imported>Dieringer63: Link auf „Konrad Reif (Ingenieurwissenschaftler)“; Kleinkram

2026-01-11T16:12:07Z

Link auf „Konrad Reif (Ingenieurwissenschaftler)“; Kleinkram

Neue Seite

{{Dieser Artikel|behandelt die Steuerung von Ottomotoren. Zur Steuerung von Dieselmotoren siehe [[Electronic Diesel Control]]. Zur Steuerung von Elektromotoren siehe [[Elektroantrieb]].}}
[[Datei:Motorsteuerung VW Golf TDI innen.jpg|mini|Innenansicht einer Motorsteuerung des [[VW Golf III]]]]
Eine '''Motorsteuerung''' (auch ''Motorsteuergerät''; englisch ''Engine Control Unit'', ECU) ist eine für einen bestimmten Motortyp entwickelte [[Elektronik]] ([[Steuergerät]]), welche die Steuerung, Regelung und Überwachung von Motorfunktionen übernimmt.

Frühe Motorsteuerungen waren [[Analogrechner]], die eine elektronische [[Kraftstoffeinspritzung]] realisierten. Das erste in Serienwagen eingebaute Gerät war 1957 der [[Bendix Corporation|Bendix]] Electrojector, der sich aber nicht bewährte. Bendix verkaufte das System an [[Robert Bosch GmbH|Bosch]], die es zur Bosch-[[D-Jetronic]] weiterentwickelten. Sie wurde ab 1967 in Serienfahrzeuge eingebaut, etwa den [[VW Typ 3|VW 1600 LE]].

Moderne Motorsteuergeräte arbeiten mit digitalen [[Mikroprozessor]]en oder [[Mikrocontroller]]n. Auch Systeme mit mehreren CPUs sind durchaus üblich. Sie steuern den Zündzeitpunkt und regeln Einspritzmenge und -zeitpunkt. Dazu nutzen sie unter anderem Informationen über Temperaturen, Drehzahl, Last und Sauerstoffgehalt im Abgas, die von [[Sensor]]en gemessen werden.

== Abgrenzung ==
Der Begriff Motorsteuerung wird vor allem im Zusammenhang mit dem [[Ottomotor]] verwendet. Dabei tragen die Geräte der [[Robert Bosch GmbH]] den [[Marke (Recht)|Markennamen]] ''[[Motronic]]''.<ref>{{DtPatentMarkenA |Nummer=971040 |Name=Motronic}}</ref> Die sehr ähnliche Motorsteuerung für den Dieselmotor wird unter [[Electronic Diesel Control]] behandelt.
Fahrzeuge mit [[Hybridantrieb]] haben meist je eine Steuerung für den Verbrennungsmotor und eine Steuerung für die elektrische Maschine.

== Grundlagen und Aufbau ==
Bei aktuellen [[Verbrennungsmotor]]en werden mit dem Motorsteuergerät die Verbrennungsabläufe im Motor so gesteuert und kontrolliert, dass das gewünschte Motorverhalten erreicht wird. In Abhängigkeit vom Anwendungsbereich müssen unterschiedliche Anforderungen vom Motorsteuergerät erfüllt werden. Zum Beispiel die Erreichung des optimalen Wirkungsgrades bei Stationärmotoren (z. B. [[Blockheizkraftwerk|BHKW]]), größtmögliche Motorausfallsicherheit bei [[Flugmotor]]en oder Einhaltung der gültigen [[Abgasnorm]] im Automobilbereich (siehe auch: [[Lambdaregelung]]). Hierzu muss das Motorsteuergerät synchron zum innermotorischen Prozess alle Stellsignale berechnen und ausgeben. Das gilt besonders für die Luftmasse im Zylinder, die Kraftstoffeinspritzung und die Steuerung des Zündzeitpunkts bis zur Regeneration/Reinigung der Abgasanlage. Motorsteuergeräte können über 200 Anschlüsse (analoge und digitale [[Eingabe und Ausgabe|I/O]]-Schnittstellen) aufweisen.

Bei großen Verbrennungsmotoren können darüber hinaus auch mehrere Motorsteuergeräte nach dem Master-Slave Prinzip eingesetzt werden. Hierbei wird der erheblich größeren Anzahl an Sensoren und Aktoren Rechnung getragen (zum Beispiel für Einspritz- und Zündsystem pro Zylinder aber auch Luft- und Lambdasensoren bei mehrflutigen Systemen)

Typische Eingangssignale der Motorsteuerung sind:
* Kurbelwellensensor und Nockenwellensensor für die Synchronisation von Verbrennungsmotor und Motorsteuergerät,
* Luftdrucksensor, [[Luftmassensensor]] und Elektrische [[Drosselklappe (Motor)|Drosselklappe]] für die Berechnung der Ladeluftmasse,
* Ladedruck bei [[Motoraufladung|Aufladung]] ([[Turbolader]]),
* Zündzeitpunkt (bei fremdgezündeten Verbrennungsmotoren),
* [[Lambdasonde]] für das [[Verbrennungsluftverhältnis|Gemischverhältnis]] und die [[Fahrzeugkatalysator|katalytische Abgasreinigung]] sowie die [[Abgasrückführung]],
* [[Nockenwellenverstellung|variabler Ventiltrieb]] die Öffnungs- und Schließ(kurbelwellen)winkel der Ein- und Auslassventile,
* [[Klopfsensor]],
* barometrischer Umgebungs-Luftdruck,
* Kraftstoffdrucksignal,
* Temperatur der angesaugten Luft,
* Temperatur der Motorkühlflüssigkeit,
* Temperatur und Druck des Motoröls.

Weitere Eingangssignale werden durch den Fahrer erzeugt, zum Beispiel:
* Gaspedalwinkel/-weg (Fahrpedalweg),
* Kupplungspedal-Schalter,
* Bremssignal-Schalter,
* Fahrgeschwindigkeits-Regelungssystem ([[Tempomat]]).

Typische Ausgangssignale der Motorsteuerung sind:
* Ansteuerung der [[Einspritzventil]]e,
* Aktivierung der Zündung,
* Ansteuerung des Drosselklappenstellers,
* Ansteuerung des Abgasrückführungsventils,
* Ansteuerung des Turboladers (Waste Gate oder [[Variable-Turbinengeometrie-Lader|VTG]]),
* Nockenwellenverstellung,
* Kraftstoffpumpe.

[[Datei:Steuergerät.svg|mini|Diagramm zur Funktionsweise eines Fahrzeugsteuergeräts]]
Moderne Motorsteuerungen werden mit [[Mikrocontroller]]n, wie zum Beispiel dem [[Infineon TriCore]], realisiert. Sie können in [[Echtzeit]] die benötigten Berechnungen genügend schnell und genau anstellen. Der Mikrocontroller hat Zugriff auf internen oder externen Speicher ([[Random-Access Memory|RAM]], [[Festwertspeicher|ROM]] und [[Flash-Speicher]]). Bei den üblichen Stückzahlen verwendet man zusätzlich auch [[Anwendungsspezifische integrierte Schaltung|ASICs]] um den Mikrocontroller zu entlasten. Vorteilhaft kann aber auch sein, Motorsteuerungen mit [[Field Programmable Gate Array|FPGAs]] zu ergänzen, da diese einige digitale Funktionen schneller ausführen können als der Mikrocontroller. Gleichzeitig sind FPGAs in ihrer Anwendung flexibel und können durch die Software neu konfiguriert werden. Sie sind aber nicht kostenneutral und darum bei geringen Stückzahlen sinnvoll einsetzbar. Eine Besonderheit von Motorsteuergeräten ist, dass die darauf zyklisch ablaufenden Programme nicht alle zu festen Zeitintervallen ablaufen, sondern einige auch synchron zur Motordrehzahl, bzw. zur Kurbelwellenposition, zum Beispiel zur Berechnung des [[Zündzeitpunkt]]s.

Charakteristisch für einen Motorsteuerungscomputer ist die integrierte [[Schnittstelle]] für [[Analogsignal|analoge]] und [[Digitalsignal|digitale]] Eingangssignale von Sensoren und Ausgangssignale für [[Aktor]]en. Für die [[On-Board-Diagnose]] im Automobilbereich gibt es eine separate, vorgeschriebene und genormte Schnittstelle ([[K-Leitung]]), um mit geeigneten [[Fahrzeugdiagnosesystem#Fahrzeugdiagnosesysteme in der Werkstatt|Geräten]] die [[Fehlerspeicher]] auslesen zu können. Das Motorsteuergerät ist über den [[Controller Area Network|CAN-Bus]] oft mit weiteren Steuergeräten, wie zum Beispiel [[Automatikgetriebe#Automatisierte Betätigung|Getriebesteuerung]], [[Antiblockiersystem]] (ABS), [[Elektronisches Stabilitätsprogramm|Elektronischem Stabilitätsprogramm]] (ESP), [[Kombiinstrument]] und [[Klimaanlage#Fahrzeuge|Klimaanlage]] im Fahrzeug oder aber mit übergeordneten SPS-Steuerungen in stationären Anwendungen vernetzt.

Motorsteuergeräte sind im Automobilbereich oftmals nicht [[Steuerungstechnik|Steuerung]]en, sondern [[Regelungstechnik|Regelungen]], das heißt, sie haben geschlossene Regelkreise, weil der mit einem [[Sensor]] gemessene [[Istzustand|IST-Zustand]] mit einem berechneten [[Sollwert|SOLL-Zustand]] verglichen wird ([[Rückkopplung]]) und über einen [[Aktuator]] dann die Abweichung im geschlossenen [[Regelkreis]] minimiert wird. Man bezeichnet die [[Software]] in der Motorsteuerung auch als elektronisches Motormanagement. Bei stationären Anwendungen (z. B. [[Blockheizkraftwerk|BHKW]]) können Regelkreise, die nicht synchron zur Kurbelwelle arbeiten auch außerhalb der Motorsteuerung liegen.

Das Motorsteuergerät ist im Fahrzeug zumeist an geschützter Stelle an der Motorspritzwand bzw. oftmals zum Innenraum eingebaut (unter dem Armaturenbrett). Ein Motorsteuergerät gehört (nach Austauschmotor und -getriebe) meist zu den teuersten Ersatzteilen eines Autos. Dies liegt vor allem daran, dass das Steuergerät unter schwierigen Betriebsbedingungen, wie zum Beispiel ein sehr großer Temperaturbereich, Vibrationen vom Motor und Erschütterungen durch den Straßenzustand sowie Über- und Unterspannung, einwandfrei funktionieren soll. Es kann oft auch im Austausch geliefert oder repariert werden.

== Funktionsübersicht ==
Das Motorsteuergerät ist eines der wichtigsten Steuergeräte eines Kraftfahrzeuges. Es übernimmt die notwendigen Berechnungen zum Betrieb des Motors im Fahrzeug.

=== Kraftstoffeinspritzung ===
Die [[Kraftstoffeinspritzung]] stellt unter Berücksichtigung hinterlegter [[Verbrauchskennfeld]]er die richtige Kraftstoffmenge zum richtigen Zeitpunkt sicher. Die Berechnung benötigt unter anderem die Gaspedalstellung, die Drehzahl, den Kurbelwellenwinkel, die verfügbare Verbrennungsluft und das Signal der Lambdasonde. Die [[Lambdaregelung]] soll ein passendes Verhältnis von Kraftstoff und Luft einstellen, um den 3-Wege-Katalysator optimal betreiben zu können.

=== Ansteuerung der Drosselklappe ===
Der frühere [[Bowdenzug]] ist heute durch das elektronische [[Gaspedal]] (E-Gas) ersetzt. Über einen Winkelgeber kann die Drosselklappenstellung an die Motorsteuerung zurückgemeldet werden.

=== Zündung ===
Die in einem separaten Artikel beschriebene [[Zündung (Verbrennungsmotor)|Zündung]] entflammt das Luft-/Kraftstoffgemisch.

=== Ladedruckregelung ===
Wird der Motor mit einem Turbolader aufgeladen, so muss der Ladedruck geregelt werden. Dazu misst die Motorsteuerung den Ladedruck und öffnet bei Bedarf ein Ventil ([[Wastegate]]).

=== Regelung der Leerlaufdrehzahl ===
Die Leerlaufdrehzahlregelung passt die Luft- und Kraftstoffmenge so an, dass eine konstante Drehzahl gehalten wird.

=== Weitere Funktionen ===

* Steuergeräte-Eigendiagnose,
* [[On-Board-Diagnose]] (OBD) für emissions-beeinflussende Bauteile (zum Beispiel Einspritzventile, Lambdasonden, Katalysatoren, Partikelfilter),
* Elektronisch abgeregelte Höchstgeschwindigkeit
* [[Nockenwellenverstellung]] (kann bei komplexen Systemen über ein eigenes Steuergerät erfolgen),
* Abgasrückführregelung,
* Katalysator-Heizung,
* Generatorerregung,
* Zusammenspiel mit [[Klimaanlage]], Kupplung des Klimakompressors
* Zusammenspiel mit Bedarfen der [[Servolenkung]] (hydraulische Servolenkungspumpe über Riemen, elektromechanische Servolenkung über Generator)
* Lüftersteuerung
* [[Kraftstofftank|Tankentlüftung]]
* Motor- und Bauteilschutz.

== Siehe auch ==
* [[Chiptuning]]
* [[KWP1281|Key-Word-Protokoll 1281]]
* [[MegaSquirt]] – frei programmierbare Motorsteuerung
* [[Unified Diagnostic Services]]

== Literatur ==
* Kai Borgeest: ''Elektronik in der Fahrzeugtechnik'', 3. Auflage, Springer-Vieweg, ATZ/MTZ-Fachbuch, Wiesbaden 2014, ISBN 978-3-8348-1642-9.
* Robert Bosch GmbH (Hrsg.): ''Kraftfahrtechnisches Taschenbuch'', 28. Auflage, Springer-Vieweg, Wiesbaden 2014, ISBN 978-3-658-03800-7.
* [[Konrad Reif (Ingenieurwissenschaftler)|Konrad Reif]]: ''Bosch Autoelektrik und Autoelektronik'', 6. Auflage, Springer-Vieweg, Wiesbaden 2011, ISBN 978-3-8348-1274-2.

== Weblinks ==
{{commonscat|Engine control unit}}
* [https://www.bgsoflex.com/megasquirt.html Open Source Motorsteuerungsprojekt] mit zugehörigem [http://www.megasquirt.de/ deutschem Forum] ([[MegaSquirt]])
* [https://www.trijekt.de frei programmierbare Motormanagementsysteme] mit zugehörigem [https://www.trijekt.de/Forum/index.php deutschem Forum] (trijekt)

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Motorsteuerung| ]]
[[Kategorie:Automobilelektronik]]

Motorsteuerung - Versionsgeschichte

imported>Dieringer63: Link auf „Konrad Reif (Ingenieurwissenschaftler)“; Kleinkram