmoment beim Übergang von Homogenem- in den Schichtbetrieb.
  21. Was bedeutet Momentenreserve? Beschreiben sie einen typischen Fall bei dem die Momentenreserve genutzt wird. Welches ist die Stellgröße zur Nutzung der Momentenreserve?
    • Momentenreserve = Zündzeitpunkt liegt nicht im Optimum, sodass schnell, durch die Verstellung des ZZP, ein höheres Moment aufgebaut werden kann.
    • Problem = Wirkungsgradverschlechterung

    • Anwendung Otto-DI: Aufbau der Momentenreserve durch Verstellung von ZZP und Füllung, beim Umschalten von Mager- auf Homogenbetrieb bzw. Umgekehrt.
    • Füllungsregelung wird nach umschalten auf Momentenreserve nachgeschaltet
  22. Warum werden in Motorsteuerungen mit Momentenstruktur die Momentenanforderungen auf 2 unterschiedlichen Pfaden berechnet? wie heißen diese?
    • Schneller Pfad: Verstellung des Zündzeitpunktes
    • Langsamer Pfad: Verstellung der Füllung über Drosselklappe und Einspritzzeit

    Füllungssteuerung ist träge, stellt nicht schnell genug für manche Situationen das erforderliche höhere Moment bereit, dadurch Aufbau einer Momentenreserve zur Nutzung des schnellen Pfades
  23. Wie erfolgt die Gemischadaption bei einer modernen Motorelektronik?
    Momentenbasierte Motorsteuerung (keine direkte Verbindung zwischen Pedal und Drosselklappe, im Gegensatz zu kennfeldbasierter Steuerung). Steuerung mit nachgelagerter Regelung (Vorgabe von Sollwerten, Regelung z.B. über Lambdasonde)
  24. Welche Ziele werden bei der Regelung des Luftverhältnisses und des Zündzeitpunktes von der Motorelektronik verfolgt?
    • Max. Wirkungsgrad / min. Kraftstoffverbrauch
    • Min. Schadstoffaustoß / max. Kat-Konvertierung
    • Max. Leistung
    • Bauteilschutz

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