ECU und Sensoren Flashcards by Olaf K

Das Motorsteuergerät macht was? (2)

Sammelt alle Anforderungen an den Motor

Priorisiert dann diese Anforderungen

(Bsp. für Anforderungen sind die Fahrpedalstellung und Anforderungen des Abgasssystems an die Gemischzusammensetzung)

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Motorsteuergerät

Als zentrales Kriterium für die Umsetzung aller Anforderungen dient das ?(1)?.

Nach diesem wird das ?(2)? So eingestellt, dass das ?(3)? Möglichst effizient bereitgestellt wird.

Die Motorsteuerung ermöglicht auch den Eingriff aktiver ?(4)? wie ?(5)? Und ESP in das Motordrehmoment

(1) Drehmoment
(2) Luft-Kraftstoff-Verhältnis
(3) Drehmoment
(4) Fahrsicherheitssysteme
(5) Antriebsschlupfregelung (ASR)

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In einem Fahrzeug gibt es meistens nicht nur ein Steuergerät. Also abgesehen vom Motorsteuergerät bspw. auch eines welches nur für das Getriebe zuständig ist.

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Anforderungen an ein Motorsteuergerät

—> Details siehe Folie 5!

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Architektur eines Motorsteuergeräts

Was befindet sich alles im Motorsteuergerät? (9)

Infrastruktur (Versorgung für Elektronik, externe Sensoren, Überwachungsmodul,…)

Kommunikation (LIN-Transceiver, CAN-Transeiver, Flexray-Transceiver)

Eingangsschaltungen für Sensorsignale (Analogsignale, Schaltsignale, digitale Schnittstellen, spezielle Schaltungen)

Digitalteil/Logik (Mikrocontoller; Prozessor, Programm- und Datenspeicher, Analog- und Digital-Wandler, Periphere Module)

Interne Sensoren (Barometer, Temperatursensoren)

Leistungsendstufen für Aktoren (Ansteuerschaltung, Diagnoseschaltung, kurzschlussfeste Endstufen)

Endstufe für Drosselklappe

Zündendstufe

Einspritzendstufe (Magnetventile Benzinsystem oder Piezo-Ventile Benzinsystem)

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Was versteht man unter einem CAN (Controller Area Network)?

Ist ein Bussystem zur Kommunikation zwischen verschiedenen Komponenten (z.B. dem Motorsteuergerät)

(Weitere Bussysteme sind LIN (Local Interconnect Network) und Flexray)

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Motorsteuergerät: Systemzustände am Beispiel Bosch

Folie 7 ansehen!!

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Motorsteuergerät: Raster der Programmabarbeitung

Für viele Regelalgorithmen ist es erforderlich, dass sie in einem festen ?(1)? ablaufen. Zum Beispiel muss die lambda-Regelung in einem festen Raster (z.B. 10ms) abgearbeitet werden, damit die ?(2)? schnell genug berechnet werden.

(1) Zeitraster

(2) Stellgrößen

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Motorsteuergerät: Raster der Programmabarbeitung

Priorität 1: ??

Priorität 2: ??

Priorität 3: ??

Priorität 4: ??

Priorität 1: Kurbelwinkelsynchroner Interrupt

Priorität 2: Verbrennungssynchroner Interrupt

Priorität 3: Zeitraster (z.B. 10ms)

Priorität 4: Hintergrundprogramm

—> FOLIE 8!

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Kurbelwinkelsynchroner Interrupt

Die Ausgabe der ?(1)? und ?(2)? erfolgt innerhalb eines Kurbelwellenbereichs, abhängig vom entsprechenden berechneten ?(3)?.

Da die vorgegebenen ?(4)? und ?(5)? sehr genau eingehalten werden müssen, wird die Ausgabe von einem Interrupt mit einer sehr hohen Priorität gesteuert.

(1) Einspritzung
(2) Zündung
(3) Ausgabewert
(4) Einspritzzeiten
(5) Zündwinkel

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Verbrennungssynchroner Interrupt:

Einige Berechnungen müssen in jedem Verbrennungstakt durchgeführt werden. Zum Beispiel werden Zündwinkel und Einspritzung verbrennungssynchron für jeden Zylinder aktuell berechnet.

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Alle übrigen Aktivitäten, die nicht in einer Interruptroutine oder in einem Zeitraster ablaufen, werden im ?? abgearbeitet.

Hintergrundprogramm

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Fahrzeugentwicklung: Arbeiten mit einem Steuergerät

Kann man direkt an der Hardware machen, aber statt der Speicherbereiche liegt im Steuergerät ein Interface zu einem PC.

Gibt dann auf dem PC eine spezielle Software, welche dem Steuergerät ein spezielles Programm vorgibt.

Programmierbare Steuergeräte sind sehr viel wert und man kann den Motor schnell mit bestimmten Eingaben beschädigen.

Wenn man ein Steuergerät verleiht (z.B. an Uni) dann ermöglicht es dem Ausleiher alles einzusehen, was in dem Steuergerät passiert. Im Steuergerät steckt das Programm, welches den Motor bedient und beinhaltet sämtliche Funktionen. Entsprechend sind Unternehmen sehr vorsichtig, damit Firmengeheimnisse/Innovationen nicht gestohlen werden können.

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Motorsteuergerät für Ottomotoren: Sensoren, Aktoren

Überblick über alle auf Folie 10+11!!

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Motorsteuergerät für Dieselmotoren: Sensoren, Aktoren

Folie 12+13!!

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WICHTIG, kann gut sein, dass man mal 5 Sachen nennen muss von Folie 11-13

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Klemmenbezeichnungen nach DIN

—> Folie 14

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Leistungsbedarf von elektrischen Verbrauchern im Bordnetz eines PKW

Eingeteilt in welche Verbraucher? (3)

Dauerverbraucher (z.B. Zündung, Dieseleinspritzung)

Langzeitverbraucher (z.B. Autoradio, Kennzeichenleuchten)

Kurzzeitverbraucher (z.B. Bremsleuchten. elektrischer Fensterheber)

Alle auf Folie 15+16

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Komponenten für die elektronische Steuerung eines Ottomotors mit Saugrohreinspritzung

Folie 17!

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Komponenten für die elektronische Steuerung eines Ottomotors mit Erdgas- oder Benzin-Betrieb (Bifuel)
—> Folie 19

Komponenten für die elektronische Steuerung eines Ottomotors mit Direkteinspritzung
—> Folie 19

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Systemaufbau für einen Diesel mit sehr niedrigen Abgasemissionen (Stand 2018)

Folie 20!

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Abgasnachbehandlung für Dieselmotoren: SCR-System (Selective Catalytic Reduction)

1) SCR-Katalysator wandelt was zu was um?
2) Die Umwandlung erfolgt unter Verwendung von was?

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1) Stickoxid (NOx) zu Stickstoff (N2) und Wasser (NOx Umwandlung)

2) einer synthetisch hergestellten, wässrigen Harnstofflösung (z.B. AdBlue)
—> wird in einem Zusatztank mitgeführt

Folie 21

Hochvolt-System eines Elektrofahrzeugs

Was ist auffällig?

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Deutlich weniger Komponenten als bei einem Verbrenner.
(Entsprechend vermutlich auch weniger Sensoren und Aktoren/Aktuatoren)

Folie 22+23 ansehen!

Steuergerät für Getriebe am Beispiel Continental (Folie 24+25)

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Nenne wichtige Arten von Sensoren! (9)

Heißfilm-Luftmassensensor Drehzahlgeber Sensoren mit Drehrichtungserkennung Füllstandsensoren Temperatursensoren Klopfsensoren Drucksensoren zur Druckindizierung an Verbrennungsmotoren Lambda-Sonden Breitband-lambda-SOnden

Heißfilm Luftmassensensor Heißfilm-Luftmassenmesser (HFM) arbeiten nach einem ?? Messprinzip. Der Heißfilm-Luftmassenmesser in [...] enthält ein mikromechanisches Sensorelement, das auf einem Silizium-Rahmen (1) eine Sensor-Membran (2) aufspannt. In der Mitte der Sensor-Membran befindet sich ein Heizbereich, der mit Hilfe eines Heizwiderstands (3) und eines Temperaturfühlers (4) auf eine Temperatur geregelt wird, die deutlich über der Temperatur der Ansaugluft liegt. Ein auf dem Silizium-Rahmen liegender Temperatursensor (7) erfasst die Temperatur der angesaugten Luft als Referenz. Durch die implementierte analoge Regelung wird die Membran auf eine Temperatur geregelt, die ca. 100 K höher ist als die angesaugte Luft. Ohne Anströmung fällt die Temperatur vom Heizbereich zu den Membranrändern hin symmetrisch ab [...]. Stromauf und stromab des Heizbereichs befinden sich Messpunkte s1 und s2 , die in diesem Fall auf demselben Temperaturniveau liegen Abb. Folie 26!!!!

Thermischen

Heißfilm Luftmassensensor Mit der Anströmung wird durch die Wärmeübertragung von der heißen Membran an den kälteren Luftmassenstrom der Strom auf des Heizbereiches liegende Teil der Membran abgekühlt und die Temperatur an der Stelle s1 sinkt auf T(s1 ) = T1 , [...]. Die vorbeiströmende Luft heizt sich über dem Heizbereich auf. Der stromabliegende Temperaturfühler behält durch die Erwärmung der Luft im Heizbereich seine Temperatur T(s2 ) = T2 näherungsweise bei. Die Temperaturfühler weisen damit eine Temperaturdifferenz auf, die in Betrag und Richtung von der Anströmung abhängt. Die Temperaturdifferenz wird über eine Messbrücke erfasst und repräsentiert die Luftmasseninformation. [...]

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Drehzahlgeber Wofür werden Motordrehzahlsensoren beim Motor-Management eingesetzt? (4)

Zum Messen der Motordrehzahl Zum Ermitteln der Winkellage der Kurbelwelle (Stellung der Motorkolben) Zum Ermitteln der Arbeitsspielposition von 4-Takt-Motoren (0-720°C) durch Lageerkennung der Nockenwelle in Bezug zur Kurbelwelle Zum Notbetrieb des Motors bei Ausfall des Phasengebers

Drehzahlgeber | —> Abb. Folie 28!

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Sensoren mit Drehrichtungserkennung Insbesondere bei Motoren mit Start-StoppFunktion ist nach Abschalten des Motors die genaue Kenntnis von der Position der ?(1)? notwendig, um einen schnellen Motorstart zu ermöglichen. Dazu muss eine ?(2)? der Kurbelwelle erkannt werden, die bei Abstellen des Motors entsteht. Neben der Bestimmung der Drehzahl muss dazu die ?(3)? detektiert werden. Die Bestimmung der Drehrichtung erfolgt über zwei verschoben angeordnete ?(4)?-Sensoren [...]. Die ?(5)? zwischen den beiden Signalen gibt die Drehrichtung an. Beide Sensorelemente sind in einem Gehäuse untergebracht

(1) Kurbelwelle (2) Pendelbewegung (3) Drehrichtung (4) Differential-Hall (5) Phasenverschiebung Abbildung siehe Folie 29

Füllstandsensoren | —> Folie 30

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Nenne Temperatursensoren! (3)

Kraftstofftemperatursensor Abgastemperatursensor Temperatursensor in Sensormodulen (Folie 32!)

Temperatursensoren | —> Folie 32

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Unter dem Begriff „??“ versteht man eine anormale Verbrennung bei Ottomotoren, die durch eine Selbstzündung des Gemisches im Zylinder entsteht. Diese ungewollte Verbrennung führt zu einer deutlich erhöhten mechanischen Belastung für den Motor. Ein andauernder Betrieb bewirkt eine Schädigung bis hin zur Zerstörung des Kolbens.

Klopfen

Bei der Suche nach den Einstellungen für einen optimalen Verbrennungsprozess liegen die Zonen des höchsten Wirkungsgrades und des Klopfens eng beieinander. Beim Klopfen werden Vibrationen mit charakteristischen Frequenzen erzeugt. Diese Motorvibrationen werden mit Hilfe des ?(1)? aufgenommen und an das ?(2)? weitergeleitet. Dort wird mit entsprechenden Algorithmen das Signal ausgewertet, um ein Klopfen zu ?(3)?. Das ?(4)? regelt den Verbrennungsvorgang derart, dass kein Klopfen mehr auftritt (Rücknahme des Zündzeitpunktes um einige Grad). Außerdem erlaubt eine „Klopfregelung“ auch einen Betrieb mit unterschiedlichen ?(5)?.

(1) Klopfsensors (2) Motorsteuergerät (3) erkennen (4) Motorsteuergerät (5) Benzinqualitäten Folie 33

Klopfsensor | —> Folie 32+33

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Bei Klopfsensoren handelt es sich überlicherweise um ?(1)?. Die Klopfsensoren sind in geeigneten Postitionen am ?(2)? zu montieren, damit sie die durch den Verbrennungsprozess erzeugten Vibrationen aufnehmen können. Um ein eventuelles Klopfen für jeden einzelnen Zylinder zu erkennen, werden bei vielzylindrigen Motoren mehrere Klopfsensoren eingesetzt (zum Beispiel zwei Sensoren bei sechs Zylindern oder vier Sensoren bei acht Zylindern). Das Funktionsprinzip von Klopfsensoren beruht typischerweise auf einem ?(3)?, der mit Hilfe einer überlagerten (seismischen) Masse die Motorvibrationen in elektrisch verwertbare Signale umsetzt

(1) Breitbandklopfsensoren (2) Motorblock (3) piezokeramischen Ring

Drucksensoren zur Druckindizierung an Verbrennungsmotoren (Folie 35) Nenne 3 Sensortypen!

gekühlter Drucksensor Ungekühlter Drucksensor Messzündkerze (Vor- und Nachteile auf Folie 35!) Folie 36 noch lesen

Lambda-Sonden Was beschreibt Lambda?

(stöchiometrisches) Verbrennungsluftverhältnis | Kurz auch Luftverhältnis genannt

Lambda-Sonden Sehr wichtig, weil das Verbrennungsluftverhältnis sehr wichtig ist! Ein 3-Wege-Katalysator kann nur richtig funktionieren mit einem lambda von 1. Es ist entsprechend wichtig mit einer lambda-Sonde zu kontrollieren, dass der Motor immer bei lambda=1 betrieben wird (Ottomotor) Bei Diesel kontrollieren, dass der Motor immer mit lambda > 1,3 (manchmal auch 1,7 oder 2) betrieben wird, also mit einem Luftüberschuss.

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Lambda Sonde Text auf Folie 37 durchlesen!!!!!

Zweipunkt-lambda-Sonde —> Folie 38 ansehen! Zweipunkt-λ-Sonden zeigen an, ob ein ?(1)? (λ < 1, Kraftstoffüberschuss) oder ein ?(2)? Luft-Kraftstoff-Gemisch (λ > 1, Luftüberschuss) vorliegt. Mit ihrer Hilfe kann aufgrund des steilen Teils der Kennlinie der ?(3)? von stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Gemischen sehr genau gemessen werden. Durch die Regelung der Kraftstoffmenge wird ein möglichst ?(4)? erzielt.

(1) fettes (2) mageres (3) Sauerstoffpartialdruck (4) schadstoffarmes Abgas

Breitband-lambda-Sonde Der große Messbereich von Breitband-λ-Sonden (0,6 < λ < ∞) ermöglicht erst den Einsatz in Systemen mit ?(1)? und ?(2)? sowie in ?(3)?. [...] Die hohe Signaldynamik von Breitband- λ-Sonden (Zeitkonstante t63 < 100 ms, Zeit bis zum Anwachsen auf 63 % des Maximalwerts) ermöglicht eine Verbesserung ?(4)? in emissionsarmen Fahrzeugen, z. B. durch Einzelzylinderregelung [...]

(1) Direkteinspritzung (2) Schichtbetrieb (3) Dieselmotoren (4) des Abgases

Breitband-λ-Sonde eignet sich in welchen Motoren?

Dieselmotoren | Ermöglicht auch den Einsatz in Systemen mit Direkteinspritzung und Schichtbetrieb

Zweipunkt-λ-Sonde für den Ottomotor gut geeignet. Wahr/Falsch?

Wahr

Ausblick Zukünftig werden verstärkt vergleichsweise ?(1)? Zentralrechner im Fahrzeugnetzwerk eingesetzt, das führt zu einer Reduzierung der ?(2)? und zu einer deutlich geänderten ?(3)?. Aktuelle Beispiele sind Fahrzeuge von Tesla und der VW ID.3.

(1) leistungsstarke (2) Anzahl der Steuergeräte (3) Softwarearchitektur

ECU und Sensoren Flashcards

(46 cards)