Verbrennungsmotoren brachten seit jeher die Notwendigkeit mit sich, sowohl das Kraftstoff-Luft-Gemisch als auch die Zündung auf den jeweiligen Betriebszustand des Motors abzustimmen.

Bereits Henry Ford's Modell A ermöglichte es dem Fahrer durch Regler an der Lenksäule, die Zündung und die Benzinzufuhr zu beeinflussen. Heutzutage werden alle modernen Fahrzeuge von den Herstellern ausschließlich mit elektronischen Motormanagementsystemen ausgerüstet. Ganz gleich, ob es sich um die einem Vergaser ähnliche Zentraleinspritzung oder um die weitaus effektivere Multiporteinspritzung, bzw. um eine Dieseldirekteinspritzung im Common-Rail Verfahren mit Ladedruckregelung handelt - alle werden von modernster High-Tech dem Motorsteuergerät gesteuert.

1. Das Motorsteuergerät

Das Motorsteuergerät ist für das gesamte Motormanagement verantwortlich und kontrolliert, steuert und regelt alle wichtigen Funktionen des Motors unter Berücksichtigung des jeweiligen Lastzustandes, in Abhängigkeit sämtlicher Umgebungsparameter, wie z.B. Außentemperatur und Luftdichte, Motor-, Kühlmittel- und Öltemperatur, etc. Dies wird durch die Erfassung der Betriebs- und Fahrdaten, mittels entsprechender Fühler und Sensoren, welche die Drücke, Temperaturen, Drehzahlen, Geschwindigkeiten und Luftmassen, mit hoher Präzision aufnehmen, ermöglicht. Das Motorsteuergerät arbeitet nun die,
in einem speziellen Chip gespeicherte Datenbank mit den entsprechend vorgegebenen Kennfeldern und Kennlinien für Einspritzung, Zündung, Ladedruck und Lambda ab. So wird beispielsweise laufend in Abhängigkeit des Lastzustandes und der Umgebungsparameter der optimale Zündzeitpunkt, die notwendige Kraftstoffmenge in Verbindung mit dem korrekten Einspritzzeitpunkt und dem entsprechenden Ladedruck errechnet.
Diese Datenbank wird nun beim Chiptuning nach neuesten Erkenntnissen optimiert, d.h. alle relevanten Kennfelder und Kennlinien, so z.B. für Einspritzzeit und -menge, Zündzeitpunkt und Ladedruckregelung, Drehmomentbegrenzung und Partikelemission, werden in Abhängigkeit zueinander über den gesamten Drehzahlbereich gemessen, ausgewertet und durch gezielte dreidimensionale Computerprogrammierung in Abhängigkeit zu Last und Drehzahl im Toleranzbereich insofern verändert, dass die maximale Leistung und das maximale Drehmoment, unter Berücksichtigung der Langlebigkeit des Motors sowie des minimalsten Kraftstoffverbrauchs, in einem optimalen Verhältnis zueinander stehen. Dadurch wird eine höhere Leistung des Motors, vor allem aber auch ein wesentlich höherer Drehmomentverlauf erreicht. Leistungs- und Drehmomentsteigerungen zwischen 25% und 55% sind bei Turbomotoren, 8% und 15% sind bei normalen Saugmotoren realisierbar, wodurch Beschleunigung, Agilität und Höchstgeschwindigkeit erheblich verbessert werden. Der Motor wird insgesamt lebendiger und kraftvoller, wobei die Lebensdauer, sowie die Alltagstauglichkeit des Motors bei maßvollen Tuning, verantwortungsvollem Gebrach und regelmäßiger Wartung ebenso wenig beeinträchtigt wird, wie beim Serienmotor.

2. Aufgaben des Motorsteuergerätes

Zündverstellung

Um den Kraftstoff energiesparend und optimal ausnutzen zu können, ist es wichtig, jederzeit in Abhängigkeit von Drehzahl, Last, Temperatur und anderer Steuerparameter den richtigen Zündzeitpunkt zu berechnen - beim Dieselmotor den optimalen Einspritzzeitpunkt.

Schließwinkelsteuerung

Je nach Drehzahl ist der zeitliche Abstand der Steuersignale des Zündsystems unterschiedlich. Zur Erzielung einer konstanten Zündenergie ist aber ein bestimmter Primärstrom nötig. Für diesen wiederum ist eine bestimmte Schließzeit erforderlich, die bei höheren Drehzahlen nicht immer erreicht wird. Dadurch können im höheren Drehzahlbereich Zündaussetzer entstehen.

Klopfregelung

Bei modernen sparsamen Motoren strebt man ein hohes Verdichtungsverhältnis an, um daraus ein hohes Drehmoment zu erreichen, welches einen geringeren spezifischen Verbrauch zur Folge hat. Bei steigender Verdichtung steigt aber die Gefahr der unkontrollierten Selbstentflammung, wodurch eine "klopfende" Verbrennung entsteht. Durch die Signale des Schwingungssensors am Motorblock, steuert das Motorsteuergerät die Zündung in Richtung "spät".

Kraftstoffeinspritzung

In Abhängigkeit der Signale der Sensoren für vorhandene Luftmasse, Drehzahl, Last und weiteren Korrekturfaktoren berechnet die Elektronik die notwendige Einspritzzeit und Einspritzmenge um einer Einschränkung des Kraftstoffverbrauchs,
einer Verringerung der im Abgas enthaltenen Schadstoffe und um einer Erhöhung der spezifischen Motorleistung gerecht zu werden.

Lambda-Regelung

Das Kraftstoff-Luftgemisch wird durch den Mikrocontroller in Abhängigkeit der Abgaszusammensetzung (über die Lambdasonde gemessen) und auf den Idealwert (Lambda=1) geregelt, um einen hohen Wirkungsgrad des Katalysators und damit einen niedrigen Schadstoffgehalt zu erreichen. Im Endeffekt misst die Lambdasonde vor dem Katalysator den Restsauerstoffgehalt im Abgas. Diese Messwerte werden laufend an des Motorsteuergerät übertragen, welches diese Messdaten in seine laufenden Berechnungen mit einbezieht.

Leerlauf-Füllungs-Regelung

Unterschiedliche Motortemperaturen und die damit verbundenen Reibwerte, sowie Verschmutzung der Ansaugwege und vieler weiterer Faktoren führen bei gleichem Bypassquerschnitt zu einer unterschiedlichen Leerlaufdrehzahl. Durch die Leerlaufregelung wird die Füllmenge so variiert, dass die durch den Drehzahlgeber (Hallgeber) erfasste Drehzahl auf einem konstant definierten Wert bleibt. Ebenso werden hiermit auch die Parameter für Heiß- & Kaltstart berechnet.

Ladedruckregelung

Bei Fahrzeugen mit Turbo-Aufladung wird zusätzlich durch das Steuergerät die Höhe des nötigen Ladedrucks und das notwendige Ladevolumen errechnet und durch entsprechende Fühler auf den Sollwert eingeregelt.

Abgasrückführung

Um die Abgasqualität zu erhöhen, wird der angesaugten Frischluft Abgas in berechneter Menge beigemischt.

Service und Sicherheitsfunktionen

• Überwachung der Plausibilität der eingestellten Werte, um Fehlfunktionen zu verhindern.
  
• Strenge Überwachung von "Drivebywire - Systemen", mittlerweile in allen modernen Fahrzeuge als Egas verbaut.
• Erkennung von Defekten in der Sensorik oder Aktorik mit Speicherung im Diagnosesystem.
  

3. Funktionsweise des Motorsteuergerätes

Ein Motorsteuergerät ist ein Hochleistungsmikrocomputer, der aufgrund seiner eingehenden Messwerte in Verbindung mit seiner vorgegebenen Datenbank sämtliche Regel- und Steuerungsaufgaben berechnet. Eine Hauptaufgabe bei Benzinmotoren ist die Berechnung der jeweils erforderlichen und maximal möglichen Einspritzmenge. Die Einspritzmenge hängt von der angesaugten Luft ab. Das Verhältnis Luft/Treibstoff muss genau stimmen, damit der Katalysator einwandfrei arbeiten kann.
Bei Vollastbeschleunigung müssen jedoch die Lambda-Werte ignoriert werden, um eine maximale Beschleunigung zu ermöglichen. Weiterhin muss der Zeitpunkt bestimmt werden, in dem das komprimierte Gemisch gezündet wird. Erfolgt die Zündung zu spät, steigt der Verbrauch. Wird hingegen zu früh gezündet, fängt der Motor an zu klopfen. Zusätzlich löst das Motormanagement noch viele weitere Aufgaben, wie beispielsweise die automatische sanfte Abschaltung der Einspritzanlage bei einer maximalen Motordrehzahl oder dem Erreichen einer vorgegebenen Begrenzung der Höchstgeschwindigkeit (z.B. M3, M5, E50, usw.). Auch eine Geschwindigkeitsregelanlage kann integriert sein, die dann vom Motormanagement gesteuert wird. Häufig wird in Abhängigkeit vieler verschiedener Messwerte, z.B. von Kühlwasser-, Treibstoff-, Außen- und Öltemperatur die Steuerung des Lüfternachlaufes und der Kaltlaufphase gesteuert. Bei modernen Dieselmotoren wird die Einspritzmenge in Abhängigkeit von angesaugter Luftmasse, Luftdruck, Außentemperatur, Drehzahl und Last bestimmt. Dies ist nötig, um vorgeschriebene Abgasnormen zu erfüllen. Weiterhin muss bei Turbofahrzeugen der Ladedruck und das Ladevolumen des Turboladers last- und drehzahlabhängig exakt bestimmt und eingeregelt werden. Die zur Steuerung notwendigen Daten sind ebenfalls im Eprom gespeichert. Aus diesen dreidimensional abgelegten Daten (Kennfelder) errechnet das Motorsteuergerät die zu einem bestimmten Last-Drehzahlpunkt mögliche oder geforderte Einspritzmenge.

4. Warum nicht gleich vom Hersteller ?

Die Hersteller ihrerseits müssen bei der Entwicklung der Motorsteuergeräte viele Kompromisse eingehen. Das Fahrzeug muss einen möglichst geringen Kraftstoffverbrauch haben und mit den gesetzlichen Abgasnormen konform sein. Zu berücksichtigen sind weiterhin Unterschiede in der Treibstoffqualität der einzelnen Länder, in welchen die Fahrzeuge zum Einsatz kommen, Abgasentwicklung bei minderwertigem Kraftstoff, Überziehung von Serviceintervallen und natürlich auch finanzielle Gründe wie z.B. Versicherungsklassen. Durch diese Einschränkungen in der Serienproduktion entsteht ein sehr konservatives und daher auch leistungsarmes Programm für die Motorsteuerung. Erfahrungsgemäß bildet das Serienmotorsteuergerät der Automobilhersteller nur einen Kompromiss. Die Kennfelder werden in der Regel so angelegt, dass den Funktionstoleranzen im internem Datenaustausch eine "Good Enough"- Effizienz gewährleistet ist. Im Übrigen bieten mittlerweile nahezu alle Hersteller mechanisch identische oder nahezu baugleiche Motoren mit unterschiedlichen Leistungsvarianten an. Die stärkere und zumeist auch teurere Leistungsvariante, der ansonst mechanisch nahezu identischen Motoren, wird oftmals nur über eine abgeänderte Software im Motorsteuergerät realisiert. In der Vergangenheit wurden die stärkeren Varianten oftmals erst 1 ½ - 2 Jahre nach dem Verkaufsstart des Fahrzeuges angeboten, um für schon bestehende Kunden einen erneuten Kaufanreiz für ein neues Fahrzeug zu geben. Die Marketingabteilungen haben hier ein gewichtiges Wort. Wenn Sie bereit sind Ihr Fahrzeug regelmäßig zu warten und im Vollastbereich etwas an Wirtschaftlichkeit einzubüßen, dann steht Ihnen ein großartiges Leistungspotential zur Verfügung. Unser Ziel ist es mit unseren Optimierungen, die Kraftentfaltung und den Drehmomentverlauf über das gesamte Drehzahlband spürbar zu verbessern - gerade bei Turbodieselfahrzeugen werden Sie nach der Optimierung den Eindruck haben, in einer neuen Fahrzeugklasse zu sitzen.

Das Drehmoment ist der Grundstein für die Optimierung eines Fahrzeuges. Der satte Drehmomentzuwachs, nicht nur im Volllastbereich, sondern hauptsächlich auch im unteren und mittleren Drehzahlbereich, in Verbindung mit dem Leistungszuwachs über das gesamte Drehzahlband, lassen den Motor auf Gaspedalbewegungen wesentlich besser ansprechen und machen das Auto insgesamt dynamischer und agiler. Lästige Leistungslöcher, Magerrunkeln, Anfahr- und Durchzugsschwächen gehören somit der Vergangenheit an. Mit unseren Tuningchips erhalten Sie das Fahrzeug, das Sie eigentlich zu kaufen dachten.