DAD01V3D

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Kapitel 1

ECD-V3

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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


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


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


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




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]

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(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


AnsaugkrümmerWassertemperatur-fühler

Kurbelwinkelsensor

Mengen-regelventil


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


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


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




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


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


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.

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(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

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PU0012

4-7. Zusammenfassung der Einspritzmengensteuerung

End-

Eins

pritz

men

ge

Anla

ssen

Auße

r Anl

asse

nAu

ssch

altz

eitp

unkt

-Ste

ueru

ngSPV:

Men

genr

egel

vent

il

Basi

s-Ei

nspr

itzm

enge

Klei

nere

aus

wäh

len

Max

imal

e Ei

nspr

itzm

enge

Grö

ßere

aus

wäh

len

Einspritzmenge

Reg

elsc

hem

a

Verä

nder

unge

n na

chM

enge

nbed

arf

Mot

ordr

ehza

hl

Reg

elsc

hem

a

Mot

ordr

ehza

hl

Vollla

st

Teilla

stLe

erla

uf

Anla

ssen

Auße

r Anl

asse

n

Verz

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itkor

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ur

Was

serte

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ratu

r10

°CM

inim

um

Max

imal

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Tem

pera

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ISC

-Le

rn-

korre

ktur*

Anl

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zeit

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tur

Lade

druc

k-M

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korre

ktur

Klei

nere

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Dre

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dedr

uck-

sens

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mpe

ratu

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erW

asse

rtem

pera

tur-

fühl

erK

raft

stof

f-Te

mpe

ratu

rfühl

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rehz

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or

*ISC

: Lee

rlauf

dreh

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Max

imal

eins

pritz

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rehz

ahl-

korre

ktur

Verz

öger

ungs

-ko

rrekt

ur

Einspritzmenge

Besc

hleu

nigu

ngs-

zeitk

orre

ktur

Was

serte

mpe

ratu

r10

°C M

axim

um

Sim

ulie

rtePe

dalla

st

Was

serte

mpe

ratu

r-fü

hlerKl

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



Geschwindigkeitssignal

Anlassersignal

Computer

ROM

Spritzverstellerkolben


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


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)


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)


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


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


Kaltkorrektur-verstellung

Vers

tellw

inke

l für L

aded

ruck

Ausgangsspannung (V) des Ladedrucksensors

Kaltk

orre

ktur

vers

tellu

ng


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


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)


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


Motor-Computer


- 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


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


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


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

SS N N

• ì “®• ‚P

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

- 52 -

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


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

mpe

ratu

r-fü

hler

Wär

meq

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ratu

r

Wärmeerzeugungszeit (Sekunden)

Leuc

htze

it(S

ekun

den)

Kühlwassertemperatur (°C)

Nac

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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:

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DAD01V3D